机械臂测高安全光栅应用解析

机械臂测高安全光栅应用解析

机械臂在抓取、搬运、装配工件时，对高度的精准把控直接影响作业质量 —— 抓取高度过高可能抓空，过低可能碰撞工装；堆叠物料时高度偏差 1 厘米，就可能导致整垛倾斜。安全光栅凭借 “非接触式测量”“实时响应” 的特性，成为机械臂测高的理想搭档，既能辅助完成高精度作业，又能在高度异常时触发防护，让机械臂的每一次动作都精准可控。

一、测高原理：光束阵列构建 “无形标尺”

机械臂测高安全光栅的核心是 “光束遮挡计数法”，在机械臂作业区域的垂直方向架设光栅，发射器与接收器相对而立，按固定间距排列的红外光束形成一道 “光墙”：

· 当机械臂抓取工件经过光墙时，工件会遮挡从底部到顶部的连续光束，光栅记录被遮挡的光束数量；

· 用 “被遮挡光束数 × 光束间距” 即可算出工件高度。比如光束间距 10mm 的光栅，能精准捕捉到 10mm 级的高度差异，满足多数工业场景需求。

某电子厂的芯片装配机械臂，用这种方式检测芯片高度是否合格：合格芯片高 30mm（遮挡 3 束光），若出现 40mm 的不良品（遮挡 4 束光），光栅会立即通知机械臂将其放入废料盒，检测精度能控制在 ±1mm 内。

二、双重作用：测高与安全防护一体实现

安全光栅在机械臂测高中不只是 “测量工具”，还是 “安全卫士”，两种功能无缝衔接：

（一）辅助作业：让机械臂 “心中有数”

· 抓取定位：机械臂靠近料框前，光栅先检测物料堆叠高度，自动调整抓取高度。比如料框内零件从高到低减少，光栅实时反馈高度变化，机械臂不用重复试探，抓取效率提升 40%；

· 装配校验：在轴承压装等工序，光栅检测压装后的总高度，若超过预设范围（如标准高 50mm，实际 55mm 以上），立即提示 “压装过深”，避免批量不良；

· 堆叠控制：码垛机械臂根据光栅测得的当前垛高，计算下一层放置位置，确保堆叠整齐。某饮料厂用这种方式码垛，纸箱倾斜率从 5% 降到 0.3%。

（二）安全防护：高度异常时及时刹车

当机械臂携带工件的高度超过安全范围（如碰撞到上方管道），或抓取的工件意外脱落（高度突然变低），光栅会触发双重防护：

1.给机械臂控制器发信号，让其在 0.1 秒内停止运动；

2.联动报警装置，提醒操作员检查异常。

某汽车焊接车间的机械臂曾因夹具松动，抓取的工件突然下坠，光栅检测到高度骤降后立即停机，避免了工件砸伤设备。

三、不同场景的光栅参数选择

四、安装与调试的关键技巧

（一）安装位置要 “正对” 运动轨迹

光栅需垂直安装在机械臂抓取工件的必经路径旁，确保工件通过时能完全遮挡光束。若安装倾斜超过 5°，可能导致同一高度的工件遮挡光束数不同，测量值不准。某家具厂的机械臂测高曾因光栅倾斜，导致木板高度测量误差达 10mm，调正后误差缩小到 1mm。

（二）校准要 “用实物验证”

安装后用标准高度的工件测试：

· 用 30mm 的标准块通过光栅，看显示值是否为 30mm±1mm；

· 测试不同颜色、材质的工件（如金属、塑料），确保反射率不影响测量（对射式光栅基本不受影响，漫反射式需特别注意）。

（三）避开强光和电磁干扰

光栅镜头避免正对阳光或车间强光灯，强光可能淹没红外光束；在焊接、电机旁安装时，需给光栅加电磁屏蔽罩，防止信号被干扰导致数据跳变。

五、结语

机械臂测高安全光栅的价值，在于将 “精准测量” 与 “安全防护” 合二为一，既提升了作业精度，又降低了异常风险。选对光束间距、做好安装校准，它就能成为机械臂的 “智能眼睛”，让自动化作业更高效、更可靠。

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