機械臂測高安全光柵應用解析

機械臂在抓取、搬運、裝配工件時，對高度的精準把控直接影響作業質量 —— 抓取高度過高可能抓空，過低可能碰撞工裝；堆疊物料時高度偏差 1 厘米，就可能導致整垛傾斜。安全光柵憑借 “非接觸式測量”“實時響應” 的特性，成為機械臂測高的理想搭檔，既能輔助完成高精度作業，又能在高度異常時觸發防護，讓機械臂的每一次動作都精準可控。

一、測高原理：光束陣列構建 “無形標尺”

機械臂測高安全光柵的核心是 “光束遮擋計數法”，在機械臂作業區域的垂直方向架設光柵，發射器與接收器相對而立，按固定間距排列的紅外光束形成一道 “光墻”：

· 當機械臂抓取工件經過光墻時，工件會遮擋從底部到頂部的連續光束，光柵記錄被遮擋的光束數量；

· 用 “被遮擋光束數 × 光束間距” 即可算出工件高度。比如光束間距 10mm 的光柵，能精準捕捉到 10mm 級的高度差異，滿足多數工業場景需求。

某電子廠的芯片裝配機械臂，用這種方式檢測芯片高度是否合格：合格芯片高 30mm（遮擋 3 束光），若出現 40mm 的不良品（遮擋 4 束光），光柵會立即通知機械臂將其放入廢料盒，檢測精度能控制在 ±1mm 內。

二、雙重作用：測高與安全防護一體實現

安全光柵在機械臂測高中不只是 “測量工具”，還是 “安全衛士”，兩種功能無縫銜接：

（一）輔助作業：讓機械臂 “心中有數”

· 抓取定位：機械臂靠近料框前，光柵先檢測物料堆疊高度，自動調整抓取高度。比如料框內零件從高到低減少，光柵實時反饋高度變化，機械臂不用重復試探，抓取效率提升 40%；

· 裝配校驗：在軸承壓裝等工序，光柵檢測壓裝后的總高度，若超過預設范圍（如標準高 50mm，實際 55mm 以上），立即提示 “壓裝過深”，避免批量不良；

· 堆疊控制：碼垛機械臂根據光柵測得的當前垛高，計算下一層放置位置，確保堆疊整齊。某飲料廠用這種方式碼垛，紙箱傾斜率從 5% 降到 0.3%。

（二）安全防護：高度異常時及時剎車

當機械臂攜帶工件的高度超過安全范圍（如碰撞到上方管道），或抓取的工件意外脫落（高度突然變低），光柵會觸發雙重防護：

1.給機械臂控制器發信號，讓其在 0.1 秒內停止運動；

2.聯動報警裝置，提醒操作員檢查異常。

某汽車焊接車間的機械臂曾因夾具松動，抓取的工件突然下墜，光柵檢測到高度驟降后立即停機，避免了工件砸傷設備。

三、不同場景的光柵參數選擇

四、安裝與調試的關鍵技巧

（一）安裝位置要 “正對” 運動軌跡

光柵需垂直安裝在機械臂抓取工件的必經路徑旁，確保工件通過時能完全遮擋光束。若安裝傾斜超過 5°，可能導致同一高度的工件遮擋光束數不同，測量值不準。某家具廠的機械臂測高曾因光柵傾斜，導致木板高度測量誤差達 10mm，調正后誤差縮小到 1mm。

（二）校準要 “用實物驗證”

安裝后用標準高度的工件測試：

· 用 30mm 的標準塊通過光柵，看顯示值是否為 30mm±1mm；

· 測試不同顏色、材質的工件（如金屬、塑料），確保反射率不影響測量（對射式光柵基本不受影響，漫反射式需特別注意）。

（三）避開強光和電磁干擾

光柵鏡頭避免正對陽光或車間強光燈，強光可能淹沒紅外光束；在焊接、電機旁安裝時，需給光柵加電磁屏蔽罩，防止信號被干擾導致數據跳變。

五、結語

機械臂測高安全光柵的價值，在于將 “精準測量” 與 “安全防護” 合二為一，既提升了作業精度，又降低了異常風險。選對光束間距、做好安裝校準，它就能成為機械臂的 “智能眼睛”，讓自動化作業更高效、更可靠。

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