採用寬光束感測，因應物料搬運中的前緣偵測挑戰

現今的物料搬運設施面臨困難的挑戰，需要以更快的速度處理各種包裹，同時也要維持較高的偵測準確度。電子商務業務會處理各類型的物品，從薄郵件到笨重且不規則的盒子，包裹的多樣性是對偵測真正的挑戰。傳統的窄光束感測器無法可靠地反應這種多樣性。當偵測系統無法偵測包裹或發出錯誤警報時，會導致貨物錯過出貨、路線錯誤，或是處理量下降。

本文分析窄光束偵測在物料搬運應用中遭遇的困難，說明寬光束復歸反射技術如何加以解決，並介紹在自動分類環境中實作 Banner Engineering 的 B25 寬光束反射感測器的實際步驟。

物料搬運中的包裹偵測挑戰

復歸反射式感測器的工作原理是將光束從感測器發送到反射器，反射器再將光線直接反射回感測器的接收器。當物體穿過感測器和反射器中間時，會阻擋返回的光線，觸發偵測訊號。此技術只需要在一處安裝感測器，再將反射器安裝於輸送帶框架的對側，在許多工業應用中均能可靠作業。

其挑戰在於光束的寬度。傳統的窄光束反射式感測器會創造一個聚焦的偵測點，通常只有幾公釐寬。這種精密度對於大小一致的包裹而言效果良好，但在物料搬運中會產生問題，因為設備要處理各式包裹，從薄郵件到笨重且不規則盒子都有，而且其位置和狀態常常都不同。

使用窄光束會有一些偵測的問題。包裝若偏離輸送帶中心，就只能遮擋到部分光束，導致訊號微弱或不一致；有孔洞、撕裂、開口的物品會讓光束暢通無阻地穿過，即使包裹明顯存在也不會被偵測到；信封或扁平郵件等小物體，可能會完全被狹窄的偵測區域略過，尤其是沿著輸送帶邊緣移動時。

輸送帶本身也會造成偵測問題。皮帶接縫、表面差異、正常的皮帶顫動等，都可能會觸發誤報訊號，難以區分偵測到的是實際的包裹或皮帶的不規則現象。感測器和反射器上積聚的灰塵等環境因素也會逐漸降低效能，而溫度波動則會影響感測器的靈敏度。

這些限制會造成漏檢、錯誤觸發、系統處理量降低。在自動分類系統中，即使是很小的偵測不一致現象，也會造成嚴重的操作中斷。錯誤觸發會導致系統不必要的停擺，而漏檢會將包裹輸送到錯誤的地點，這都將產生額外的處理成本和客戶服務問題。

根本的限制在於：窄光束感測器在需要覆蓋整個區域的應用中，只能產生單一的偵測點。實際的物料搬運作業需要更強大的偵測能力，才能可靠地處理各種包裝類型和位置條件。

寬光束復歸反射技術：更佳方式

寬光束復歸反射感測擴大感測區域，解決了窄光束偵測的根本限制，同時保持復歸反射技術的可靠性和簡易性。以 Banner Engineering 的 B25 寬光束復歸反射感測器為例 (圖 1)。

圖 1：Banner Engineering 的 B25 寬光束復歸反射感測器，配有 LED 指示燈和 TEACH 按鈕 (黃色圓形)。(圖片來源：Banner Engineering)

B25 寬光束復歸反射感測器可建立 25 mm 寬的偵測區域，而不是傳統感測器的窄點偵測。擴大覆蓋範圍代表包裹無須精準定位，即可觸發可靠的偵測。無論包裹位於輸送帶的中央還是偏向一側，寬光束都能提供一致的偵測覆蓋，圖 2 所示為具有挑戰性的薄郵件和塑膠郵袋。

圖 2：B25 寬光束感測器的光束覆蓋範圍為 25 mm，可偵測薄郵件。(圖片來源：Banner Engineering)

這種方法對於有孔洞、裂縫、不規則邊緣的包裝特別實用。針對破損的包裹，窄光束可能會穿過其中的縫隙，而寬光束因為覆蓋範圍更廣，可以讓包裹的完整部分阻擋足夠的光線以觸發偵測。此感測器能夠在 25 mm 感測區域內可靠地偵測任何位置上小至 3 mm 的物體，因此適用於小信封和較大的包裹。圖 3 顯示，窄光束會通過此箱籠的開孔，無法偵測到其存在。

圖 3：使用 B25 寬光束感測器，對有孔洞和形狀不規則的物體進行寬光束偵測。(圖片來源：Banner Engineering)

使用智慧學習功能，在實際使用中達到效能優勢

B25 有自適應學習功能，可自動調整至符合輸送帶狀態。感測器可以學習分辨正常的皮帶特性和實際包裹。這有助於除去皮帶接縫、表面差異、正常皮帶動作造成的錯誤觸發。系統會依據作業環境，自動最佳化偵測閾值。

在輸送帶應用中，無論包裹形狀或位置，B25 的寬光束偵測都能提供更可靠的前緣偵測。這能在移轉作業中更良好控制時間，以及在分類系統中讓包裹路線更準確。

此學習能力可以適應灰塵積聚或溫度改變等環境變化，有助於長期維持效能。可減少頻繁重新校準，並有助於在嚴峻的工業環境中保持一致的偵測可靠性。

B25 的響應時間低於 0.5 ms，採用工業級結構 (IP67 等級，工作範圍為 -30°C 至 +60°C)，可處理高速作業，同時耐受嚴峻的物料搬運環境。

在物料搬運系統中實作 B25 感測器

在物料搬運系統中啟用和運作 B25 感測器，其安裝和配置步驟簡單且基於標準工業實作。

從正確的感測器定位開始。安裝 B25 使其垂直於反射器，需考量輸送帶寬度和將偵測的包裹高度範圍。此感測器可在距離反射器 2 m 的範圍內有效運作，因此可靈活地定位不同的輸送帶配置。

BRT-51X51BM 方形反射器適合大多數應用，適用於大多數物料搬運配置。要確保感測器和反射器都牢固安裝，以防止因振動引起對位問題。

配置流程設計得非常簡單。針對基本應用，含 LED 長條圖的內建 TEACH 按鈕可提供有關現有設定的清晰回饋。包裹類型和輸送帶條件都一致時，靜態 TEACH 效果良好，而動態 TEACH 更適合有不同包裹和輸送帶特性的混合應用。圖 4 中的配置圖顯示可透過 TEACH 按鈕介面設置的完整設定選項。

圖 4：使用 TEACH 按鈕和 LED 指示燈的 B25 寬光束感測器配置選項。(圖片來源：Banner Engineering)

對於難以觸及的感測器，可使用遠端輸入編程選項，以簡單的脈衝序列透過接線連接進行配置。

B25 感測器透過標準離散輸出，容易與既有控制系統整合。此 4 引腳 M12 連接器，以單一連接提供電源、離散輸出、IO-Link 通訊。若設施已使用 IO-Link 基礎架構，B25 感測器可以提供增強診斷和即時監控資料。

Banner 為 Rockwell Allen-Bradley PLC 提供附加指令 (AOI) 檔案，可簡化整合，並且透過現有編程環境存取高階感測器功能。

大多數安裝可以使用標準工業安裝硬體和電氣連接完成，因此可讓 B25 寬光束感測器成為現有窄光束感測器應用的實用升級。

結論

寬光束復歸反射感測技術可解決窄光束感測器在不同包裝環境中面臨的偵測挑戰。B25 寬光束感測器的 25 mm 覆蓋區域能可靠地偵測小至 3 mm 的物體，無論其定位如何。此外，還能處理有孔洞和不規則邊緣的包裹，並可自動適應皮帶特性。針對經常出現漏檢和錯誤觸發的物料搬運作業，B25 感測器保有傳統復歸反射技術的簡易性，也提供更高的可靠性。