在现代工业自动化、安全防护、尺寸检测与智能交通等领域，测量光幕作为一种高效、非接触式的光电传感技术，被广泛应用。它通过发射与接收红外光束形成“光栅屏障”，实现对物体位置、高度、宽度、运动状态等信息的实时感知。而如何准确、稳定地采集光幕输出的数据，是确保系统可靠运行的关键环节。本文将介绍测量光幕的基本原理及典型的数据采集方法。
一、测量光幕的工作原理
测量光幕由发射器和接收器两部分组成，通常成对安装于被测区域两侧。发射器内含多个红外发光二极管（LED），按固定间距排列，逐次或同步发射调制后的红外光束；接收器对应位置设有相同数量的光敏元件（如光电二极管或CCD/CMOS传感器），用于接收光信号。
当物体进入光幕检测区域时，部分光束被遮挡，接收器根据哪些通道未接收到信号，判断物体的位置与轮廓。结合光束间距、扫描频率和算法处理，可计算出物体的高度、宽度、通过速度等参数，实现精确测量。
二、数据采集的核心流程
- 信号接收与转换
接收器首先检测各通道的光强变化。未被遮挡的通道输出高电平，被遮挡的通道输出低电平，形成一组并行的数字信号。部分高精度光幕采用模拟信号输出，记录光强衰减程度，以支持半遮挡或透明物体的检测。 - 数据编码与传输
光幕内部的控制电路将各通道状态编码为数字信号，通过通信接口传输出去。常见的传输方式包括：- 开关量输出：适用于简单报警或计数场景，如安全光幕触发急停。
- 串行通信（RS-485、RS-232）：传输遮挡通道编号、测量结果等结构化数据，适合中距离、抗干扰要求高的场合。
- 工业以太网（EtherNet/IP、Modbus TCP）：支持高速、大容量数据传输，便于集成到PLC或上位机系统。
- 模拟量输出（4-20mA、0-10V）：直接输出测量值（如高度），便于连接传统仪表。
- 上位系统采集与处理
数据采集终端（如PLC、工控机、嵌入式控制器）通过上述接口接收光幕数据，进行解析与处理。例如：- 解码通道状态，重建物体轮廓；
- 结合时间戳计算物体运动速度；
- 调用标定参数，将像素级遮挡转换为实际物理尺寸；
- 触发后续动作，如分拣、报警、记录等。
三、提高采集精度的关键措施
- 同步扫描与高刷新率：采用高速扫描技术（可达每秒数千次），减少动态测量误差。
- 抗干扰设计：使用调制红外光、滤光片和屏蔽电缆，避免环境光、电磁干扰影响。
- 多光束密排：减小光束间距（如5mm、10mm），提升空间分辨率。
- 软件补偿算法：对边缘模糊、倾斜物体进行插值修正，提高测量重复性。
四、典型应用示例
在物流分拣线中，测量光幕垂直安装于传送带两侧，实时采集包裹的高度与宽度数据，通过Modbus TCP传送给PLC，PLC结合条码信息完成自动分类。系统每秒采集上百组数据，确保高速运行下的精准识别。
