随着智慧交通体系的快速发展，公路收费站无人化、智能化升级成为行业趋势。某省高速公路管理局在改造收费站 ETC 结算卡自动分发系统时，面临以下核心需求：通过机械手臂实现 ETC 结算卡的自动抓取与分发，需实时监测卡堆高度变化，确保机械手臂精准定位抓取位置。具体技术指标要求如下：
量程要求：500mm，以覆盖结算卡从累高到逐步分发下降的全量程测量；
盲区限制：小于 50mm，确保卡堆底部剩余少量卡片时仍能有效测量；
精度要求：1-2mm，满足机械手臂定位抓取的精度需求；
通信接口：支持 RS485 通信，便于与收费站 PLC 控制系统集成；
环境适应性：具备防尘、防水及抗振动能力，适应收费站露天或半露天的工作环境。
经技术对比，无锡泓川科技 HC6 系列 HC-800-485 激光位移传感器完全满足项目需求，其核心参数如下：
测量范围：35-800mm，覆盖项目要求的 500mm 量程，且预留充足余量；
盲区指标：近端测量起点为 35mm，小于 50mm 的盲区要求；
精度性能：35-400mm 范围内重复精度 10μm（0.01mm），400-800mm 范围内 30μm（0.03mm），远超项目要求的 1-2mm 精度；
通信接口：支持 RS485 半双工通信，适配收费站控制系统；
环境特性：防护等级 IP67，耐 - 10℃~+50℃温度，抗振动（10Hz-55Hz 双振幅 1.5mm）和冲击（500m/s²），满足工业环境要求。
系统采用 “激光位移传感器 + PLC 控制器 + 机械手臂” 的闭环控制方案：
传感器安装：在结算卡箱体顶部垂直向下安装 HC-800-485，确保激光束垂直对准卡堆表面，安装高度根据基准距离 400mm 调整，保证测量范围覆盖卡堆全高度变化；
数据传输：通过 RS485 接口将传感器测量数据实时传输至 PLC 控制器，通信协议采用 Modbus-RTU，确保数据传输的稳定性和抗干扰性；
控制逻辑：PLC 根据传感器反馈的卡堆高度数据，计算机械手臂抓取位置，触发 “峰值保持” 功能锁定卡堆表面最高点，避免卡片歪斜导致的测量误差；
安全机制：设置盲区保护阈值（如 40mm），当卡堆高度接近盲区内时，系统自动切换至备用检测模式，确保最后几张卡片的抓取精度。
光学系统设计：HC-800-485 采用全新高精密反射镜光学系统，在紧凑机身（铝铸外壳仅 85g）内实现卓越测量精度，即使在卡片表面反光或轻微倾斜的情况下，仍能通过内置算法修正测量误差；
交互界面优化：OLED 显示屏实时显示卡堆高度数据，便于现场调试与维护；薄膜按键支持 “触发上传” 功能，与机械手臂动作同步触发测量，减少无效数据采集；
抗干扰设计：传感器内置逆反接保护、过滤保护和短路保护电路，配合 RS485 的差分信号传输，有效抵抗收费站车辆电磁干扰、电机振动等环境影响。
多阶段测量策略：
动态补偿算法：结合机械手臂抓取频率（约 10 次 / 分钟），在 PLC 中开发动态滤波算法，消除卡片分发时的振动干扰，实测数据波动≤0.1mm；
冗余备份方案：传感器支持双路 RS485 输出，一路连接主 PLC，一路备用至冗余控制器，保障系统在主控制器故障时仍能持续工作。
| 测试项目 | 技术要求 | 实测结果 |
|---|
| 量程覆盖 | 500mm | 35-800mm（完全覆盖） |
| 盲区距离 | <50mm | 35mm |
| 测量精度 | 1-2mm | 0.01-0.03mm（重复精度） |
| 数据刷新频率 | 10Hz | 100Hz（支持最高采样频率） |
| 环境适应性 | IP67 | 经过 24 小时淋雨测试与振动台试验，数据无异常 |
效率提升：机械手臂抓取成功率从人工干预时的 92% 提升至 99.8%，单车道每分钟处理车辆数从 8 辆增至 12 辆；
维护成本降低：传感器无机械磨损部件，平均无故障时间（MTBF）超过 50000 小时，年维护成本下降 70%；
智能化升级：通过 RS485 接口与收费站管理系统联网，实现卡片库存实时监控、缺卡预警等功能，为智慧交通大数据平台提供底层数据支持。
HC-800-485 激光位移传感器在收费站 ETC 结算卡分发系统中的应用，成功解决了动态场景下高精度高度测量的难题。其紧凑的设计、卓越的精度及强大的环境适应性，不仅满足了当前项目的技术指标，更为智慧交通领域的自动化设备升级提供了可靠的传感器解决方案。
未来，随着高速公路无人化运营的深入推进，激光位移传感器可进一步拓展应用场景，如车辆高度检测、自动栏杆机防撞保护等。无锡泓川科技 HC6 系列产品凭借其技术优势，将在智慧交通、工业自动化等领域发挥更大价值。