Aké sú štyri typy fotoelektrických senzorov?

Premýšľali ste niekedy nad tým, ako továrenské roboty „vidia“ produkty, ktoré sa okolo vás presúvajú, alebo ako automatické dvere vedia, že sa blížite? Je pravdepodobné, že fotoelektrické senzory – často nazývané „fotooči“ – sú tými neospevovanými hrdinami, ktorí to umožňujú. Tieto šikovné zariadenia používajú svetelné lúče na detekciu objektov bez fyzického kontaktu a tvoria chrbticu modernej automatizácie. Vedeli ste však, že existujú štyri základné typy, z ktorých každý má svoju vlastnú superschopnosť? Poďme si ich rozobrať, aby ste pochopili technológie, ktoré formujú náš automatizovaný svet.

Základné kvarteto: Štyri spôsoby, akými svetlo detekuje váš svet

Hoci nájdete špecializované variácie, odborníci z odvetvia dôsledne poukazujú na štyri základné technológie fotoelektrických senzorov. Výber tej správnej závisí vo veľkej miere od špecifických potrieb vašej aplikácie – vzdialenosti, typu objektu, prostredia a požadovanej presnosti.

1. Jednocestné senzory: Šampióni s dlhým dosahom

• Ako fungujú: Predstavte si maják a vyhliadku. Tieto senzory majúsamostatné jednotky: vysielač, ktorý vysiela svetelný lúč (často infračervený alebo červená LED) a prijímač umiestnený priamo oproti nemu. Detekcia nastáva, keď sa objekt fyzickyprestávkytento lúč.
• Kľúčové silné stránky: Pýšia sa najdlhšími dosahmi snímania (až 20 metrov alebo viac) a ponúkajú vynikajúcu spoľahlivosť a stabilitu. Pretože prijímač priamo vidí svetlo vysielača, nie sú do značnej miery ovplyvnené farbou, tvarom alebo povrchovou úpravou objektu (lesklý, matný, priehľadný).
• Nevýhody: Inštalácia vyžaduje presné zarovnanie dvoch samostatných jednotiek a zapojenie oboch, čo môže byť zložitejšie a nákladnejšie. Sú tiež zraniteľné, ak sa na niektorej zo šošoviek nahromadí nečistota.
• Kde ich uvidíte: Ideálne na detekciu na veľké vzdialenosti na dopravníkoch, stráženie veľkých strojov, kontrolu prerušených drôtov alebo nití a počítanie predmetov prechádzajúcich bránou. Ten bezpečnostný lúč garážovej brány, ktorý jej bráni v zatvorení na vašom aute? Klasický jednosmerný lúč.

2. Retroreflexné (reflexné) senzory: Alternatíva k jednodielnym senzorom

• Ako fungujú: Vysielač a prijímač sú tu umiestnené vrovnaká jednotkaSenzor vysiela svetlo smerom k špeciálnemu reflektoru (ako je kvalitný reflektor na bicykli) namontovanému oproti. Reflektor odráža svetelný lúč priamo späť do prijímača. Detekcia nastane, keď nejaký objekt preruší tento odrazený lúč.
• Kľúčové silné stránky: Oveľa jednoduchšia inštalácia a zapojenie ako pri jednosmernom svetle, pretože ide len o jednu jednotku na jednej strane (plus pasívny reflektor). Ponúka dobrý snímací dosah, často dlhší ako difúzne typy. Niektoré špecializované verzie sú vynikajúce na detekciu priehľadných objektov (ako sú sklenené alebo plastové fľaše) pomocou polarizačných svetelných filtrov na ignorovanie rozptýlených odrazov.
• Nevýhody: Pre spoľahlivú prevádzku je potrebné udržiavať reflektor čistý. Výkon môže byť ovplyvnený vysoko reflexnými objektmi na pozadí, ktoré môžu odrážať svetlo späť. Dosah snímania je vo všeobecnosti menší ako pri jednosmernom lúči.
• Kde ich uvidíte: Široko používané v baliacich linkách, manipulácii s materiálom, detekcii vozidiel alebo osôb na prístupových bodoch a overovaní prítomnosti priehľadných nádob na výrobných linkách.

3. Difúzne (približovacie) senzory: Kompaktné pracovné kone

• Ako fungujú: Vysielač a prijímač sú opäť vrovnaká jednotkaNamiesto použitia reflektora sa senzor spolieha na samotný cieľový objekt, ktorý odráža svetlo späť do prijímača. Senzor detekuje objekt na základe intenzity tohto odrazeného svetla.
• Kľúčové silné stránky: Najjednoduchšia inštalácia – stačí namontovať a zapojiť iba jedno zariadenie. Kompaktná veľkosť ich robí ideálnymi do stiesnených priestorov. Na opačnej strane nie je potrebný reflektor.
• Nevýhody: Dosah snímania je kratší ako pri jednosmerných aj retroreflexných typoch. Výkon je vysoko závislý od farby, veľkosti, textúry a odrazivosti objektu. Tmavý, matný objekt odráža oveľa menej svetla ako jasný, lesklý, čo znižuje spoľahlivosť detekcie pri maximálnej menovitej vzdialenosti. Objekty na pozadí môžu tiež spôsobiť falošné spustenie.
• Kde ich uvidíte: Mimoriadne bežné pri úlohách detekcie na krátku vzdialenosť: prítomnosť dielov na montážnych linkách, detekcia uzáverov fliaš, monitorovanie výšky stohov a detekcia hladiny v zásobníkoch. Predstavte si predajný automat, ktorý sníma vašu ruku v blízkosti výdajnej oblasti.

4. Senzory potlačenia pozadia (BGS): Odborníci na špecializáciu

• Ako fungujú: Sofistikovaný vývoj difúzneho senzora, tiež umiestnený v jednej jednotke. Namiesto merania iba intenzity odrazeného svetla určujú senzory BGS vzdialenosť k objektu pomocou triangulácie alebo princípov času letu. Sú presne kalibrované tak, aby detekovali iba objekty v rámci špecifického, vopred nastaveného rozsahu vzdialenosti a efektívne ignorovali všetko za ním (pozadie).
• Kľúčové silné stránky: Neovplyvnené objektmi v pozadí – ich najväčšia výhoda. Oveľa menej citlivé na farbu a odrazivosť cieľového objektu v porovnaní so štandardnými difúznymi senzormi. Poskytujú vysoko spoľahlivú detekciu objektov v presnej vzdialenosti.
• Nevýhody: Vo všeobecnosti majú kratší maximálny dosah ako štandardné difúzne senzory. Zvyčajne sú drahšie ako základné difúzne typy.
• Kde ich vidíte: Nevyhnutné na detekciu objektov na zložitom alebo reflexnom pozadí, spoľahlivé snímanie tmavých alebo čiernych objektov (ako sú pneumatiky), kontrolu hladiny naplnenia v nádobách bez ohľadu na farbu obsahu a zabezpečenie presného umiestnenia tam, kde je rušenie pozadia problémom. Rozhodujúce v automobilových montážnych linkách a pri balení potravín.

Nad rámec základov: Splnenie špecializovaných potrieb

Zatiaľ čo štyri hlavné senzory zvládajú väčšinu úloh, inžinieri vyvinuli špecializované senzory pre špecifické výzvy:

• Senzory z optických vlákien: Používajte flexibilné káble z optických vlákien pripojené k centrálnemu zosilňovaču. Ideálne pre extrémne stiesnené priestory, prostredia s vysokou teplotou alebo oblasti s vysokým elektrickým šumom.
• Senzory farieb a kontrastu: Detekujú špecifické farby alebo rozdiely v kontraste (ako napríklad štítky na obaloch), čo je nevyhnutné pre kontrolu kvality.
• Laserové senzory: Poskytujú vysoko zaostrený lúč na detekciu veľmi malých objektov alebo na dosiahnutie presných meraní vzdialenosti.
• Snímače priehľadných objektov: Špeciálne vyladené retroreflexné typy navrhnuté špeciálne na spoľahlivú detekciu priehľadných materiálov.

Prečo fotoelektrické senzory vládnu automatizácii

Tieto „orlie oči“ ponúkajú presvedčivé výhody: dlhé snímacie dosahy, bezkontaktnú prevádzku (predchádzanie poškodeniu), rýchle reakčné časy a odolnosť v náročných priemyselných prostrediach. Sú základom nespočetných úloh v rôznych odvetviach:

• Výroba a balenie: Detekcia dielov na dopravníkoch, počítanie produktov, kontrola hladiny naplnenia, overovanie prítomnosti etikiet, ovládanie robotických ramien.
• Potraviny a nápoje: Zabezpečenie správneho balenia, detekcia cudzích predmetov, monitorovanie toku na výrobnej linke.
• Liečivá: Overovanie prítomnosti tabliet v blistroch, presná kontrola hladiny naplnenia vo fľaštičkách.
• Automobilový priemysel: Presné polohovanie dielov pre montážne roboty, overovanie komponentov, bezpečnostné svetelné závesy.
• Logistika a manipulácia s materiálom: Riadenie dopravných pásov, detekcia paliet, automatizácia skladu.
• Automatizácia budov: Automatické dvere, polohovanie výťahov, bezpečnostné systémy.

Budúcnosť je svetlá (a inteligentná)

Trh s fotoelektrickými senzormi zažíva boom a predpokladá sa, že do roku 2030 dosiahne hodnotu 3,01 miliardy dolárov s ročným rastom 6,6 %, alebo dokonca 4,37 miliardy dolárov do roku 2033 s 9 % medziročnou mierou rastu. Tento rast je poháňaný neúnavnou snahou o automatizáciu, Priemysel 4.0 a inteligentné továrne.

Ďalšia vlna zahŕňa inteligentnejšie a prepojenejšie senzory. Hľadajte pokroky, ako je pripojenie IO-Link pre jednoduchšie nastavenie a výmenu údajov, integráciu s platformami IoT pre prediktívnu údržbu a dokonca aj aplikáciu nanomateriálov pre zvýšenú citlivosť a nové možnosti. Vstupujeme do éry „senzorickej technológie 4.0“, kde sa tieto základné snímacie zariadenia stávajú inteligentnými dátovými bodmi v rámci prepojených systémov.

Výber správneho „oka“ pre danú prácu

Pochopenie týchto štyroch základných typov – jednosmerný lúč, retroreflexný, difúzny a potlačenie pozadia – je prvým krokom k využitiu sily fotoelektrického snímania. Zvážte objekt, vzdialenosť, prostredie a potenciálne rušenie pozadia. V prípade pochybností vám konzultácia s výrobcami senzorov alebo špecialistami na automatizáciu môže pomôcť určiť optimálnu technológiu pre vašu konkrétnu aplikáciu a zabezpečiť tak hladký a efektívny chod vašej automatizácie. Preskúmajte možnosti; správny senzor môže osvetliť cestu k vyššej produktivite.