Револуционисање индустријске аутоматизације са напредним типовима фотоелектричних сензора

1. Шта су фотоелектрични сензори и зашто су важни у индустријској аутоматизацији?

Као стручњак за индустријску аутоматизацију, видео сам из прве руке трансформативни утицај фотоелектричних сензора. Ови уређаји су основне компоненте у савременој производњи, делујући као „очи“ аутоматизованих система. 

Фотоелектрични сензори детектују присуство, одсуство или удаљеност објеката без физичког контакта емитујући светлосни сноп и анализирајући светлост која се одбија назад. Њихова способност да пруже прецизне и поуздане податке чини их незаменљивим у широком спектру апликација.

У контексту индустријске аутоматизације, фотоелектрични сензори играју кључну улогу у повећању ефикасности, побољшању контроле квалитета и обезбеђивању безбедности.

Прецизним откривањем објеката, ови сензори омогућавају аутоматизованим системима да извршавају задатке као што су бројање, сортирање, позиционирање и инспекција производа са изузетном брзином и прецизношћу.

Како свет производње постаје све аутоматизованији, потражња за софистицираним сензорским решењима као што су фотоелектрични сензори наставља да расте. На пример, студија случаја компаније Омрон показала је да је примена фотоелектричних сензора у линији за паковање повећала пропусност за 201ТП6Т, док је грешка смањена за 151ТП6Т.

2. Како раде фотоелектрични сензори?

Фотоелектрични сензори раде на једноставном, али ефикасном принципу. Састоје се од извора светлости (емитера) и детектора осетљивог на светлост (пријемника). Емитер шаље сноп светлости, обично инфрацрвену или видљиву светлост, а пријемник мери количину светлости која се одбија или прекида од објекта. 

У зависности од типа сензора, начин на који емитована светлост ступа у интеракцију са објектом и коју обрађује пријемник одређује како сензор детектује присуство, положај или друге карактеристике објекта.

Постоје три основне методе које фотоелектрични сензори користе за детекцију објекта: кроз сноп, дифузни и ретрорефлективни. Сензори са зрачним снопом користе два одвојена кућишта – једно за емитер и једно за пријемник – постављена једно наспрам другог. 

Дифузни сензори имају емитер и пријемник у истом кућишту и ослањају се на светлост која се одбија од објекта. Ретрорефлективни сензори такође имају емитер и пријемник у истом кућишту, али користе рефлектор да одбијају светлост назад до пријемника.

Свака метода има своје предности и погодна је за различите примене. На пример, дифузни режим је одличан за детекцију објеката са променљивом рефлексивношћу, док режим кроз сноп истиче у детекцији непрозирних објеката.

3. Које су главне врсте фотоелектричних сензора?

Разумевање различитих типова фотоелектричних сензора је кључно за одабир правог за вашу специфичну примену. Сваки тип нуди јединствене могућности и дизајниран је за различите сценарије сензора. Овде ћемо дубље ући у сваки од примарних типова сензора.

• Сензори кроз сноп: Они се сматрају најпоузданијим типом фотоелектричног сензора. Имају најдуже домете сензора и најмање утичу на својства објекта који се детектује. На пример, у индустрији амбалаже, они се редовно користе за откривање присуства кутија на покретној траци.
• Дифузни сензори: Они су идеални за ситуације у којима је доступна само једна страна циљаног објекта. Изузетно добро раде са објектима са високом рефлектујућом површином, као што је метал или бели папир. Типична примена би била откривање делова у канти.
• Ретрорефлективни сензори: Одлични су за откривање сјајних или провидних објеката. Они нуде веће домете сензора од дифузних сензора, али су мање прецизни од сензора кроз сноп. Уобичајени случај употребе је откривање боца на транспортној линији.
• Сензори режима конвергентног снопа: Сензори режима конвергентног снопа користе сочиво да фокусирају емитовани светлосни сноп на малу тачку. Ово омогућава сензору да прецизно детектује мале објекте унутар одређеног опсега.
• Дифузни режим са сензорима за потискивање позадине: Дифузни режим са сензорима за потискивање позадине користи триангулацију за одређивање удаљености до објекта и игнорише објекте изнад одређене удаљености, што их чини идеалним за откривање објеката испред рефлектујуће позадине.

Ево табеле која резимира главне типове фотоелектричних сензора:

4. Шта је Тхру-беам Сенсинг технологија и како она побољшава детекцију?

Технологија сенсинга кроз сноп, такође позната као кроз сноп или супротни режим, је веома ефикасан метод за детекцију објеката у индустријским окружењима.

Ова техника укључује коришћење две одвојене сензорске јединице: емитера и пријемника, постављених један наспрам другог. Емитер пројектује непрекидан светлосни сноп према пријемнику.

Када објекат прође између емитера и пријемника, он прекида светлосни сноп, изазивајући промену интензитета светлости коју детектује пријемник. Ова промена сигнализира присуство објекта.

Једна од кључних предности тхру-беам сензора је њихов велики домет сензора. Пошто су емитер и пријемник одвојени и директно поравнати, светлосни сноп може да путује на знатну удаљеност без значајног губитка интензитета.

Ово чини сензоре кроз сноп идеалним за апликације где је потребно покрити велико подручје сензора, као што је откривање великих објеката на покретној траци или праћење улазних и излазних тачака производне линије.

На пример, а Митсубисхи ПЛЦ може се програмирати да реагује на основу сигнала ових сензора, обезбеђујући интегрисана контролна решења.

Штавише, тхру-беам сензори су познати по својој поузданости. Пошто је детекција заснована на прекиду светлосног зрака, а не на рефлексији светлости, ови сензори су мање подложни варијацијама у својствима површине објекта, као што су боја, текстура или рефлексивност.

То их чини погодним за откривање широког спектра објеката, укључујући непрозирне, провидне, па чак и предмете неправилног облика.

5. Како технологија дифузног сензора функционише у детекцији објеката?

Технологија дифузног сенсинга, такође позната као близина или рефлективни режим, је још један широко коришћен метод у фотоелектричним сензорима. За разлику од тхру-беам сензора, дифузни сензори садрже и емитер и пријемник у једном кућишту.

Емитер пројектује светлосни сноп, а када објекат уђе у подручје осетљивости, он одбија део ове светлости назад у пријемник. Сензор затим детектује присуство објекта на основу количине примљене светлости.

Дифузни сензори су посебно корисни када је могућ приступ само једној страни циљног објекта. Такође су ефикасне када позиција објекта може да варира у области сензора.

Међутим, на ефикасност дифузних сензора могу утицати својства површине објекта. Објекти са високом рефлексијом, као што су сјајне или светле површине, рефлектују више светлости и стога их је лакше открити. Насупрот томе, тамни или мат предмети апсорбују више светлости и могу бити тежи за откривање.

Постоје варијације у технологији дифузног сенсинга. На пример, режим конвергентног снопа користи фокусирани светлосни сноп да побољша детекцију малих или провидних објеката.

Концентрисањем светлости у уски сноп, овај режим повећава интензитет светлости на одређеној удаљености, што олакшава детекцију објеката са ниском рефлексијом.

6. Шта је Ретро-рефлективна технологија сензора?

Ретрорефлективни сензор је специјализовани облик рефлективног сенсинга који нуди побољшане могућности у поређењу са стандардним дифузним сенсингом. У овој конфигурацији, фотоелектрични сензор емитује светлосни сноп према специјалном рефлектору постављеном насупрот сензору.

Рефлектор је дизајниран да врати светлост директно назад до сензора дуж исте путање. Када објекат разбије светлосни сноп између сензора и рефлектора, сензор детектује смањење количине примљене светлости, што указује на присуство објекта.

Једна од примарних предности ретрорефлексних сензора је њихова способност да поузданије детектују провидне или прозирне објекте од дифузних сензора.

То је зато што ће чак и чисти објекти изазвати одређени степен слабљења или расејања светлости када прекину сноп.

Откривањем ових суптилних промена у интензитету светлости, ретрорефлективни сензори могу ефикасно да осете објекте који би могли да промаше другим типовима сензора. Уобичајена примена је откривање прозирних боца или пластичне фолије на транспортеру.

Штавише, ретрорефлективни сензори генерално нуде дужи домет сензора од дифузних сензора због ефикасног повратка светлости из рефлектора.

Међутим, они нису тако дугог домета као сензори кроз сноп. Важно је напоменути да на перформансе ретрорефлексних сензора може утицати поравнање између сензора и рефлектора.

Правилна инсталација и поравнавање су кључни за оптималан рад. Поред тога, прашина, прљавштина или други загађивачи на сочиву рефлектора или сензора могу смањити количину светлости која се рефлектује назад и потенцијално довести до лажних очитавања.

7. Како потискивање у позадини побољшава тачност фотоелектричног сензора?

Потискивање позадине је напредна карактеристика неких фотоелектричних сензора која значајно побољшава њихову тачност, посебно у изазовним окружењима.

Ова технологија омогућава сензору да игнорише објекте изван постављене удаљености, познате као гранична удаљеност, док поуздано детектује објекте унутар жељеног опсега сенсинга.

Постоје две главне врсте потискивања у позадини:

• Механичко потискивање позадине: Овај метод користи механичко подешавање, као што је шраф, за постављање граничне удаљености. Сензор је дизајниран да реагује само на рефлектовану светлост која се враћа унутар одређеног временског прозора, који одговара подешеној удаљености. Светлост рефлектована од објеката изван граничне удаљености долази изван овог прозора и игнорише се.

• Електронско потискивање позадине: Ова софистициранија метода користи триангулацију за одређивање удаљености до објекта. Сензор садржи два пријемна елемента који детектују угао под којим се рефлектована светлост враћа. На основу овог угла сензор израчунава растојање до објекта. Ако је израчунато растојање изнад постављене границе, сензор игнорише објекат.

Потискивање позадине је посебно корисно када је позадина рефлектујућа или када објекти различитих боја или рефлективности треба да се детектују на конзистентној позадини.

На пример, у апликацији у којој се кутије различитих боја крећу дуж транспортера са сјајном металном позадином, дифузни режим са сензором за потискивање позадине може поуздано да открије кутије док игнорише рефлексије са транспортера.

Ако желите да укључите сузбијање позадине у своје операције, нудимо специјализоване Сцхнеидер ХМИ панели који се могу интегрисати са овим напредним сензорима.

8. Који су кључни фактори који утичу на перформансе фотоелектричног сензора?

Неколико фактора може утицати на перформансе и поузданост фотоелектричних сензора. Разумевање ових фактора је од суштинског значаја за избор одговарајућег сензора за дату примену и обезбеђивање оптималног рада.

• Својства објекта: Величина, облик, боја, текстура површине и рефлективност циљаног објекта могу значајно утицати на детекцију. На пример, мале, тамне или неправилно обликоване објекте може бити теже открити од великих, светлих или правилног облика. Слично, објекте са мат површинама може бити теже осетити дифузним сензорима у поређењу са објектима са сјајним површинама.

• Услови околине: Фактори као што су амбијентално светло, температура, влажност, прашина, прљавштина и излагање хемикалијама могу утицати на перформансе сензора. На пример, високи нивои амбијенталног светла могу да ометају способност сензора да открије промене у интензитету светлости. Слично томе, екстремне температуре или излагање влази или хемикалијама могу оштетити сензор или смањити његове перформансе током времена. На пример, наш асортиман Омрон сензори дизајнирани су да издрже оштре услове околине, обезбеђујући поуздане перформансе.

• Сенсинг Дистанце: Удаљеност између сензора и циљаног објекта, као и укупан опсег сензора сензора, су од кључне важности. Различити типови сензора имају различите опсеге сензора. На пример, тхру-беам сензори обично имају највећи домет, док дифузни сензори имају краћи домет. Избор сензора са одговарајућим опсегом сенсинга за примену је од суштинског значаја за поуздану детекцију.

• Поравнавање и инсталација: Правилно поравнање и инсталација су критични за оптималне перформансе сензора. Неусклађеност може довести до промашених детекција или лажних окидача. Поред тога, осигуравање да је сензор безбедно монтиран и заштићен од вибрација или удара може помоћи у одржавању његове тачности и дуговечности.

• Време одговора: Брзина којом сензор може да открије објекат и генерише излазни сигнал позната је као време одзива. У апликацијама велике брзине, као што је бројање објеката на брзом покретном транспортеру, сензор са брзим временом одзива је од суштинског значаја да би се одржао корак са стопом производње.

9. Које су типичне примене фотоелектричних сензора у различитим индустријама?

Фотоелектрични сензори су невероватно разноврсни и налазе примену у широком спектру индустрија. Њихова способност да обезбеде детекцију без контакта чини их непроцењивим у бројним процесима аутоматизације. Ево неколико уобичајених примера:

• Индустрија паковања: У паковању, ови сензори играју кључну улогу у обезбеђивању да су производи правилно позиционирани, пребројани и упаковани. На пример, тхру-беам сензори могу детектовати присуство кутија на покретној траци, док ретрорефлективни сензори могу да провере присуство налепница или печата. Дифузни сензори се могу користити за детекцију нивоа у резервоарима или за откривање присуства предмета у паковању.

• Руковање материјалом: Фотоелектрични сензори су битне компоненте у аутоматизованим системима за руковање материјалом. Могу се користити за вођење аутоматизованих вођених возила (АГВ), контролу протока материјала на транспортерима и откривање положаја палета или других терета. На пример, сензори се могу користити да би се осигурало да се АГВ заустави на тачној локацији за утовар или истовар.

• Аутомобилска индустрија: У производњи аутомобила, фотоелектрични сензори се у великој мери користе за детекцију делова, позиционирање и инспекцију. Они могу да открију присуство компоненти на монтажној траци, да провере да ли су делови правилно оријентисани, па чак и да прегледају да ли постоје дефекти. На пример, сензори се могу користити да би се осигурало да су врата аутомобила правилно поравната пре него што се заваре на своје место.

• Индустрија хране и пића: Ова индустрија користи фотоелектричне сензоре за разне апликације, укључујући детекцију боца, детекцију затварача, детекцију нивоа пуњења и верификацију етикета. На пример, ретрорефлективни сензори се могу користити за откривање присуства прозирних боца на линији за пуњење, док дифузни сензори могу осигурати да су контејнери напуњени до исправног нивоа. Као допуна овим апликацијама, нудимо робусне Профаце ХМИ панели, обезбеђујући беспрекоран рад и праћење ваших производних линија.

• Фармацеутска индустрија: У фармацеутској производњи, фотоелектрични сензори се користе за прецизну детекцију објеката у процесима као што су бројање пилула, провера присуства бочица или шприцева и провера оштећења на амбалажи. Њихова способност да обезбеде прецизну и поуздану детекцију је критична у овој високо регулисаној индустрији.

10. Како одабрати прави фотоелектрични сензор за вашу примену?

Избор правог фотоелектричног сензора захтева пажљиво разматрање неколико фактора. Ево приступа корак по корак који ће вас водити кроз процес:

1. Одредите метод сенсинга: На основу ваше апликације, одлучите да ли је сенсинг кроз сноп, дифузни или ретрорефлективни сензор најприкладнији. Узмите у обзир факторе као што су да ли имате приступ обема странама циљног објекта, својства површине објекта и потребан опсег сензора.

2. Узмите у обзир карактеристике објекта: процените величину, облик, боју и рефлексивност објеката које треба да откријете. На пример, ако детектујете мале, провидне објекте, може бити прикладан конвергентни сноп или ретрорефлективни сензор. За објекте различитих боја или рефлексивности, дифузни сензор са потискивањем позадине могао би бити добар избор.

3. Процена услова околине: Узмите у обзир окружење у коме ће сензор радити. Ако има превише прашине, прљавштине или влаге, изаберите сензор са одговарајућом ИП оценом и робусним кућиштем. У областима са високим амбијенталним светлом, размислите о сензору са добром отпорношћу на амбијентално светло или користите заштиту.

4. Одредите потребан опсег сенсинга: Измерите растојање између места где ће сензор бити монтиран и места на коме ће се објекти детектовати. Изаберите сензор са опсегом сенсинга који удобно покрива ово растојање, имајући на уму да је наведени опсег сенсинга обично заснован на идеалним условима.

5. Процените време одговора: Ако ваша апликација укључује детекцију великом брзином, као што је бројање објеката на брзом покрету, изаберите сензор са брзим временом одзива који може да прати потребну брзину.

6. Размотрите тип излаза: Фотоелектрични сензори нуде различите типове излаза, као што су НПН, ПНП, релејни или аналогни излази. Изаберите тип излаза који је компатибилан са вашим контролним системом или ПЛЦ-ом. Пружамо компатибилност са широким спектром контролних система, укључујући Омрон ПЛЦ, да би се обезбедила беспрекорна интеграција.

7. Монтажа и инсталација: Размислите о томе како ће сензор бити монтиран и инсталиран. Неки сензори нуде флексибилније могућности монтирања од других. Уверите се да сензор може бити безбедно монтиран и лако поравнат за оптималне перформансе.

8. Посебне карактеристике: У зависности од ваше апликације, можда ће вам требати сензор са посебним функцијама као што су потискивање позадине, потискивање предњег плана, подесива осетљивост или уграђени тајмери.

Систематски процењујући ове факторе, можете одабрати фотоелектрични сензор који најбоље одговара вашим потребама, обезбеђујући поуздану и тачну детекцију у вашој специфичној примени.