Mitkä ovat neljä valosähköisten anturien tyyppiä?

Oletko koskaan miettinyt, miten tehdasrobotit "näkevät" ohi viuhuvat tuotteet tai miten automaattinen ovi tietää sinun lähestyvän? On todennäköistä, että valosähköiset anturit – joita usein kutsutaan "valosilmiksi" – ovat niitä tuntemattomia sankareita, jotka tekevät tästä mahdollisen. Nämä älykkäät laitteet käyttävät valonsäteitä esineiden havaitsemiseen ilman fyysistä kosketusta, muodostaen modernin automaation selkärangan. Mutta tiesitkö, että on olemassa neljä perustyyppiä, joilla jokaisella on oma supervoimansa? Puretaanpa ne osiin, jotta ymmärrät teknologian muokkaavan automatisoitua maailmaamme.

Core Quartet: Neljä tapaa, joilla valo havaitsee maailmasi

Vaikka erikoistuneita muunnelmia on olemassa, alan asiantuntijat osoittavat johdonmukaisesti neljä perustavanlaatuista valokennoteknologiaa. Oikean tekniikan valinta riippuu pitkälti sovelluksesi erityistarpeista – etäisyydestä, kohteen tyypistä, ympäristöstä ja vaaditusta tarkkuudesta.

1. Läpäisysädeanturit: Pitkän kantaman mestarit

• Toimintaperiaate: Ajattele majakkaa ja näköalapaikkaa. Näillä antureilla onerilliset yksikötLähetin, joka lähettää valonsäteen (usein infrapuna tai punainen LED), ja vastaanotin, joka sijaitsee suoraan vastapäätä. Havaitseminen tapahtuu, kun kohde fyysisestitauottämä säde.
• Keskeiset vahvuudet: Niillä on pisimmät tunnistusetäisyydet (helposti jopa 20 metriä tai enemmän) ja ne tarjoavat erinomaisen luotettavuuden ja vakauden. Koska vastaanotin näkee suoraan lähettimen valon, kohteen väri, muoto tai pinnan viimeistely (kiiltävä, matta, läpinäkyvä) ei juurikaan vaikuta niihin.
• Haittoja: Asennus vaatii kahden erillisen yksikön tarkan kohdistuksen ja molempien johdotuksen, mikä voi olla monimutkaisempaa ja kalliimpaa. Ne ovat myös haavoittuvaisia, jos jompaankumpaan linssiin kertyy likaa.
• Missä niitä näkee: Täydellinen pitkän kantaman tunnistukseen kuljettimilla, suurten koneiden suojaukseen, katkenneiden johtojen tai lankojen tarkistamiseen ja portin läpi kulkevien esineiden laskemiseen. Se autotallin oven turvasäde, joka estää sitä sulkeutumasta autosi päälle? Klassinen lähetin-vastaanotinsäde.

2. Heijastavat anturit: Yhden yksikön vaihtoehto

• Toimintaperiaate: Lähetin ja vastaanotin sijaitsevat tässäsama yksikköAnturi lähettää valoa vastakkaiselle puolelle asennettua erityistä heijastinta (kuten korkealaatuista polkupyörän heijastinta) kohti. Heijastin heijastaa valonsäteen suoraan takaisin vastaanottimeen. Havaitseminen tapahtuu, kun jokin esine keskeyttää heijastuneen säteen.
• Keskeiset vahvuudet: Paljon helpompi asentaa ja johdottaa kuin lähetin-vastaanotinparit, koska siinä on vain yksi yksikkö yhdellä puolella (plus passiivinen heijastin). Tarjoaa hyvät tunnistusetäisyydet, usein pidemmät kuin hajavalotyypit. Jotkin erikoisversiot sopivat erinomaisesti läpinäkyvien esineiden (kuten lasin tai muovipullojen) havaitsemiseen käyttämällä polarisoituja valosuodattimia hajaheijastusten jättämiseksi huomiotta.
• Haittoja: Heijastin on pidettävä puhtaana luotettavan toiminnan varmistamiseksi. Suorituskykyyn voivat vaikuttaa voimakkaasti heijastavat taustakohteet, jotka mahdollisesti heijastavat valoa takaisin. Tunnistusetäisyys on yleensä lyhyempi kuin lähetin-vastaanotinparilla.
• Missä niitä näkee: Käytetään laajalti pakkauslinjoilla, materiaalinkäsittelyssä, ajoneuvojen tai ihmisten havaitsemisessa pääsypisteissä ja läpinäkyvien säiliöiden läsnäolon tarkistamisessa tuotantolinjoilla.

3. Hajavaloanturit (läheisyysanturit): Kompaktit työjuhtat

• Toimintaperiaate: Lähetin ja vastaanotin ovat jälleen samassasama yksikköHeijastimen sijaan anturi heijastaa valoa takaisin vastaanottimeen itse kohdeobjektin avulla. Anturi havaitsee kohteen heijastuneen valon voimakkuuden perusteella.
• Keskeiset vahvuudet: Yksinkertaisin asennus – vain yksi laite asennettavaksi ja johdotettavaksi. Kompakti koko tekee niistä ihanteellisia ahtaisiin tiloihin. Ei tarvitse heijastinta vastakkaiselle puolelle.
• Haittoja: Tunnistusetäisyys on lyhyempi kuin sekä lähetin-vastaanotinpareilla että heijastavilla tyypeillä. Suorituskyky riippuu suuresti kohteen väristä, koosta, rakenteesta ja heijastavuudesta. Tumma, matta kohde heijastaa paljon vähemmän valoa kuin kirkas, kiiltävä, mikä tekee havaitsemisesta vähemmän luotettavaa suurimmalla nimellisetäisyydellä. Taustakohteet voivat myös aiheuttaa vääriä liipaisuja.
• Missä niitä näkee: Erittäin yleisiä lyhyen kantaman tunnistustehtävissä: osien läsnäolo kokoonpanolinjoilla, pullonkorkkien tunnistus, pinojen korkeuden valvonta ja säiliöiden tason tunnistus. Ajattele myyntiautomaattia, joka tunnistaa kätesi lähellä annostelualuetta.

4. Taustanvaimennusanturit (BGS): Keskittyneet asiantuntijat

• Toimintaperiaate: Hajavaloanturin hienostunut kehitysaskel, joka sekin on sijoitettu yhteen yksikköön. BGS-anturit eivät mittaa vain heijastuneen valon voimakkuutta, vaan ne määrittävät etäisyyden kohteeseen kolmiomittauksen tai valonkulkuajan periaatteiden avulla. Ne kalibroidaan tarkasti havaitsemaan vain tietyn, ennalta asetetulla etäisyysalueella olevat kohteet ja jättävät tehokkaasti huomiotta kaiken sen ulkopuolella olevan (taustan).
• Keskeiset vahvuudet: Taustalla olevat kohteet eivät vaikuta – niiden suurin etu. Paljon vähemmän herkkä kohdeobjektin värille ja heijastavuudelle verrattuna tavallisiin hajavaloantureihin. Tarjoaa erittäin luotettavan kohteiden tunnistuksen tarkalla etäisyydellä.
• Haittoja: Yleensä lyhyempi kantama kuin tavallisilla hajavaloantureilla. Tyypillisesti kalliimpia kuin perushajavaloantureilla.
• Missä niitä näkee: Olennaisia kohteiden havaitsemisessa monimutkaista tai heijastavaa taustaa vasten, tummien tai mustien kohteiden (kuten renkaiden) luotettavassa tunnistamisessa, säiliöiden täyttöasteen tarkistamisessa sisällön väristä riippumatta ja tarkan paikannuksen varmistamisessa, kun taustan häiriöt ovat ongelma. Ratkaisevan tärkeitä autojen kokoonpanolinjoilla ja elintarvikkeiden pakkauksissa.

Perusasioiden tuolla puolen: Erikoistarpeiden täyttäminen

Vaikka neljä ydintä hoitavat useimmat työt, insinöörit ovat kehittäneet erikoisantureita ainutlaatuisiin haasteisiin:

• Kuituoptiset anturit: Käytä joustavia kuituoptisia kaapeleita, jotka on kytketty keskusvahvistimeen. Ihanteellinen erittäin ahtaisiin tiloihin, korkeisiin lämpötiloihin tai alueille, joilla on paljon sähkökohinaa.
• Väri- ja kontrastianturit: Havaitsevat tiettyjä värejä tai kontrastieroja (kuten pakkausmerkintöjä), mikä on elintärkeää laadunvalvonnan kannalta.
• Laseranturit: Tarjoavat erittäin tarkennetun säteen erittäin pienten kohteiden havaitsemiseen tai tarkkojen etäisyysmittausten saavuttamiseen.
• Kirkkaiden kohteiden anturit: Erityisesti viritetyt heijastavat anturit, jotka on suunniteltu erityisesti läpinäkyvien materiaalien luotettavaan tunnistukseen.

Miksi valosähköiset anturit hallitsevat automatisointia

Nämä "kotkansilmät" tarjoavat vakuuttavia etuja: pitkät tunnistusetäisyydet, kosketukseton toiminta (vaurioiden estäminen), nopeat vasteajat ja kestävyys vaativissa teollisuusympäristöissä. Ne ovat perustavanlaatuisia lukemattomissa tehtävissä eri toimialoilla:

• Valmistus ja pakkaus: Osien tunnistus kuljettimilla, tuotteiden laskeminen, täyttöasteiden tarkistaminen, etikettien olemassaolon varmistaminen, robottikäsivarsien ohjaus.
• Elintarvikkeet ja juomat: Asianmukaisen pakkauksen varmistaminen, vieraiden esineiden havaitseminen, tuotantolinjan virtauksen valvonta.
• Lääkkeet: Läpipainopakkausten pillerin olemassaolon tarkistaminen, injektiopullojen täyttöasteen tarkka tarkistaminen.
• Autoteollisuus: Tarkka osien asemointi kokoonpanoroboteille, komponenttien tarkastus, turvavaloverhot.
• Logistiikka ja materiaalinkäsittely: Kuljetinhihnojen ohjaus, lavojen tunnistus, varastoautomaatio.
• Rakennusautomaatio: Automaattiset ovet, hissien paikannus, turvajärjestelmät.

Tulevaisuus on valoisa (ja älykäs)

Valosähköisten anturien markkinat ovat nousussa, ja niiden ennustetaan saavuttavan 3,01 miljardin dollarin arvon vuoteen 2030 mennessä, kasvaen 6,6 % vuodessa tai jopa 4,37 miljardia dollaria vuoteen 2033 mennessä 9 %:n vuotuisella kasvuvauhdilla. Tätä kasvua vauhdittaa jatkuva pyrkimys kohti automatisaatiota, Teollisuus 4.0:aa ja älykkäitä tehtaita.

Seuraava aalto sisältää antureiden älykkäämmän ja paremmin verkottuneemman kehityksen. Tarkoituksena on etsiä edistysaskeleita, kuten IO-Link-liitettävyyttä helpomman asennuksen ja tiedonvaihdon takaamiseksi, integrointia IoT-alustoihin ennakoivaa huoltoa varten ja jopa nanomateriaalien käyttöä herkkyyden ja uusien ominaisuuksien parantamiseksi. Olemme siirtymässä "Anturiteknologia 4.0" -aikakauteen, jossa näistä perustavanlaatuisista anturilaitteista tulee älykkäitä datapisteitä yhteenliitetyissä järjestelmissä.

Oikean "silmän" valitseminen työhön

Näiden neljän perustyypin – läpimenevän säteen, heijastavan säteen, hajavaloanturin ja taustahäivytyksen – ymmärtäminen on ensimmäinen askel valosähköisen tunnistuksen tehon valjastamiseksi. Ota huomioon kohde, etäisyys, ympäristö ja mahdolliset taustahäiriöt. Epävarmoissa tapauksissa anturivalmistajien tai automaatioasiantuntijoiden konsultointi voi auttaa paikantamaan optimaalisen teknologian tiettyyn sovellukseesi ja varmistamaan, että automaatiosi toimii sujuvasti ja tehokkaasti. Tutustu vaihtoehtoihin; oikea anturi voi valaista tietä parempaan tuottavuuteen.