Lernen Sie verschiedene photoelektrische Erfassungsmodi kennen
Photoelektrische Sensoren, die eine Lichtquelle erkennen und die empfangenen Photonen in ein elektrisches Signal umwandeln, sind eine der häufigsten und grundlegendsten Sensorarten. Sie haben eine lange Geschichte in der Entwicklung der modernen Technologie und sind in der industriellen Automatisierung unverzichtbar. Um den richtigen Sensor für eine bestimmte Aufgabe auszuwählen, ist es wichtig, die Funktionsweise photoelektrischer Sensoren (PE) zu verstehen. Diese Methoden werden als sensing modes bezeichnet.
Einweglichtschranken
Bei der Gegenlichtschranke sind Sender und Empfänger des Sensors in zwei getrennten Einheiten untergebracht. Der Sender ist gegenüber dem Empfänger angeordnet, so dass der Lichtstrahl direkt vom Sender zum Empfänger geht. Ein Objekt wird erkannt, wenn es den arbeitenden Teil des Lichtstrahls, den so genannten Nutzstrahl, "unterbricht". Je nach Anwendung bietet die Gegenrichtungssensorik die höchste Zuverlässigkeit, wann immer sie implementiert werden kann. Das liegt daran, dass das Licht direkt vom Sender zum Empfänger gelangt. Wenn dann ein Objekt den Strahl unterbricht, schaltet der Ausgang um.
Gegenläufige Sensoren bieten die folgenden Vorteile:
- Der höchste Grad an überschüssiger Verstärkung (emittierte Energie)
- Ein großer Erfassungsbereich
- Die robusteste Option für raue Umgebungen
- Präzise Positionserfassung
- Hervorragende Erkennung von Kleinteilen mit Hilfe von Objektivöffnungen
- Unempfindlichkeit gegenüber Oberflächenreflexion (Farbe oder Oberfläche von Objekten)
Reflexionslichtschranke
Ein retroreflektierender Sensor enthält sowohl die Sende- als auch die Empfangselemente im selben Gehäuse. Es verwendet einen Reflektor, um das ausgestrahlte Licht zum Empfänger zurückzuschicken. Ähnlich wie ein Gegenlicht-Sensor erkennt er Objekte, wenn sie den effektiven Strahl unterbrechen oder "brechen". Da es sich bei der Reflexionslichtschranke um einen Strahlunterbrechungsmodus handelt, ist sie im Allgemeinen nicht von der Reflektivität des zu erfassenden Objekts abhängig. Wenn die Objekte, die den Strahl passieren, jedoch besonders glänzend sind, sollte stattdessen ein polarisierter retroreflektierender Sensor verwendet werden, um Proxing zu verhindern. Proxing bedeutet, dass ein Objekt mit glänzender Oberfläche genügend Licht zum Sensor zurückstrahlt, um den vom Reflektor zurückkommenden Lichtstrahl zu imitieren. Ein polarisierter Retroreflexionssensor verwendet einen Polarisationsfilter, um sicherzustellen, dass das Licht, das zum Empfänger zurückkehrt, vom Reflektor und nicht vom Ziel stammt.
Ein Reflexionslichtschranke bietet eine praktische Alternative zum Gegenlichtmodus, wenn der Platz begrenzt ist oder wenn elektrische Anschlüsse nur auf einer Seite eines Förderbandes oder eines anderen Produktionsweges möglich sind.
Reflexionslichtschranken bieten die folgenden Vorteile:
- Relativ große Reichweiten
- Der zweithöchste Überschussgewinn (nach dem Einwegmodus)
- Proxing-Verhinderung mit Hilfe eines Polarisationsfilters
- Hohe Erkennungspräzision und die Fähigkeit zur Erkennung klarer Objekte mit Hilfe von Koaxialoptiken
Annäherungsmodus
Wie bei vielen Reflexionslichtschranken umfasst ein Näherungssensor in der Regel sowohl einen Sender als auch einen Empfänger im selben Gehäuse. Während jedoch sowohl der entgegengesetzte als auch der retroreflektierende Modus das Vorhandensein eines Objekts anzeigen, wenn der Strahl unterbrochen wird, funktionieren die Sensoren des Annäherungsmodus umgekehrt und zeigen das Vorhandensein eines Zielobjekts nur an, wenn der Strahl von ihm reflektiert wird und zum Empfänger zurückkehrt. Man kann sich das so vorstellen: Gegenlicht- und Reflexionssensoren erkennen Objekte, die einen Strahl unterbrechen einen Strahl, aber Näherungssensoren erkennen Objekte, die einen Strahl erzeugen. Es gibt vier Unterarten des Annäherungsmodus, jede mit einer anderen optischen Anordnung: diffus, divergentes Strahlenbündel, konvergentes Strahlenbündel und Hintergrundunterdrückung.
Am gebräuchlichsten sind Streulichtsensoren , die das von der Oberfläche eines Objekts reflektierte Licht direkt aufnehmen, oft mit Hilfe einer Linse. Reflexionslichttaster bieten den Vorteil, dass sie keinen Reflektor benötigen und einfach zu installieren sind. Sie eignen sich in der Regel für Anwendungen, bei denen Einweg- oder Reflexionslichttaster nicht einfach implementiert oder ausgerichtet werden können. Sie geben jedoch in der Regel eine geringere Lichtmenge zurück (Signalverlust) und funktionieren am besten bei kürzeren Entfernungen als gegenüberliegende und retroreflektierende Sensoren.
Die Divergent-Beam Näherungssensoren verwenden keine Linse. Sie sind weniger von präzisen Strahlenwinkeln abhängig, eignen sich aber am besten für Anwendungen, bei denen sehr kleine Ziele wie Drähte oder Garne in extrem kurzen Abständen von weniger als einem Zoll vom Sensor erkannt werden müssen.
Im Gegensatz dazu fokussieren die Konvergenzlichtschranken mit Hilfe von Linsen sowohl das ausgestrahlte Licht als auch den Empfänger auf genau denselben Punkt. Dadurch entsteht ein kleiner, genau definierter Erfassungsbereich in einem festen Abstand zum Sensor. Sie können Objekte mit sehr geringem Reflexionsvermögen erkennen und Ziele jenseits ihrer Schärfentiefe ignorieren, was sie für die präzise Positionierung von Kleinteilen nützlich macht. (Ein wichtiger Vorbehalt ist, dass Sensoren mit konvergenten Strahlen möglicherweise hellere Objekte außerhalb ihres Brennpunkts erkennen können. Dieser Aspekt hat zu einem wachsenden Markt für Sensoren mit festem oder einstellbarem Feld zur Hintergrundunterdrückung geführt, wie im nächsten Punkt beschrieben).
Wie der Name schon sagt, ignorieren die Näherungssensoren von mit Hintergrundunterdrückung alles, was über einen festgelegten Grenzwert hinausgeht. Sie funktionieren, indem sie die Lichtmenge vergleichen, die zu zwei separaten Empfangselementen zurückkehrt. Sobald der zweite Empfänger einer Hintergrundausblendung die gleiche oder eine größere Lichtmenge registriert als der erste Empfänger, erkennt er ein Ziel. Immer wenn die vom ersten Empfänger empfangene Lichtmenge größer ist, wird das Ausgangssignal des Sensors gelöscht. Sensoren zur Hintergrundausblendung können nützlich sein, wenn die zu erkennenden Objekte dunkler sind als der Hintergrund dahinter (z. B. ein dunkles Objekt auf einem weißen Förderband). Sensoren zur Hintergrundausblendung sind mit festem Feld, d. h. mit einem gleichbleibenden Grenzabstand, und mit einstellbarem Feld, d. h. mit einstellbarem Grenzabstand, erhältlich.
