Vorteile der Erfassung transparenter Objekte mit koaxialer Optik mit Polarisationsfilter

Reflexionslichtschranken mit koaxialer Optik

Abbildung: Bauweise mit koaxialer Optik

Zusammenfassung: Optelektronische Sensoren zur Erfassung von transparenten, lichtdurchlässigen und durchsichtigen Objekten müssen empfindlich für geringfügige Veränderungen der Lichtverhältnisse sein. Dadurch können sie anfällig für Fehlerfassungen von erratischem und reflektiertem Licht sein. Sensoren, die Filter mit Polarisationsfilter und koaxialer Optik nutzen, beschränken die Lichtmenge, die in den Empfänger eines Sensors eindringt. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, warum dies wichtig ist, und sich über die zusätzlichen Vorteile der koaxialen Optik mit Polarisationsfilter zu informieren.

Reflexionslichtschranken zur Erfassung transparenter Objekte

Optoelektronische Reflexionslichtschranken eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen. In diesem gängigen Erfassungsmodus befinden sich Sender und Empfänger beide in demselben Gehäuse. Der Sender richtet einen LED-erzeugten Lichtstrahl auf einen Reflektor, der den Lichtstrahl wieder zurück an den Empfänger sendet. Wenn ein Objekt zwischen dem Sensor und dem Reflektor passiert, wird der Lichtstrahl unterbrochen und das Objekt wird erfasst.

Da sich Sender und Empfänger in demselben Gehäuse befinden, muss nur eine Seite der Installation mit Strom versorgt werden. Das vereinfacht die Verdrahtung und de Installation und senkt die Gesamtkosten. Außerdem bietet dieser Erfassungsmodus eine relativ hohe Funktionsreserve. Dadurch erhöht sich die Erfassungsreichweite und die Fähigkeit des Sensors, Umweltverunreinigungen wie Staubablagerungen oder Rückstände auf dem Sensor oder Reflektor zu überwinden. 

Empfindlichkeit für geringfügige Veränderungen der Lichtverhältnisse

Optoelektronische Reflexionslichtschranken zur Erfassung transparenter Objekte bieten die gleichen, im Absatz oben genannten Vorteile in Bezug auf Energieversorgung, Installation und Platzbedarf. Außerdem bieten diese Sensoren eine zuverlässige Leistung über größere Entfernungen, einen höheren Grad an Präzision und kürzere Ansprechzeiten als viele andere Erfassungstechnologien, die in derartigen Anwendungen eingesetzt werden. Die mit diesem Erfassungsmodus normalerweise verbundenen hohen Funktionsreserven führen jedoch dazu, dass der Lichtstrahl durch viele transparente Objekte hindurchsieht und sie darum nicht erfasst.

In diesen Anwendungen eingesetzte optoelektronische Reflexionslichtschranken verwenden einen internen Algorithmus, der sie empfindlicher für geringe Kontraste macht. Ein transparentes Objekt, das in den Lichtstrahl eintritt, schwächt einen kleinen, aber wahrnehmbaren Anteil des abgegebenen Lichts und wird erfasst. Diese Sensoren haben außerdem eine wesentlich geringere Funktionsreserve. Dadurch wird verhindert, dass sie durch transparente Objekte hindurchsehen. Dies macht sie jedoch empfindlicher für Umweltverunreinigungen, was die Leistung und Langlebigkeit beeinträchtigen kann. Zur Minderung dieser Effekte wird häufig ein interner Ausgleichsalgorithmus eingesetzt, der sich automatisch an die Verunreinigungen auf dem Sensor oder Reflektor und an Veränderungen der Umgebungstemperatur anpasst. 

Überwindung der Herausforderungen durch reflektiertes Licht

Viele transparente Ziele (glänzendes Glas oder glänzender Kunststoff, geschliffene Behälter, glänzende Folien usw.) können reflektierende Eigenschaften aufweisen. Ähnlich können auch Geräte und Hintergrundobjekte Licht reflektieren. Von diesen Objekten zurück an den Empfänger eines Sensors reflektiertes Licht kann Fehlerfassungen auslösen.

Polarisationsfilter

Wie eine getönte Sonnenbrille lässt ein Polarisationsfilter beim Einsatz mit einem optoelektronischen Sensor Licht nur auf einer bestimmten Ebene in den Empfänger eindringen. Dies hilft dem Sensor, zwischen einem glänzenden oder transparenten Objekt und einem Reflektor zu unterscheiden. Der Sender richtet einen linear polarisierten Lichtstrahl auf den Reflektor. Dieser dreht die Polarisationsebene des Lichts um 90 Grad. Diese Veränderung der Polarisation ermöglicht, dass das Licht vom Reflektor den Empfänger erreicht.  Wenn der Lichtstrahl auf ein glänzendes Objekt trifft, gibt das Objekt das Licht auf derselben Ebene zurück, auf der es abgegeben wurde. Dadurch wird das Licht vom Empfänger effektiv blockiert und ein durchbrochener Lichtstrahl signalisiert. 

Die Abbildung mit polarisierter Beleuchtung zeigt das Licht, das im 90-Grad-Winkel von einem Tripple-Reflektor und einem glänzenden Objekt reflektiert wird.

Koaxiale Optik

Reflexionslichtschranken ohne koaxiales optisches Design triangulieren das Licht vom Sender zum Reflektor und zurück zum Empfänger, der sich neben dem Sender befindet. Diese Triangulation erzeugt einen "Totbereich" der Erfassung gegenüber vom Sensor, wo das abgegebene und das reflektierte Licht am weitesten voneinander entfernt ist.

Sensoren mit koaxialer optischer Bauweise senden und empfangen den Lichtstrahl entlang einer einzigen schmalen Achse. Das Licht wird über eine einzige Linse mit schmaler Blende abgegeben und empfangen, und der Sensor misst die geringe Winkelabweichung im Licht zwischen dem abgegebenen Strahl und dem reflektierten Strahl. Der Sensor erfasst Objekte in jeder Entfernung von dessen Frontseite zum Reflektor, ohne Totbereich. Die Entfernung vom Sensor zum Reflektor kann recht kurz sein, ideal für Installationen in beengten Platzverhältnissen. Diese Bauweise beschränkt außerdem erheblich das Risiko, dass erratisches Licht in den Empfänger des Sensors gelangt. Diese Sensoren werden zusammen mit einem Polarisationsfilter verwendet und sind daher besonders unanfällig für Fehlerkennungen durch reflektiertes Licht.

Die koaxiale optische Bauweise bietet noch weitere Vorteile. Der besonders schmale Strahl, die kleine Punktgröße und die mit dieser Bauweise verbundene Unempfindlichkeit gegen die Sensordrehung sind ideal für die präzise Erfassung von Vorderkanten und die Erfassung der schmalen Lücken zwischen Objekten, die bei vielen High-Speed-Zählanwendungen üblich sind. Außerdem passiert der Lichtstrahl unbeeinflusst eine kleine Öffnung. Das ermöglicht den Einsatz eines Schirms oder Gehäuses zum Schutz des Sensors gegen schwierige Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel Hochdruck-Abspritzungen. 

Abbildung: Koaxiale Erfassung durch eine kleine Blende

Abbildung: Koaxiale Erfassung durch eine kleine Blende
Abbildung: Erfassung von Vorderkanten mit koaxialer optischer Bauweise
Koaxiale Optik ermöglicht kurze Trennabstände

Fazit

Optoelektronische Reflexionslichtschranken sind eine beliebte Wahl für Anwendungen zur Erfassung transparenter Objekte. Sie sind kostengünstig, leicht mit Energie zu versorgen und zu installieren, bieten schnelle Ansprechzeiten und einen hohen Präzisionsgrad. Die für die zuverlässige Erfassung transparenter Objekte erforderliche Lichtempfindlichkeit macht diese Sensoren anfällig für Fehlerfassungen durch reflektiertes Licht. Sensoren in koaxialer Bauweise mit Polarisationsfilter sind hochgradig immun gegen erratisches und reflektiertes Licht. Außerdem entfallen durch diese Bauweise Totbereiche der Erfassung zwischen dem Sensor und dem Reflektor. Sie bietet eine sehr hohe Positionspräzision und macht den Schutz des Sensors gegen Umgebungsgefahren einfach.  


Weitere Informationen

Weitere Informationen über die Erfassung transparenter Objekte erhalten Sie bei einem unserer Experten.  Stattdessen können Sie sich auch hier registrieren, um künftig aktuelle Informationen zu erhalten.

Erhalten Sie Banner Insider 1-2x im Monat im Abonnement

Fanden Sie diesen Beitrag hilfreich?


Empfohlene Produkte

Optoelektronischer Allzwecksensor der Bauform QS18
Bauform QS18

Optoelektronischer Allzwecksensor mit Universal-Gehäusekonstruktion und 18-mm-Gewinderohr, ideal als Ersatz für Hunderte anderer Sensorarten.

Weitere Informationen

Artikel zu verwandten Themen

Registration Mark Detection: Why Use RGB Color Mark Sensors
Registration Mark Detection: Using a Color Mark Sensor with RGB Technology

12 Mai 2017

Learn how color mark sensors with RGB technology detect registration marks, when to use a color mark sensor versus true color sensor, and more.

Lumineszenzsensoren: Antworten auf häufig gestellte Fragen
Lumineszenzsensoren: Antworten auf häufig gestellte Fragen

10 Apr. 2017

Lumineszenzsensoren verwenden für das menschliche Auge unsichtbares UV-Licht, um das Zielmaterial im sichtbaren Spektrum zum Leuchten zu bringen. Dieser Artikel enthält Antworten auf häufig gestellte Fragen über Lumineszenzsensoren.

Gewusst wie: So verwenden Sie optoelektronische Sensoren für die Tablettenzählung
Gewusst wie: So verwenden Sie optoelektronische Sensoren für die Tablettenzählung

27 März 2017

Optoelektronische Sensoren bieten viele bedeutende Vorteile für die Tablettenzählung, zum Beispiel hohe Präzision, hohe Ansprechgeschwindigkeit und einen hygienischen, berührungslosen Ansatz.

Was ist eine Risikobewertung und warum ist sie wichtig?
Was ist eine Risikobewertung und warum ist sie wichtig?

13 März 2017

Bei der Planung einer Risikobewertung ist es immer das Beste, die Normen heranzuziehen. Ergänzend haben wir hier einige Antworten auf häufig gestellte Fragen zusammengestellt.