Beneficios de la Óptica Coaxial Polarizada para Detectar Objetos Claros

Sensor retrorreflectante con óptica coaxial

Imagen: Diseño de Óptica Coaxial

Síntesis: Los sensores fotoeléctricos utilizados para detectar objetos claros, translúcidos y transparentes deben ser sensibles a ligeras variaciones de la luz, lo que los hace susceptibles a la falsa detección de la luz errante y reflejada. Los sensores que utilizan un filtro polarizador y un diseño óptico coaxial limitan la cantidad de luz que entra en el receptor del sensor. Siga leyendo para saber por qué esto es importante y para aprender sobre los beneficios adicionales que ofrece la óptica coaxial polarizada.

Sensores Retrorreflectantes para la Detección de Objetos Claros

Los sensores fotoeléctricos retrorreflectantes se utilizan para resolver un gran número de aplicaciones. En este modo de detección popular, tanto el emisor como el receptor están en la misma carcasa. El emisor dirigirá un haz de detección generado por LED a un reflector, que redirige el haz hacia el receptor. Un objeto que pasa entre el sensor y el reflector interrumpirá el haz de detección y será detectado.

Debido a que el emisor y el receptor están alojados juntos, sólo se necesita alimentar un lado de una instalación, simplificando el cableado y la instalación y reduciendo el costo total. Además, este modo de detección ofrece una cantidad relativamente alta de exceso de ganancia que aumenta el rango de detección, así como la capacidad del sensor para superar contaminantes ambientales como polvo o acumulación de residuos en el sensor o reflector. 

Ser Sensible a las Ligeras Variaciones de la Luz

Los sensores fotoeléctricos retrorreflectantes utilizados en aplicaciones de detección de objetos claros ofrecen las mismas ventajas de potencia, instalación y espacio que se han identificado en el párrafo anterior. Además, estos sensores funcionan confiablemente a distancias más largas, ofrecen mayores niveles de precisión y tienen tiempos de respuesta más rápidos en comparación con muchas otras tecnologías de detección utilizadas en estas aplicaciones. Sin embargo, los altos niveles de exceso de ganancia típicamente asociados con este modo de detección hará que el haz de detección vea a través de muchos objetos claros y no detecte.

Los sensores fotoeléctricos retrorreflectantes utilizados en estas aplicaciones utilizan un algoritmo interno que los hace más sensibles a bajos niveles de contraste. Un objeto transparente que entra en el haz de detección atenuará un porcentaje pequeño pero perceptible de la luz emitida y será detectado. Estos sensores también tienen niveles mucho más bajos de exceso de ganancia, lo que les impide ver a través de objetos claros. Sin embargo, esto los hace más sensibles a los contaminantes ambientales, que pueden afectar negativamente el rendimiento y la longevidad. Con frecuencia se utiliza un algoritmo de compensación interna que se ajusta automáticamente a la contaminación del sensor o del reflector, así como el ajuste a los cambios en la temperatura ambiente para mitigar estos efectos. 

Superar los Retos de la Luz Reflejada

Muchos objetivos claros (vidrio o plástico brillante, recipientes con facetas, películas brillantes, etc.) pueden tener propiedades reflectantes. Del mismo modo, el equipo y los objetos de fondo también pueden reflejar la luz. La luz que reflejan estos objetos de vuelta al receptor de un sensor puede desencadenar detecciones falsas.

FILTROS DE POLARIZACIÓN

Al igual que las gafas de sol polarizadas, un filtro polarizador utilizado con un sensor fotoeléctrico sólo permitirá que la luz en un cierto plano entre en el receptor. Esto ayuda al sensor a diferenciar entre un objeto brillante o transparente y un reflector. El emisor dirige un haz de luz polarizada linealmente al reflector que gira el plano de polarización de la luz en 90 grados. Este cambio de polarización permite que la luz del reflector llegue al receptor.   Cuando el haz de detección golpea un objeto brillante, el objeto devolverá la luz en el mismo plano en que se emitió, bloqueando efectivamente la luz del receptor y señalando un haz roto. 

Ilustración de luz polarizada que muestra la luz reflejada 90 grados por reflector de cubo de esquina y por objeto brillante

OPTICA COAXIAL

Los sensores retrorreflectantes que no tienen un diseño óptico coaxial triangulan la luz del emisor al reflector y de vuelta al receptor, que está situado adyacente al emisor. Esta triangulación crea una "zona muerta" de detección en la cara del sensor donde la luz emitida y reflejada está más separada.

Los sensores que utilizan un diseño óptico coaxial emiten y reciben el haz de luz de detección a lo largo de un solo eje estrecho. La luz se emite y se recibe a través de una sola lente con una abertura estrecha y el sensor mide la pequeña desviación de ángulo en la luz entre el haz emitido y el haz reflejado. El sensor detectará objetos a cualquier distancia desde su cara hacia el reflector, sin zona muerta. La distancia entre el sensor y el reflector puede ser bastante corta, ideal para instalaciones con espacio limitado. Este diseño también limita severamente la oportunidad de que la luz errante entre en el receptor del sensor. Utilizados en combinación con un filtro polarizador, estos sensores son altamente resistentes a la falsa detección causada por la luz reflejada.

El diseño óptico coaxial tiene otras ventajas también. El haz particularmente estrecho, el pequeño tamaño del punto y la insensibilidad a la rotación del sensor asociados con este diseño es ideal para la detección precisa de los bordes delanteros y para detectar las brechas estrechas entre objetos comunes a muchas aplicaciones de conteo de alta velocidad. Además, el haz de detección pasará a través de un pequeño agujero no afectado, permitiendo el uso de un escudo o recinto para proteger al sensor de desafíos ambientales, tales como lavado a alta presión. 

Ilustración de detección coaxial a través de una pequeña abertura
Ilustración de detección coaxial a través de una pequeña abertura
Detección de borde delantero de la ilustración de diseño óptico coaxial
La óptica coaxial permite distancias de separación cortas

Conclusión

Los sensores fotoeléctricos retrorreflectantes son una opción popular para resolver aplicaciones claras de detección de objetos. Son rentables, fáciles de instalar y usar, ofrecen tiempos de respuesta rápidos y altos niveles de precisión. La sensibilidad a la luz necesaria para detectar de forma confiable objetos claros hace que estos sensores sean susceptibles a la falsa detección causada por la luz reflejada. Los sensores que utilizan un diseño coaxial polarizado son altamente resistentes a la luz errante y reflejada. Además, este diseño elimina las zonas muertas de detección entre el sensor y el reflector, ofrece niveles muy altos de precisión posicional y facilita la protección de un sensor frente a riesgos ambientales.  

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