Aktuální vydání

celé číslo

12

2022

Automatizace výrobních, montážních a balicích strojů a linek

Elektrické, pneumatické a hydraulické pohony

celé číslo

Nové optické snímače

Automa 9/2000

Ing. Jiří Trojan, AMTEK s. r. o.

Nové optické snímače

Firma Baumer electric, významný švýcarský výrobce průmyslových snímačů, které vstoupily do podvědomí především díky své „hodinářské přesnosti“ a dlouhodobé spolehlivosti, uvádí prostřednictvím firmy AMTEK na český trh nové typy optických snímačů.

Obr. 1.

Kompaktní snímač barvy schopný se učit
Bez rozpoznávání barev si lze v současné době průmyslovou výrobu už jen těžko představit. Rozpoznání jemných barevných odstínů je často za hranicí možností lidského oka. Úhel pohledu, změna osvětlení a velikost objektu mají na správnou detekci značný vliv. Kompaktní snímač barev řady FKDM dokáže všem těmto nepříznivým vlivům odolat. Ke spolehlivé detekci přitom stačí doba pouze 300 µs.

Snímač generuje světlo (RGB), které je fokusováno na objekt, jehož barva má být zjištěna. Objekt část spektra dopadajícího světla pohltí a část odrazí zpět. Odražené světlo je snímačem detekováno. Podle spektra odraženého světla snímač rozhodne, je-li barva objektu shodná s uloženým vzorem, a výsledek se objeví na digitálním výstupu. Snímač je dodáván v dvojkanálové a čtyřkanálové verzi. Každý kanál má svůj samostatný výstup a je možné jej „naučit“ na specifickou (předloženou) barvu. Snímač může být použit pro rozlišování jednotlivých barev (např. červená, zelená, žlutá), ale i jejich odstínů (světlá, tmavá). Podle požadavku aplikace je možné každému kanálu přiřadit toleranci, takže snímač vyhodnocuje např. tmavě modrou i světle modrou jako jednu barvu. Díky vlastnímu osvětlovači je silně potlačen vliv okolního osvětlení. Ovládání je velmi jednoduché – pomocí tří tlačítek umístěných na zadní stěně snímače. Snímač spolehlivě detekuje barvy různých materiálů, jako jsou např. kov, sklo, plast, prášek, papír, textil a další. Pro tyto vlastnosti, malé rozměry (50 × 50 × 23 mm), kovové pouzdro, vysoké krytí a otočný konektor lze snímač použít i ve velmi náročných podmínkách, kde je třeba spolehlivě a rychle rozpoznat barvu (třídění lahví, kontrola etiket, kvality látek, barev apod.).

Obr. 2.

Přesný, rychlý, flexibilní, kompaktní a univerzální
Toto je základní charakteristika nového laserového snímače určeného pro bezkontaktní měření vzdálenosti. Snímač pracuje na principu triangulační metody. Úzký laserový svazek generovaný polovodičovým laserem je odražen od objektu zpět. Změna vzdálenosti objektu, a tudíž změna úhlu, pod kterým je svazek odražen zpět, se ve snímači projeví jako změna místa na detektoru, kam svazek dopadne. Jako detektor je použito řádkové pole fotodiod, jež jsou skenovány mikroprocesorem, který podle rozložení světla určí vzdálenost. Rychlost odezvy je v tomto případě 10 ms. Rychlejší alternativou je snímač s prvkem PSD (Position Sensitive Device). PSD je fotocitlivý prvek, u nějž se protékající proud mění v závislosti na poloze dopadu laserového paprsku. Závislost proudu na místě dopadu světla je silně nelineární. O linearizaci a vyhodnocení polohy se opět stará mikroprocesor. V tomto uspořádání dosahuje snímač doby odezvy kratší než 1 ms. Tyto údaje jsou vyhodnoceny mikroprocesorem uvnitř snímače a interpretovány na výstupu proudovou smyčkou 4 až 20 mA (nebo RS-485). K dispozici jsou čtyři základní rozsahy měření: 30 až 50 mm, 30 až 130 mm, 50 až 250 mm a 100 až 500 mm s rozlišením 0,01, 0,06, 0,3 a 0,5 mm. Pro aplikace, kde je nutná vysoká rychlost měření, jsou k dispozici verze s PSD a s rozsahy 50 až 90 mm a 70 až 150 mm. Zkoušky a testování v praxi ukázaly velmi dobrou teplotní stabilitu snímače a značnou necitlivost na změnu barvy. Robustní a kompaktní kovové pouzdro s otočným konektorem a laser pracující ve viditelné oblasti spektra umožňují velmi snadnou instalaci. Největší výhodou tohoto snímače je vynikající poměr ceny k výkonu a skutečnost, že oproti mnoha podobným snímačům ve své kategorii pracuje ve třídě 2 (výkon laseru do 1 mW), a není tedy nutné při jeho instalaci dělat zvláštní bezpečnostní opatření. Možné aplikace jsou měření házivosti (pneumatik, hřídelí), analogové měření polohy mechanických akčních členů (vaček, klapek, ventilů), přesné bezkontaktní měření tloušťky (plechu, papíru) apod.

Nejmenší laserový snímač s potlačeným pozadím
Svými rozměry 10 × 27 × 16,3 mm se řadí mezi nejmenší optické snímače vůbec. Součástí snímače je laser pracující ve viditelné oblasti, což výrazně usnadňuje instalaci. Maximální snímací vzdálenost je 100 mm a je nastavitelná v rozmezí 20 až 100 mm. Snímací vzdálenost se nastavuje mechanicky změnou polohy optické osy čočky, a nikoli změnou citlivosti fotoelektrických prvků. Takovéto řešení dovoluje dosáhnout přesnějšího nastavení, lepší opakovatelnosti a vyšší necitlivosti na barevné vlastnosti snímaného objektu. Opakovatelnost při bočním přiblížení v ohniskové rovině je menší než 0,2 mm. Snímač se dodává ve verzi jak s kabelem, tak s konektorem a je vybaven ochranou proti přepólování a zkratu. Výhodné je jeho použití všude tam, kde je potřeba vysoká přesnost a místa není nazbyt.

Obr. 3.

Nová generace optických vláknových snímačů
Neustálá miniaturizace vede stále častěji k řešením se světlovodnými vlákny. Nová generace optických vláknových snímačů Baumer electric s širokou škálou optických vláken i zesilovačů vyhoví i těm nejnáročnějším aplikacím. Snímače se velmi jednoduše ovládají a záleží pouze na zákazníkovi, zvolí-li si model s funkcí tzv. teach-in či klasický snímač, kde je citlivost nastavována potenciometrem. Funkci teach-in lze samozřejmě aktivovat i dálkově. K dispozici jsou modely s digitálním i analogovým výstupem. Je možné zvolit typ s malou hysterezí nebo verzi s dobou odezvy pouhých 50 µs. Sedmisegmentový displej na těle snímače výrazně usnadňuje instalaci a správné nastavení. Zobrazuje množství světla dopadajícího na přijímač, parametry, funkce a chybová hlášení. Dvojice diod LED indikuje aktuální stav snímače.

Zvláštní kapitolu tvoří modulární systém. Skládá se z jedné centrální jednotky obsahující konektor, displej a ovládací prvky a až z šestnácti modulů pro připojení optických vláken. Moduly komunikují s centrální jednotkou po vnitřní sběrnici a data jsou do nadřazeného systému přenášena jediným kabelem. Celý systém je určen pro montáž na lištu DIN. V případě poruchy modulu jej lze vyjmout a vyměnit bez nutnosti odpojit ostatní moduly, což minimalizuje dobu případného servisního zásahu. Tato řada snímačů byla speciálně vyvinuta pro plastová světlovodná vlákna. V nabídce je jich skutečně nepřeberné množství a v kombinaci s různými zesilovači lze dosáhnout zcela specifických vlastností vhodných pro danou aplikaci. Jsou zde vlákna s velkou chemickou odolností, s fokusovaným světelným svazkem (s potlačeným vlivem pozadí), s koaxiálním uspořádáním světlovodného kabelu (světlo se do místa snímání přivádí světlovodem umístěným ve středu kabelu, přijímacích vláken je několik a jsou umístěna po obvodu kabelu) nebo vlákna s hlavicí s optickou štěrbinou, pružná vlákna s poloměrem ohybu 2 mm či vlákna odolávající teplotám od –60 °C po až 350 °C. Při umístění světlovodů vedle sebe je zajištěno, že nedojde k vzájemnému rušení.

Obr. 4.

Kapesní řádkový snímač PosCon
Měření šířky, detekce hrany, přesné určení polohy. Tak lze velmi stručně charakterizovat úlohy, ke kterým je tento snímač určen. Snímač vytváří řádkovou světelnou stopu, která se odrazí od odrazky nebo reflexní fólie zpět do snímače. Podle nastaveného režimu činnosti a stavu měřené události se vyhodnotí daná informace a zobrazí se hodnota na výstupu. Existují tři měřicí módy snímače:

  • měření šířky (textilií, filmů, plastů, papíru apod.) s možností detekce trhlin a přetržení,
  • detekce pozice hrany – ideální pro přesné snímání polohy obalových materiálů v balicích strojích,
  • detekce pozice středu – navádění a řízení objektů nacházejících se v měřicím poli snímače.

Režim činnosti se nastavuje pomocí tlačítek na pouzdru snímače. Snímač je dodáván v měřicích rozsazích 30, 150 a 350 mm s rozlišením 0,03, 0,15, resp. 0,35 mm. K dispozici je analogový výstup (4 až 20 mA), alarmový výstup a digitální výstup (PNP), jejž lze použít např. pro indikaci překročení povolených limitů. Volitelně lze snímač vybavit sériovým rozhraním RS-485, přes které lze nejen získávat naměřené údaje v digitální podobě, ale také dálkově ovládat všechny funkce snímače. Pro práci s lesklými objekty je určena verze s polarizačním filtrem. Snímač nachází uplatnění především v obalové technice a při kontrole kvality.

AMTEK spol. s r. o.
Vídeňská 125, 619 00 Brno
tel.: 05/47 12 55 70
fax: 05/47 12 55 56
e-mail: amtek@amtek.cz