Un sensor fotoeléctrico emite un haz de luz (visible o infrarrojo) desde su elemento emisor de luz. Un sensor fotoeléctrico de tipo reflectivo se utiliza para detectar el haz de luz reflejado desde el objeto. Un sensor de tipo de haz de barrera se utiliza para medir el cambio en la cantidad de luz causado por el objeto al cruzar el eje óptico.
Tanto el emisor de luz como los elementos receptores están contenidos en una sola carcasa. En el modo de reflexión, se crea un paso de luz entre el sensor y un reflector especial. Un objetivo se detecta cuando se interrumpe el haz de luz.
Los sensores por reflexión típicos ofrecen un mayor rango de detección en comparación con los sensores de detección directa. Algunas unidades utilizan un LED rojo visible, que facilita la instalación y alineación del reflector. El reflector triédrico se utiliza para devolver con precisión la energía luminosa sobre un eje paralelo al receptor.
Están disponibles distintos tipos de interruptores de haces luminosos por reflexión:
Con filtro de polarización
Un filtro de polarización se utiliza para eliminar las señales falsas que pueden producirse si un objeto brillante pasa por delante del sensor por reflexión. Este filtro permite detectar sin problemas los objetos brillantes y altamente reflectantes.
Para la detección de objetos transparentes
El sensor de detección de objetos transparentes es un sensor fotoeléctrico por reflexión especial que detecta objetos transparentes que no suelen detectar los sensores por reflexión comunes. Al utilizar un circuito de histéresis baja, el sensor puede detectar pequeños cambios de luz, típicos en la detección de objetos transparentes. El detector de objetos transparentes lleva filtros polarizados tanto en el transmisor como en el receptor del sensor para reducir el número de respuestas falsas que producen las reflexiones del objeto.
Con supresión de primer plano
Este sensor de supresión de primer plano es un sensor fotoeléctrico por reflexión que no se equivoca en la identificación de objetos brillantes como el reflector cuando se encuentran a cierta distancia. Este modo resulta idóneo para detectar palés envueltos en plástico, mientras que un sensor por reflexión puede confundir la envoltura brillante con un reflector y no cambiar el estado. Las aberturas ópticas delante de los elementos del transmisor y el receptor en la carcasa del sensor crean una zona donde no es posible la detección errónea del material reflectante y no polarizado.
Sensor de área por reflexión
Con varios transmisores y receptores en una carcasa formando un área de detección continua alta o ancha en el rango de detección relevante.
El transmisor y el receptor están separados. Cuando el objeto se encuentra entre el transmisor y el receptor, se interrumpe la luz.
Los rangos de detección mas largos junto con el exceso de ganancia mas alto hace que la detección en barrera sea el modo de detección mas eficiente. Estas altas ganancias permiten que los sensores en barrera sean fiables en entornos con niebla, polvo y suciedad.
Aplicaciones:
Monitorización de líneas de producción y embalaje
Mediciones de llenado de producto a través de contenedores transparentes
Protección de áreas peligrosas para puertas automáticas
Tanto el emisor de luz como los elementos receptores están contenidas en un mismo recinto. La luz del elemento emisor incide en el reflector y regresa al elemento receptor de luz. Cuando hay un objeto presente, se interrumpe la luz.
Los sensores retrorreflectivos tienen un rango de detección más corto en comparación con los sensores de barrera. Esto se debe a que la luz tiene que viajar a un reflector y luego regresar al sensor en lugar de simplemente viajar directamente al receptor.
Algunas desventajas de usar un sensor retrorreflectante son que tiene que instalar el sensor con un reflector, si el objeto es brillante, puede encender la salida del sensor en lugar del reflector y el haz de luz no está tan enfocado como un Haz de luz del sensor de haz. Si el objeto es brillante, puede intentar ajustar el ángulo del sensor y el reflector en comparación con el objeto.
Los sensores fotoeléctricos difusos tienen el emisor y el receptor juntos en el mismo componente. Para que el sensor difuso funcione, el emisor del sensor debe apuntar a un objeto para que la luz viaje desde el emisor del sensor al objeto y luego rebote hacia el receptor del sensor. La salida del sensor difuso funciona igual que las salidas del sensor de barrera y retrorreflectante, cuentan con una detección de corto alcance, hasta 3 m , para que logre detectar el objeto debe tener ciertas propiedades reflectantes(dependiendo del color del objetivo) , para un correcto funcionamiento requiere de un entorno limpio.
Los sensores de fibra óptica proporcionan una solución para aplicaciones relacionadas con objetivos pequeños o en condiciones desfavorables. Los sensores y cables de fibra óptica se pueden usar en áreas mucho más pequeñas, en entornos más agresivos y a temperaturas más extremas que los sensores fotoeléctricos ordinarios.
Los sensores de fibra óptica están disponibles en un amplio abanico de tamaños y formas que van desde las pequeñas unidades DIN de montaje en raíl, pasando por carcasas cilíndricas de 18 mm, hasta las carcasas de tamaño completo para interruptores límite.
La fibra óptica consiste de un núcleo y un revestimiento, que presentan diferentes índices de refracción. El haz de luz viaja a través del núcleo rebotando repetidamente en la pared del revestimiento. El haz de luz, habiendo pasado a través de la fibra sin ninguna pérdida en la cantidad de luz, se dispersa en un ángulo de aprox. 60° y se emite hacia el objeto.
Tipo plástico: El núcleo de la fibra de plástico se compone de una o más fibras de resina acrílica de 0.1 a 1 mm 0.004" a 0.04" de diámetro, provistas de un revestimiento de polietileno. Las fibras de plástico son ligeras, rentables y flexibles, y por esto son el tipo más común de sensor de fibra.
Tipo fibra de vidrio: La fibra de vidrio se compone de fibras de 10 a 100 μm 0.39 a 3.94 Mil de diámetro, contenidas en tubos de acero inoxidable. Esto permite que sean utilizadas a altas temperaturas de funcionamiento (máx. 350°C 662°F).
Los sensores de fibra óptica se dividen en dos categorías: de barrera y reflectivos. El tipo de barrera comprende un transmisor y un receptor. El tipo reflectivo, que es una sola unidad, está disponible en 3 tipos: paralelo, coaxial y separado. Los 3 se basan en la forma de la sección transversal de la fibra óptica.
Instalación versátil: Una fibra óptica flexible permite una instalación fácil en espacios limitados, como en lugares entre las máquinas.
Detección de objetos extremadamente pequeños: El cabezal extremadamente compacto facilita la detección de objetos sumamente pequeños.
Excelente resistencia ambiental: Puesto que no fluye ninguna corriente eléctrica a través del cable de fibra óptica, el sensor es inmune al ruido eléctrico. La unidad de tipo de fibra resistente al calor permite la detección en ambientes a altas temperaturas.
Este tipo de sensor detecta la posición del objeto. Esto se logra mediante el uso de un sistema de triangulación o uno de medición de tiempo.
El cambio en la distancia hasta el objeto afecta la posición de la luz concentrada en el elemento de detección CMOS. Esta información se utiliza para detectar la posición del objeto. El láser emite un rayo láser hacia el objeto como se muestra arriba. La luz reflejada por el objeto es concentrada por el lente del receptor, formando una imagen sobre el elemento receptor de luz. Cuando la distancia cambia, la luz concentrada se refleja en un ángulo diferente, y la posición de la imagen cambia correspondientemente.
La distancia se mide en base al tiempo que el rayo láser emitido tarda en retornar al sensor, tras incidir en el objeto. La detección no se ve afectada por el estado de la superficie del objeto.
En la figura de la derecha, el sensor detecta el tiempo (T) transcurrido hasta que se recibe el rayo láser reflejado, para calcular la distancia (Y). La fórmula de cálculo es: 2Y (distancia de ida y vuelta) = C (velocidad de la luz) × T (tiempo hasta que se recibe la luz reflejada) .
El sensor de desplazamiento láser incorporado en la cámara representa un nuevo concepto en sensores láser, en el cual la cámara identifica el objeto de destino mediante una imagen y, mediante el seguimiento de un punto especificado, el láser puede medir la altura de dicho punto y las diferencias de altura en relación con él.
En el sistema de escaneo, los datos de imagen y la información de la altura se capturan en un solo CMOS. La cámara captura una fotografía del objeto de destino, extrae el contorno y corrige el posicionamiento. El láser escanea el área especificada mediante un espejo MEMS que cambia continuamente el ángulo de irradiación del láser, lo cual permite capturar información de la altura. Los 2 conjuntos de datos se convierten en una imagen y se procesan.
Función de corrección de inclinación: Corrige la inclinación del sensor o del equipo. Con tan solo registrar una superficie para que sirva como una referencia estándar, se puede detectar la altura con precisión incluso si el sensor está inclinado.
Función de ajuste de posición: La detección estable es posible incluso si el objeto está fuera de posición o desalineado. Esto reduce el tiempo y el esfuerzo necesarios para arreglar la posición del objeto a detectar.
Función de corrección de inclinación en tiempo real: Incluso si el objeto está inclinado, el ángulo de inclinación se puede corregir para el punto especificado. Debido a que la corrección se aplica en cada detección individual, es posible obtener una detección estable de la altura.
Un sensor de color es un tipo de "sensor fotoeléctrico" que emite luz desde un transmisor y luego, con un receptor, detecta la luz que se refleja desde el objeto de detección. Un sensor de color puede detectar la intensidad de luz recibida de los colores rojo, azul y verde, respectivamente, lo cual permite determinar el color del objeto de destino. Existen dos tipos de sensores de color. Uno ilumina el objeto con luz de longitud de onda amplia y distingue los tres tipos de colores en el receptor. El otro tipo ilumina el objeto con los tres tipos de luz (roja, azul y verde) de forma independiente. En ambos casos, se detecta la intensidad de luz recibida del rojo, el azul y el verde y se calcula la relación de la luz recibida.
Si se muestra luz que contiene las longitudes de onda roja, azul y verde en un objeto rojo, solo se reflejará la luz roja. El círculo blanco en el diagrama representa una fuente de luz blanca.
En un objeto blanco, se reflejan los tres colores: rojo, azul y verde. El círculo blanco en el diagrama representa una fuente de luz blanca.
La relación de los reflejos de rojo, verde y azul varía según el color del objeto.
Al calcular la relación de la intensidad de la luz roja, verde y azul recibida, es posible distinguir diferencias en el color o el aspecto del objeto.
Pueden detectar de forma estable diferencias de color y aspecto
Debido a que la fuente de luz no es solo roja, sino que incluye las longitudes de onda roja, verde y azul, y se puede calcular la relación entre cada una de estas luces, es posible diferenciar el aspecto y el color de las piezas objetivo.
Con un sensor fotoeléctrico de longitud de onda roja, es difícil diferenciar algunas combinaciones de colores, como el rojo y el blanco. Un sensor de color ofrece una detección estable, incluso con estos tipos de combinaciones difíciles. El gráfico muestra las diferencias de intensidad de la luz recibida desde objetivos de distintos colores cuando se utiliza un sensor de fibra óptica (luz roja). Muestra que combinaciones como blanco y rojo, o anaranjado y amarillo, son difíciles de diferenciar si solo se observa la intensidad de luz recibida.
Detección estable, incluso cuando la distancia cambia
Con un sensor fotoeléctrico convencional, cuando la distancia al objeto de destino cambia, la intensidad de luz recibida también lo hace. Por el contrario, con un sensor de color, la identificación de color se mantiene inalterada incluso cuando la distancia al objetivo cambia. Como resultado, el color del objetivo se puede distinguir de forma estable incluso si la distancia cambia o si el objetivo está inclinado. Cuando la distancia a un objetivo cambia, ocurre lo siguiente con los sensores fotoeléctricos convencionales (intensidad de luz recibida) y los sensores de color (relación de la luz recibida).
Intensidad de luz recibida
Cuando la distancia al objetivo cambia, la intensidad de luz recibida también lo hace. Ejemplo: Vibración de un transportador. Variaciones en la posición de circulación del objetivo.
Relación de la luz recibida
Incluso cuando la distancia al objetivo cambia, la relación del color se mantiene inalterada.