V podjetju FBS ELEKTRONIK d.o.o. predstavljamo novo generacijo naprednih optičnih senzorjev proizvajalca Micro Detectors.
Gre za optična tipala, delujoča po principu tehnologije ToF (Time of Flight), torej merjenja časa preleta svetlobnega žarka, ki so, zahvaljujoč inovativni konstrukcijski rešitvi, prvič na trgu predstavljena v izvedbi s cilindričnim ohišjem M18. Tako je mogoče prednosti, ki jih nudi tehnologija ToF prvič uporabiti v aplikacijah, ki zahtevajo kompaktno mehansko izvedbo ohišja, kakršno je ohišje M18, pri optičnih senzorjih eno najpogosteje uporabljenih ohišij.
Ti inovativni in tehnološko napredni senzorji s pomočjo uporabe ToF tehnologije za optično detekcijo objektov nudijo bistveni prednosti v primerjavi s klasičnimi optičnimi senzorji, delujočimi na osnovi energijskega prenosa svetlobnega signala in sicer:
- odpravljajo odvisnost delovanja senzorja od barve zaznavanega objekta in njegovega ozadja (absorpcije svetlobe),
- senzorjem v ohišjih M18 nudijo možnost doseganja visoke občutljivosti delovanja (dosegajo večje razdalje detekcije).
Novi M18 ToF senzorji so na voljo v štirih izvedbah delovnih režimov in sicer kot:
- Standardno optično tipalo:
- senzor z eno preklopno točko,
- senzor z okenskim (histereznim) načinom delovanja,
- senzor z dvema preklopnima točkama.
- Senzor z izločenim ozadjem.
- Senzorji so izdelani z integracijo IO-Link tehnologije, s čimer so skladni s standardi, postavljenimi z zahtevami industrije 4.0. Tako je konfiguracijo senzorja mogoče izvesti z oddaljenim dostopom ter preko omrežja dostopati do podatkov o delovanju senzorja.
To v primerjavi s standardnimi senzorji ponuja velike prednosti, kot so: možnost pridobivanja, organizacije in analize velike količine podatkov vezanih na proizvodni proces, oziroma objekte detekcije, nadzor nad stanjem delovanja strojev in naprav, optimalno načrtovanje preventivnega vzdrževanja in podobno.
Od kod izvira potreba po novem senzorju, ki uporablja ToF tehnologijo?
Aplikativna omejitev uporabe tradicionalnih svetlobnih tipal, ki objekte zaznavajo na podlagi jakosti svetlobnega snopa, odbitega od objekta detekcije, je v precejšnji meri povezana z barvo objektov oziroma njihovo lastnostjo odboja/absorpcije svetlobe. Še posebej to velja za primere, ko želimo zaznavati objekte, v katerih bližnjem ozadju se nahajajo površine z boljšimi sposobnostmi odboja svetlobe.
Vse do danes se za premostitev težav pri tovrstnem zaznavanju objektov uporabljajo tehnike detekcije z izločitvijo ozadja (BGS – background suppression), ki omogočajo detekcijo objektov neodvisno o barve ozadja. Vendar pa tovrstne rešitve zahtevajo draga detekcijska vezja in zapleteno mehansko konstrukcijo. Poleg tega imajo tovrstne rešitve tudi omejene možnosti doseganja večjih razdalj zaznavanja. Za doseganje detekcijske razdalje nad 500 mm je potrebna že znatna fizična oddaljenost med oddajnim in sprejemnim elementom senzorja.
Navedene pomanjkljivosti lahko presežemo s ToF senzorji, saj ti zaznavajo objekte neodvisno od njihove barve in imajo za razliko od nastavljivih BGS senzorjev kompaktno optiko.
Različne izvedbe za različne potrebe
Da bi se senzorji še bolje prilagodili potrebam različnih aplikacij, so na voljo v različnih izvedbah glede na vrsto svetlobne emisije in sicer:
- senzorji z infrardečo LED emisijo,
- senzorji z infrardečo lasersko VCSEL emisijo,
- senzorji z vidno LED emisijo,
- senzorji z vidno rdečo lasersko emisijo.
Tako je, na primer v primeru potrebe po detekciji večjih objektov na večji razdalji smiselno uporabiti izvedbo z infrardečo LED emisijo, ki zagotavlja dobro točnost, imunost na ambientalno osvetlitev in najvišji temperaturni razpon delovanja.
Če je potrebno zaznavati manjše do srednje velike objekte in ni potrebe po vidnem svetlobnem žarku, je primerno uporabiti izvedbe z emisijo infrardeče laserske svetlobe razreda 1 ali 1M, ki združujejo lastnosti visoke občutljivosti in majhnega premera svetlobnega žarka.
Za detekcijo zelo majhnih objektov pa bi izbrali izvedbe z emisijo vidne laserske svetlobe.
Novi ToF senzorji so uporabni za vsakršne primere detekcije in omogočajo podobne režime delovanja, kot so tipični za ultrazvočne senzorje (ena, dve preklopni točki ali histerezni režim).
Kako delujejo?
Princip delovanja teh novih senzorjev je podoben delovanju radarskih merilnikov, to je izračun oddaljenosti objekta na podlagi meritve časa, ki ga oddani signal potrebuje za pot od senzorja do objekta in nazaj, le da se pri optičnih ToF senzorjih v ta namen uporablja svetlobni signal.
Oddaljenost objekta se izračunava z množenjem časa preleta merilnega signala in svetlobne hitrosti ter deljenjem z dve.
Za meritev razdalje senzorji uporabljajo tehnike analognega signalnega procesiranja, na podlagi zamika odbitega signala, kar daje dve pomembni značilnosti in sicer:
- neodvisnost meritve od svetlobne odbojnosti zaznavanega objekta,
- imunost na tujo svetlobo zaradi uporabe korekcijskih algoritmov, ki dinamično odpravljajo vplive tuje osvetlitve.
FBS elektronik d.o.o.
Prešernova cesta 8
3320 Velenje
info@fbselektronik.com
Tel.: 03/89-83-702 (700)
www.fbselektronik.com
