• Články
• Detekce průhledných předmětů optickým senzorem s polarizačním filtrem

Detekce průhledných předmětů optickým senzorem s polarizačním filtrem

Previous Next

Senzory OBG8000-R200-2EP-IO-V1 a OBG5000-R100-2EP-IO-V31

Dopravník čirých skleněných láhví

Jsou optické reflexní senzory z rodinné řady takzvaných "Glass detection". Dokáží detekovat transparentní materiály, kde je rozdíl tak nepatrný, že lidské oko nemůže ani takovéto změny postřehnout a navíc při rychlostech 500x za sekundu. To už je hodně bystré oko. Na webu www.prumyslovesenzory.cz si ukážeme dva takové favority v této oblasti, které vedle běžného tranzistorového výstupu disponují i parametrizací, diagnostikou a vyhodnocováním přes IO-link. Na úvodních fotografiích jsou patrné i ovládací prvky na každém senzoru na které se dnes zaměříme. Naučíme se senzor nastavit jak přes tlačítka, tak přes IO-link a ukážeme si jednotlivé výhody i nevýhody.

Základní parametry a princip technologie "Glass detection"

Jak jsem zmínil v prvním odstavci článku. Rychlost těchto senzorů dosahuje okolo 500Hz, což se rovná době odezvy senzoru 2ms. Velice důležitý parametr pro třídičky lahví, sortovací centra, dopravníkové aplikace. Mezi další zajímavé parametry bezpochyby patří detekční vzdálenost až na 6m (vzhledem k velikostem senzorů se jedná o nadstandartní benefit). Krytí IP69k pak může ulehčit montážní předpoklady v místech, kde dochází ke kontaktu s vodou. Senzory lze využít v režimu "detekce průhledných materiálů" nebo v režimu s "nadstandartní detekční vzdáleností" na odrazku až na 8 metrů. Senzor s rozhraním 2x Push-pull výstupu (antivalentního) a IO-linkovou komunikací.

Polarizační filtr

Princip polarizačního filtru

Zakladním a důležitým parametrem je polarizační filtr, který je nedílnou součástí každého kvalitnějšího senzoru "nejen" pro detekci transpareních materiálů. Praxe ukazuje, pokud senzor nedisponuje polarizačním filtrem, náchylnost na různé odrazivé, leštěné předměty, reflexní vesty a fólie.  Popřípadě senzor může být ovlivnitelný jinými zdroji světla - tzv interference. To vše řeší polarizační filtr - níže zkusím celý princip vysvětlit, finální myšlenku pomůže dokreslit obrázek vlevo. Světlo od vysílače prochází polarizačním filtrem s horizontální polarizací - je propouštěno jen světlo horizontálně polarizované. Takto polarizované se odráží od odrazky, kde je díky hranolům v odrazce překonvertováno na vertikálně polarizované.  Před přijímačem je další polarizační filtr, tentokrát s vertikálním polarizováním. Jelikož do přijímače přichází světlo vertikálně polarizované, prochází do přijímače, kde je vyhodnoceno. Pokud dojde k odražení polarizované světla od jakéhokoliv jiného předmětu nebo pokud je v blízkosti jiný světelný zdroj (jiný optický snímač), jednoduše světelný paprsek neprojde k přijímači, aby senzor mohl takovéto světlo vyhodnotit. A v tom tkví celá finta této technologie.

 Princip snímání transparentních materiálů

Princip snímání transparentních materiálů

Senzor disponuje červenou maticovou LED nové generace ozn. DuraBeam na straně vysílače a MPT čipem (multi pixel technology) na straně přijímače. Princip vyhodnocení je dán propustností materiálů, odrazkou a nastaveným thresholdem (spínací mezí) uvnitř senzoru. Obrázek nalevo znázorňuje jednotlivé úbytky světla procházející přes jednotlivé překážky. Prochází transparentním předmětem, odráží se od odrazky, opět prochází skrze předmět a pak teprve dochází k vyhodnocení. Na základě nejběžnějších předmětů a jejich světelných úbytků vznikla následující tabulka:

• I = 10% - čisté, naplněné vodou PET láhve
• II = 18% - čiré skleněné lahve
• III = 40% - barevné sklo, non-transparentní materiály
• N = úroveň klasického senzoru

Nastavovací elementy senzorů

To už se pomalu dostáváme k nastavování senzorů. Jeho nastavovací parametry jsou u obou dvou typů OBG8000-R200-2EP-IO-V1 a OBG5000-R100-2EP-IO-V31 zcela totožné. Disponují otočným potenciometrem a tlačítkem. Nastavovací potenciometr přesně kopíruje popsané hodnoty pro úbytky materiálů tj I,II,III a N. Dále lze nastavit parametr Light/Dark ON a funkce uzamčení tlačítek pro případné nechtěné stisky, či zamezení přeprogramování. Signalizace pomocí LED nám dává informace, že snímač je v pohotovostním režimu a detekci předmětu jak v režimu Light ON, tak Dark ON.

Nastavení senzoru pomocí tlačítek bez připojení na IO-link

Jednotlivé pracovní  kroky senzoru a signalizace LED

Jak jsem již začal popisovat jednotlivé polohy potenciometru a stav LED diod, bylo by zdvořilé, dokončit i práci s těmito elementy a senzor zkusit nastavit. Nezapomeňte, že na konci tohoto článku jsou videa pro lepší názornost.Pokud vložíme transparentní předmět mezi senzor a odrazku, nejspíše se nestane vůbec nic. Senzor transparentní předmět nevidí respektive vidí odrazku přes tento předmět a transparentní předměty nedokáže rozlišovat-špatně nastavený threshold senzoru. Nejprve je totiž zapotřebí snímač zkalibrovat s daným typem odrazky a vzdáleností aktivního pole. Tato funkce je v technických listech popsána jako "maximum sensitivity", tedy dosažení maximální citlivosti:

Nastavení "maximum sensitivity" funkce:

• Nechte volný prostor mezi senzorem a odrazkou.
• Pomocí otočného přepínače vyberte polohu Normální režim (N).
• Stiskněte tlačítko "TI" po dobu> 4 s. Žlutá a zelená LED zhasne.
• Uvolněte tlačítko "TI".

Nastavení bude kalibrováno na maximální citlivost. Po úspěšném resetování budou střídavě blikat žlutá a zelená LED dioda (2,5 Hz). Správné nastavení senzor hlásí oranžovou LED - Light ON svítí a bude zhasínat v případě přítomnosti předmětu - Dark ON. Pokud si přejeme tuto funkci otočit - na senzoru jsou 2 výstupy vzájemně antivalentní na 2 a 4 pinu. Tlačítkem můžeme přepnout senzor z režimu Dark ON na Light On a zpět....

Nastavení Ligh/dark ON - logika spínacího výstupu 2 a 4 pin

• Univerzální Push-Pull výstup senzoru

  Pomocí otočného přepínače vyberte polohu Light/dark switch (L / D).
• Stiskněte tlačítko "TI" po dobu> 1 s.
• Příslušná provozní kontrolka zelená LED (L / D) se rozsvítí zeleně a změní se typ spínání.
• Chcete-li resetovat typ přepínání, stiskněte tlačítko "TI" po dobu> 4 s.
• Příslušná provozní kontrolka LED (L / D) se rozsvítí zeleně a provozní kontrolka bude resetována na poslední aktivní přepnutí.

Dalším krokem by pak bylo samotné využití senzoru na tři přednastavené tovární hodnoty ozn.I,II,III (I - světelný úbytek 10%, II - světelný úbytek 18%, III - světelný úbytek 40%). Ve chvíli, kdy umístíme předmět do aktivního pole snímání, pootočíme potenciometrem do polohy I,II nebo III - oranžová LED zhasne. V případě běžných transparentních materiálů máme v podstatě senzor nastavený. Nic víc. Pokud se jedná o málo transparentní nebo netransparentní předmět, můžeme využít polohu N - normal mode (N - pro větší úbytky jak 50%) . Ta je určena pro bežnou funkci detekování předmětu jako běžný reflexní senzor bez funkce "Glass detection".

Postup nastavení "user threshold" funkce:

Tímto bychom mohli zakončit jednoduché nastavení pomocí tlačítek, ale ještě bych rád zdůraznil jednu užitečnou funkci - nastavení uživatelské meze tzv "User threshold". V případě, že by nám přednastavené hodnoty výrobcem nestačili. Může se jednat o tenké slídy, fólie a sklíčka. I na toto však senzor můžeme použít, když si nastavíme vlastní práh citlivosti:

1. Umístěte předmět mezi senzor a odrazku.
2. Nastavte senzor do polohy I,II,III - tu kterou hodnotu chcete upravit.
3. Stiskněte tlačítko „TI“, dokud žlutá a zelená LED nezačne blikat (přibližně 1Hz).Uvolněte tlačítko "TI".
4. Pokud je vše v pořádku, senzor se momentálně učí nový threshold-mezní úroveň. Úspěšné učení je signalizováno střídavým blikáním (2,5 Hz) žluté a zelené LED.
5. Senzor bude nyní pracovat ve vybraném provozní režimu s naučeným prahem.
6. Neúspěšné učení je indikováno rychlým střídavým blikáním (8 Hz) žluté a zelené LED. Po neúspěšném učení se senzor vrátí k předchozí činnosti s platným továrním nastavením.

Reset do továrního nastavení, aneb když nevíme co jsme jak uložili a nepoužíváme IO-link :)

Tuto funkci netřeba nijak zvlášť představovat, ale neměl bych ji opomenout pro její časté používání.

1. Otočným přepínačem vyberte polohu O.
2. Stiskněte tlačítko "TI" po dobu> 10 s. Žlutá i zelená LED se vypnou.
3. Uvolněte tlačítko "TI". Svítí žlutá LED.
4. Po resetování bude senzor pracovat s následujícím výchozím nastavením:

Defaultní hodnoty: Normální režim (N), nastavení maximální citlivosti, dark on - spínání na tmu, Pin 2 (bílý vodič): antivalentní spínací výstup.

Nastavení senzorů OBG*R100 a OBG*R200 pomocí rozhraní IO-link

Databáze IODD souborů - IODDfinder

Daleko přesnější postup je nastavit senzor přes IO-link rozhraní, kde vše vidíme černé na bílém. Ať už využijeme smartphone, tablet, PC, PLC či server, vše pracuje s tzv IODD knihovnou, kterou stáhnete u daného výrobce nebo si ukážeme daleko jednodušší cestu přes aktualizovanou databázi IODDfinder, která shromažďuje veškeré knihovny pro zařízení s IO-linkem a využívají ji i aplikace pro automatický download.Ve chvíli, kdy máme senzor připojen, můžeme projít tabulku parametrizačních, procesních a diagnostických dat, jak znázorňuje video níže. Zde si můžeme všechny parametry nastavit s přesností na jednotky procent a přesně víme, jak se nám senzor bude chovat. Toho se dá využít například pro sortování různých druhů průhledných materiálů nebo jejich tlouštěk. Navíc lze nastavení zazálohovat do počítače, či PLC pro další práci s tímto bezpochyby užitečným senzorem. Pokud si přejete více informací, neváhejte mne kontaktovat na e-mailu info@prumyslovesenzory.cz.