Jak działają czujniki refleksyjne

Czujnik refleksyjny składa się z dwóch elementów: nadajnika, który wysyła wiązkę światła (najczęściej w paśmie podczerwieni lub czerwone światło LED ) oraz odbłyśnika (odbiornika) umieszczonego po drugiej stronie linii detekcji. Kiedy obiekt na taśmie przerywa wiązkę światła, czujnik rejestruje zmianę natężenia światła i zmienia stan sygnału wyjściowego, zazwyczaj typu NPN lub PNP, sygnalizując obecność przedmiotu sterownikowi PLC.

Współczesne czujniki refleksyjne mają czas reakcji wynoszący poniżej jednej milisekundy, co zapewnia pewną detekcję nawet przy prędkościach taśmy sięgających kilku metrów na sekundę. Poza tym rozwiązanie działa bardzo stabilnie, ponieważ wiązka światła jest skupiona i wąska, co minimalizuje wpływ rozproszonego światła z otoczenia pochodzącego od halogenów, świetlówek czy nawet światła dziennego.

Gdzie sprawdzają się czujniki refleksyjne?

Czujniki refleksyjne w przemyśle spożywczym stosowane są w systemach automatyki przemysłowej, w których na przenośnikach i szybkich liniach butelkujących pojawiają się opakowania kartonowe, szklane lub plastikowe butelki, aluminiowe puszki lub foliowe torby. Przerwanie wiązki światła czujnika w momencie, gdy obiekt wjeżdża w strefę kontroli, umożliwia jego precyzyjne etykietowanie, zamknięcie wieczkiem oraz przekierowanie do stacji pakującej. Istotne są tu stabilność działania pomimo połysku i zmiennego koloru opakowań. Poza tym prostota montażu i brak skomplikowanej kalibracji skracają czas wdrożenia rozwiązania i minimalizują przestoje.

W sektorze logistycznym i magazynowym czujniki refleksyjne używane są do wykrywania paczek na automatycznych liniach sortujących, kontrolują proces zapełniania palet i zliczają pudła schodzące z linii. Ich zaletą jest w tym przypadku brak wrażliwości na różnorodność długości, szerokości i kształtów opakowań, ponieważ czujnik reaguje na przerwanie wiązki światła, a nie na kształt lub kolor obiektu, a także szybkość działania umożliwiające dokładne zliczanie stanów magazynowych.

W przemyśle motoryzacyjnym czujniki refleksyjne pozwalają wykrywać metalowe i plastikowe detale, takie jak śruby, nakrętki, obudowy. Oferowany przez nie zasięg od pół metra do kilkunastu metrów oraz stopień ochrony IP67 sprawiają, że doskonale radzą sobie z kurzem, wilgocią i wibracjami charakterystycznymi dla hal produkcyjnych, zapewniając ciągłość procesu montażu lub spawania bez generowania fałszywych alarmów.

Z kolei w przemyśle farmaceutycznym czujniki refleksyjne używane są do kontroli blistrów z lekami, sprawdzają kompletność opakowań i zliczają ampułki na sterylnych liniach pakujących. Istotna jest tu ich niezawodność, precyzja oraz powtarzalność, ponieważ każdy błąd w procesie pakowania może oznaczać wycofanie całej serii produktu z rynku.

Gdzie czujniki optyczne refleksyjne nie sprawdzają się i dlaczego?

Jednak czujniki refleksyjne nie sprawdzają się w każdych warunkach. Nie nadają się, na przykład, do detekcji obiektów przezroczystych, takich jak szkło, przezroczyste opakowania PET lub folie. Wiązka światła po prostu przechodzi przez taki materiał, co uniemożliwia jego wykrycie. W takich przypadkach warto wybrać czujniki optyczne eliminacji wpływu tła, które reagują na załamanie wiązki lub modele zbieżne używane do detekcji wymagających obiektów.

W mocno zapylonych halach, na przykład w przemyśle cementowym lub drzewnym, czujniki refleksyjne mogą dawać fałszywe sygnały, ponieważ kurz i drobiny w powietrzu rozpraszają wiązkę i blokują odbicie światła. Podobnie działa silne bezpośrednie światło słoneczne, chociaż problem ten może zostać zminimalizowany dzięki użyciu czujników emitujących światło podczerwone. W skrajnych przypadkach warto jednak zastosować czujniki laserowe z autofokusem, filtry lub osłony mechaniczne.

Warto też pamiętać, że czujniki refleksyjne wymagają niezasłoniętej przestrzeni pomiędzy nadajnikiem a odbłyśnikiem. Jeśli linia produkcyjna ma wąskie gardła, w których konstrukcja maszyny może zasłaniać tor wiązki światła, montaż czujnika refleksyjnego może być utrudniony. Lepiej wtedy sięgnąć po czujniki odbiciowe działające bez odbłyśnika, choć ich zasięg jest mniejszy, a stabilność nieco gorsza.

Najczęściej zadawane pytania

Jak działa czujnik refleksyjny?

Czujnik refleksyjny wysyła wiązkę światła z nadajnika do odbłyśnika umieszczonego po przeciwnej stronie. Kiedy dowolny obiekt przerwie wiązkę, czujnik rejestruje zmianę i zmienia stan sygnału wyjściowego, informując układ sterowania o obecności przedmiotu. Takie rozwiązanie jest proste, szybkie, niedrogie, a w dodatku odporne na trudne warunki przemysłowe, a nawet zakłócenia świetlne pochodzące z otoczenia.

Jakie są typy czujników optycznych?

Wyróżniamy czujniki refleksyjne z oddzielnym odbłyśnikiem, odbiciowe wykrywające odbicie od samego obiektu bez dodatkowych elementów, zbieżne działające o niewielkim zasięgu oraz retrorefleksyjne wyposażone w taśmę odbijającą zamiast aktywnego odbłyśnika. Wybór odpowiedniego typu czujnika zależy od rodzaju obiektu, warunków montażu oraz wymagań dotyczących zasięgu.

Jak opisać linię produkcyjną?

Linia produkcyjna to ciąg połączonych ze sobą stacji roboczych i transportowych, które realizują kolejne zadania, takie jak:

• podawanie materiału,
• przetwarzanie mechaniczne lub chemiczne (cięcie, formowanie, spawanie lub montaż),
• kontrola jakości, w czasie której czujniki automatycznie sprawdzają obecność, pozycję i parametry produktu
• i w końcu pakowanie i paletyzacja.

Podstawą skutecznego i efektywnego działania linii produkcyjnej jest automatyzacja detekcji i pomiarów, która pozwala wyeliminować błędy i znacznie zwiększyć prędkość produkcji.