Kohteesta tunnistava vai peilivalokenno?

Optinen tunnistus on yksi teollisuusautomaation perusteknologioista, ja oikean valokennoratkaisun valinta vaikuttaa suoraan tuotantolinjan luotettavuuteen ja käyttöasteeseen. Käytännössä vertailu tiivistyy usein kahteen päätoimintaperiaatteeseen: kohteesta tunnistavaan valokennoon ja peilivalokennoon. Vaikka molemmat kuuluvat optisten antureiden perheeseen ja suorittavat pohjimmiltaan saman tehtävän, niiden toimintaperiaatteet, soveltuvuusalueet ja asennusvaatimukset eroavat toisistaan merkittävästi. Väärä valinta aiheuttaa parhaimmillaan ylimääräistä säätötyötä, pahimmillaan toistuvia tunnistusvirheitä ja tuotantokatkoksia.

Tässä artikkelissa käymme läpi, miten nämä kaksi teknologiaa eroavat toisistaan, millaisissa olosuhteissa kumpikin toimii luotettavimmin ja mitkä tekijät ratkaisevat parhaan valinnan käytännön sovelluksessa. Tieto auttaa suunnittelijaa tekemään perustellun päätöksen jo projektin alkuvaiheessa.

Kaksi eri toimintaperiaatetta, yksi tehtävä

Kohteesta tunnistava valokenno, jota kutsutaan myös diffuusivalokennoksi tai heijastusvalokennoksi, lähettää valonsäteen ja vastaanottaa saman laitteen sisällä olevan vastaanottimen avulla kohteesta takaisin heijastuvan valon. Tunnistus tapahtuu, kun kohde tulee anturin eteen ja heijastaa riittävästi valoa takaisin. Toimintaperiaate on yksinkertainen: lähetin ja vastaanotin ovat samassa kotelossa, eikä vastakkaiselle puolelle tarvita erillistä komponenttia.

Peilivalokenno puolestaan lähettää valonsäteen erilliselle heijastimelle, joka palauttaa valon takaisin samaan koteloon sijoitetulle vastaanottimelle. Tunnistus tapahtuu, kun kohde katkaisee tämän valonsäteen heijastimen ja anturin välillä. Koska heijastimelta tuleva valo on huomattavasti voimakkaampi kuin satunnaisesta pinnasta heijastuva valo, peilivalokenno erottaa tunnistettavan kohteen taustakohinasta selvästi kohteesta tunnistavaa mallia luotettavammin monissa olosuhteissa.

Molemmissa tapauksissa lopputulos on sama: anturi tuottaa kytkentäsignaalin, kun kohde on läsnä tai poistuu mittausalueelta. Toimintaperiaate määrittää kuitenkin sen, millaisissa ympäristöissä ja minkälaisten kohteiden kanssa kumpikin teknologia toimii parhaiten.

Missä olosuhteissa kumpikin toimii luotettavasti?

Peilivalokenno on vahvimmillaan ympäristöissä, joissa ilmassa on pölyä, kosteutta, höyryä tai muita aineita, jotka voivat heikentää optista signaalia. Koska heijastimelta palaava valo on intensiivisempää kuin diffuusipinnasta heijastuva, anturi pystyy kompensoimaan linssin tai heijastimen pintaan kertynyttä likaa paremmin kuin kohteesta tunnistava malli. Tämä tekee peilivalokennosta suositun valinnan elintarvike-, pakkaus- ja puunjalostusteollisuudessa, joissa ilmanlaatuvaatimukset vaihtelevat ja pinnat likaantuvat säännöllisesti.

Kohteesta tunnistava valokenno soveltuu parhaiten tilanteisiin, joissa asennustila on rajallinen tai vastakkaiselle puolelle ei voida sijoittaa heijastinta tai erillistä vastaanotinta. Se toimii hyvin tasaisen, matta- tai puolikiiltävän pinnan omaavien kappaleiden tunnistamiseen lyhyillä ja keskipitkillä etäisyyksillä. Haasteita tulee vastaan, kun tunnistettava kohde on erittäin tumma, läpinäkyvä tai voimakkaasti kiiltävä, koska näissä tapauksissa kohteesta heijastuvan valon määrä vaihtelee merkittävästi.

Läpinäkyvien materiaalien, kuten lasin tai kirkkaiden muovien, tunnistaminen on erityinen haaste molemmille teknologioille. Peilivalokenno suoriutuu läpinäkyvistä kohteista yleensä kohteesta tunnistavaa mallia paremmin, koska se havaitsee valon osittaisen katkeamisen heijastimen ja anturin välillä. Tähän sovellukseen on myös kehitetty erikoismalleja, jotka hyödyntävät polarisaatiotekniikkaa tunnistuksen parantamiseksi.

Kohteen ominaisuudet ratkaisevat valinnan

Tunnistettavan kohteen materiaali, väri, pinta ja muoto ovat keskeisimmät tekijät anturityypin valinnassa. Kohteesta tunnistava valokenno reagoi heijastuvaan valoon, joten se toimii parhaiten vaaleiden, mattapintaisten ja hyvän heijastuskyvyn omaavien materiaalien kanssa. Tummat, absorboivat pinnat tai kiiltävät metallit voivat aiheuttaa tunnistusvirheitä, koska heijastuvan valon määrä joko on liian pieni tai vaihtelee kappaleen asennon mukaan.

Peilivalokenno on tässä suhteessa vähemmän riippuvainen kohteen pinnan ominaisuuksista, koska tunnistus perustuu valon katkeamiseen eikä heijastumiseen. Tämä tekee siitä luotettavan vaihtoehdon silloin, kun tuotantolinjalla kulkee erilaisia materiaaleja tai kappaleiden väri ja pintakäsittely vaihtelevat. Rajoituksena on se, että erittäin pienet tai ohuet kohteet saattavat läpäistä säteen ilman riittävää signaalinmuutosta, jos ne eivät peitä valonsädettä kokonaan.

Kappaleen koko ja muoto vaikuttavat myös siihen, kuinka suurta tunnistusaluetta tarvitaan. Suurille, yhtenäisille kappaleille molemmat teknologiat toimivat yleensä hyvin. Pienten tai epäsäännöllisten kappaleiden kohdalla on hyvä arvioida, tarvitaanko tavallisen valokennon sijaan valoverhoa, joka kattaa laajemman tunnistusalueen useammalla rinnakkaisella valonsäteellä. Koneautomaation anturit kattavat laajan valikoiman ratkaisuja juuri tällaisiin tarpeisiin.

Asennusympäristö ja kaapelointi suunnitteluvaiheessa

Asennustila on yksi konkreettisimmista tekijöistä, joka ohjaa valintaa jo suunnitteluvaiheessa. Kohteesta tunnistava valokenno vaatii asennustilaa vain yhdeltä puolelta kuljetinta tai konetta, mikä yksinkertaistaa mekaanista suunnittelua ja kaapelointia. Peilivalokenno puolestaan tarvitsee sekä anturille että heijastimelle omat kiinnityspisteet, mikä on otettava huomioon rakenteen suunnittelussa.

Kaapeloinnin näkökulmasta kohteesta tunnistava malli on usein yksinkertaisempi ratkaisu, koska johtoja tarvitaan vain yhdelle puolelle. Peilivalokennossa heijastin on passiivinen komponentti eikä vaadi omaa kaapelointia, mutta sen kiinnitys ja kohdistus on tehtävä huolellisesti. Heijastimen väärä kulma tai likaantuminen voi heikentää tunnistusvarmuutta merkittävästi, joten heijastimen puhdistettavuus ja saavutettavuus on suunniteltava etukäteen.

Sähköisen liitännän ja suojausluokan osalta molemmat teknologiat ovat saatavana vaativiin teollisuusympäristöihin soveltuvina malleina. IP67-suojausluokan anturit kestävät vesisuihkua ja lyhytaikaista upotusta, mikä tekee niistä sopivia elintarvike- ja pesulinjasovelluksiin. Asennusympäristön lämpötila, mahdolliset kemikaalit ja mekaaninen rasitus on kuitenkin aina tarkistettava valitun mallin teknisistä tiedoista.

Oikea anturivalinta säästää aikaa ja kustannuksia

Anturityypin valinta ei ole pelkästään tekninen kysymys, vaan sillä on suora vaikutus tuotantolinjan käyttöasteeseen, huoltotarpeeseen ja elinkaarikustannuksiin. Oikein valittu ja asennettu valokenno toimii luotettavasti ilman jatkuvaa säätöä, kun taas väärään ympäristöön tai kohteeseen valittu anturi aiheuttaa toistuvaa vianhakua ja turhia seisokkeja.

Hyvä nyrkkisääntö on arvioida ensin kohteen ominaisuudet ja asennusympäristö, sitten valita toimintaperiaate ja vasta sen jälkeen vertailla yksittäisiä malleja. Jos tunnistettavat kappaleet vaihtelevat paljon tai ympäristö on haastava, kannattaa selvittää, onko valoverhon tai kamera-anturin kaltainen monipuolisempi ratkaisu kustannustehokkaampi pitkällä aikavälillä. Wenglor tarjoaa laajan valikoiman optisia antureita erilaisiin tunnistustarpeisiin.

Sensorolalla autamme valitsemaan oikean anturin projektin alusta lähtien. Kokemuksemme kattaa kymmeniä vuosia eri toimialoilta, ja tunnemme sekä kohteesta tunnistavien valokennojen että peilivalokennojen vahvuudet ja rajoitukset käytännön sovelluksissa. Oikean anturin valinta on palvelumme, jossa kartoitamme tarpeesi ja esitämme sopivimmat vaihtoehdot kustannuksineen. Ota yhteyttä ja katsotaan yhdessä, mikä ratkaisu sopii parhaiten sinun sovellukseesi.