Jste zde

Optická plošná detekce malých a tenkých předmětů

Antonín Vojáček, 25. Květen 2013 - 23:16

Pomocí křížové detekce vícepaprskového optického snímače je možné spolehlivě na ploše až 10x100 cm detekovat přítomnost předmětů tloušťky od 0,8 mm, jako například obálky, karty, desky, tenké obaly apod. Tento systém snímání poskytuje snímač Panasonic NA1-11.

Společnost Panasonic Electric Works, která se zabývá výrobou průmyslových komponent, nabízí zajímavý plošný optický snímač primárně určený pro spolehlivou detekci velmi tenkých plochých předmětů (od tloušťky 0,8 mm), či celkově prostorově malých předmětů velikosti již od 13 mm, které se pohybují v předem přesně nedefinované pozici a tedy je nelze spolehlivě detekovat pouze jedním úzkým paprskem. Například může jít o případy pohybů předmětů náhodně nasypaných na dopravníku, detekce předmětů při volném pádu nebo případně pro detekci různě složitě tvarovaných předmětů. V těchto aplikacích je výhodné použít plošné snímání většího prostoru vícepaprskovým systémem využívajícím i křížové vysílání světla pro minimalizaci "mrtvých prostorů" mezi paprsky.

Příklady výhody použití plošné křížové optické detekce předmětů = snímače Panasonic NA1-11.

Snímač Panasonic NA1-11

Snímač Panasonic NA1-11 využívá pro co nejúplnější pokrytí hlídaného plošného prostoru speciální metodu křížové detekce, kdy paprsky vycházející z vysílače k přijímači nejsou vysílány jen rovnoběžně, ale i v šikmém směru. Sestava snímače se tedy skládá z odděleného vysílače a přijímače, které se instalují v hlídaném prostoru proti sobě, čímž svojí velikostí jej vymezují. Jde tedy principielně o typ jednocestného optického snímače, kde vysílač a přijímač mohou být od sebe vzdáleny 0,17 až 1 m.

Samotný vysílač se skládá z 11 samostatných světloemitujících infračervených LED diod a stejný počet na světlo citlivých elementů se nachází i na přijímači. Zatímco LED diody vysílače se ve svícení (vysílání světlených paprsků) postupně cyklicky střídají, všech 11 fotosenzorů přijímače snímá trvale a tedy všechny současně kontrolují úroveň přijaté intenzity světla ze všech úhlů. V případě, že alespoň jediný z 11 přijímacích prvků nezaznamená potřebnou úroveň světla, je vyhlášeno zaclonění a tedy detekce přítomnosti objektu v prostoru snímače.

Princip funkce snímače Panasonic NA1-11: Zatímco u běžných plošných optických snímačů jsou vysílány optické paprsky jen vodorovně mezi příslušnými protilehlými vysílacími a přijímacími elementy (obr. vlevo), v případě snímače Panasonic NA1-11 je paprsek každého vysílacího prvku vysílán současně na všechny přijímací senzory, které všechny trvale vyhodnocují úroveň dopadajícího světla.

Tím nemusí být síť paprsků příliš hustá a zároveň se zajistí spolehlivá detekce i tenkých plošných předmětů jejichž výška je nižší než rozteč mezi LED diodami vysílače. Konkrétně u NA1-11 je při snímané ploše 100 x 170 až 100 x 1000 mm a vzdálenosti mezi vysílači paprsků světla 10 mm, možné zachytit pravidelné prostorové předměty (krychle, koule) o velikosti od 13,5 mm nebo předměty s tloušťkou od 0,8 mm při jejich minimální délce v rozsahu od 30 do 150 mm, v závislosti na vzdálenosti vysílače od přijímače. Je to logické, protože čím vzdálenější je přijímač od vysílače, tím paprsky procházejí prostorem pod menším úhlem a tedy mezi nimi zůstávají větší neviditelná (mrtvá) místa. Například lze tak spolehlivě zjišťovat přítomnost nebo průchod objektů typu obálka, bankovní nebo identifikační karta, větší mince, ale i různé uzávěry lahví, matice, šrouby, kuličky apod.

Příklady možností detekce plošného snímače Panasonic NA1-11.

Základní parametry snímače Panasonic NA1-11:

Označení: Panasonic NA1-11 nebo NA-11-PN.
Popis: plošný vícepaprskový jednocestný optický snímač.
Oddělený vysílač a přijímač.
11 vysílacích a přijímacích elementů.
Vysílač: infračervená LED, světlo vln. délky 880 nm.
Detekční vzdálenost: 0,17 až 1,0 m.
Detekční výška: 10 cm.
Rozteč paprsků (prvků vysílače): 10 mm.
Časová odezva: 5 ms (spínání na tmu), 10 ms (spínání na světlo).
El. výstup: spínaný tranzistorový NPN nebo PNP, max. zatížení 100 mA.
Minimální rozměry detekovatelného předmětu:
- krychle nebo koule o velikosti min. 13,5 mm,
- plochý předmět tloušťky min. 0,8 mm a délky min. 30 mm.
Napájení: 12 až 24 VDC, zvlnění max.10%
Spotřeba: vysílač 80 mA, přijímač 100 mA.
Indikace: 2x LED na vysílači i na přijímači (zelená = napájení, oranžová = stav detekce).
Celkové rozměry přijímače a vysílač: 130 x 40 x 10 mm.
Krytí: IP62

Připojovací el. výstup (obr. vlevo) a snímací charakteristiky (obr. vpravo) snímače Panasonic NA1-11.

Závěr

Panasonic NA1-11 poskytuje možnosti detekce předmětů, které běžné provedení snímačů, ať již klasických jednopaprskových optozávor či multipaprskových světelných záclon, neumožňují. Snímač lze v ČR koupit například u pražské společnosti OEM Automatic s.r.o.