打開色標傳感器的選型手冊,都會看到這樣一些技術規格參數選項,像什么RGB 單色、三色的光源類型,響應時間、開關頻率、JITTER、灰度級別,單點、多點和自動的試教方式,NPN / PNP 、推挽式開關量或者模擬量輸出等。
那么,面對如此復雜的規格參數,怎樣才能選出合適的色標傳感器產品呢?
任何產品的選型,都一定是從其基本應用需求開始的。而這一點,對于色標傳感器來說,自然就是其色標定位檢測性能,包括:
色標辨識能力
定位測量性能
輸出信號的兼容性
1、色標辨識能力
選擇色標傳感器,首先要確定的就是被檢測物體表面的樣式,主要是背景圖案的色彩和色標的顏色,如我們前文書所述,不同顏色的光在物體表面的反射特性是有差異的,因此,為了獲得較好的色標檢測性能,需要依據應用環境中背景和色標的顏色,選用合適的檢測光源類型。
在實際應用中,考慮到物體(材料)表面圖案的多樣性,為了方便選型設計和調試維護,并兼顧色標檢測性能,使用RGB 三色光源,其實都是不錯的選擇;或者在遇到比較復雜的彩色圖案背景時,還可以選用帶有彩色模式的色標傳感器,相應的,成本也會略微增加一些。
傳感器的色彩辨識能力,除了和光源有關,同時也受其與物體表面間檢測距離的影響。
通常,在色標傳感器的規格表中,都會有關于其感應距離(如:13mm)和感應距離容差(如:±3mm)的標稱值。前者指的是傳感器能夠達到靈敏度的檢測距離;而后者則是檢測距離的允許偏差值。有了這兩個值,就能夠了解到色標傳感器的檢測距離范圍。同時,根據產品樣本中關于感應距離的特性曲線,我們還能夠了解到在不同檢測距離時,傳感器所能都達到的檢測靈敏度。
我們知道,色標傳感器測量和辨識的是物體(表面)色彩的灰度,因此體現其色標檢測準確性的一個重要指標,就是“灰度等級”。灰度的通常表示方法是百分比,范圍從純白色的 0% 到純黑色的 100%,色標傳感器在辨識色彩時,會將其灰度量程等分為若干級,用二進制的位數來表示,例如:KTM 系列的色標傳感器具有 20 級的灰度級別,意思就是它的灰度等級共有 220 之多。色標傳感器的灰度等級越高,說明其色彩辨識的精度越高,其對弱灰度差(對比度)色標圖像的檢測能力就越強。
不過,即使傳感器自身色標辨識能力再強,在實際設備現場的復雜應用環境中,某些特殊異常情況的出現,還是有可能會影響到色標檢測的穩定性,例如:物體(材料)表面褪色造成色標檢測的對比度下降、現場粉塵或油漬污染導致反射光強度的減弱...
此時,為了避免類似狀況的出現,可以選擇使用帶有診斷輸出(如:IO-Link )的色標傳感器。這樣,傳感器在工作時,會基于調試設定參數,實時監測當前色標與背景之間的灰度差(對比度),若其低于一定水平,則會通過診斷輸出端口向控制系統發出一個報警信號,提醒操作人員對設備現場應用環境采取相應的維護和處置措施,例如:調換物料、清理油污...等,以確保穩定色標檢測性能和設備生產質量。
2、定位測量性能
色標檢測的最終目的是為了定位,因此在色標傳感器選型時也需要重點關注其響應特性。
一個是傳感器輸出的開關頻率,單位是Hz,通俗的說就是每秒鐘能夠開閉的次數。一般情況下,我們希望這個頻率遠高于色標出現的頻率,因為如果其接近或者低于色標出現的頻率,就可能會出現在掃描到色標時傳感器來不及響應輸出的情況。市面上大部分的色標傳感器都能做到 10 kHz 以上的開關頻率,有些產品如 SICK 的新款 KTS/KTX 系列,能夠達到 50~70 kHz 的開關頻率。
另一個重要的特性指標就是響應時間,顧名思義,就是檢測到色標(灰度值高于設定閾值)后,開關輸出的延時反應時間,通常以μs 為單位。這個值通常會被當作色標檢測的補償量,在控制系統讀取色標位置時,用于校準其開關觸發的時間戳。
3、信號兼容性
為了能夠讓設備系統能夠正常接收到傳感器輸出的色標檢測信號,還需要在選型時注意控制系統的輸入端口類型,并選用信號輸出與之兼容的色標傳感器產品。
色標傳感器的信號兼容性,一方面指的是其開關量輸出的電壓等級,和輸出電平的類型(NPN、PNP 或者推挽式輸出);或者有時為了讀取測得的灰度值,需要選用帶有模擬量輸出的產品。這和其他類型光電傳感器產品的選型是類似的,應該并不難理解;
另一方面,基于物體(材料)表面背景和色標的灰度反差不同,在產品選型時需要確定傳感器的導通方式,即:當背景為淺色、色標為深色時,需要選用暗通(檢測到暗色調時輸出“1”)型產品;反之,當背景為深色、色標為淺色時,需要選用亮通(檢測到明色調時輸出“1”)型產品。
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