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如何选择色标传感器?色标传感器选型时要注意哪些?

  • 作者:atonm
  • 发布时间:2019-10-08 13:56:21
  • 浏览次数:1541

       打开色标传感器的选型手册,都会看到这样一些技术规格参数选项,像什么RGB 单色、三色的光源类型,响应时间、开关频率、JITTER、灰度级别,单点、多点和自动的试教方式,NPN / PNP 、推挽式开关量或者模拟量输出等。

  那么,面对如此复杂的规格参数,怎样才能选出合适的色标传感器产品呢?

  任何产品的选型,都一定是从其基本应用需求开始的。而这一点,对于色标传感器来说,自然就是其色标定位检测性能,包括:

  色标辨识能力

  定位测量性能

  输出信号的兼容性

  1、色标辨识能力

  选择色标传感器,首先要确定的就是被检测物体表面的样式,主要是背景图案的色彩和色标的颜色,如我们前文书所述,不同颜色的光在物体表面的反射特性是有差异的,因此,为了获得较好的色标检测性能,需要依据应用环境中背景和色标的颜色,选用合适的检测光源类型。

  在实际应用中,考虑到物体(材料)表面图案的多样性,为了方便选型设计和调试维护,并兼顾色标检测性能,使用RGB 三色光源,其实都是不错的选择;或者在遇到比较复杂的彩色图案背景时,还可以选用带有彩色模式的色标传感器,相应的,成本也会略微增加一些。

  传感器的色彩辨识能力,除了和光源有关,同时也受其与物体表面间检测距离的影响。

  通常,在色标传感器的规格表中,都会有关于其感应距离(如:13mm)和感应距离容差(如:±3mm)的标称值。前者指的是传感器能够达到灵敏度的检测距离;而后者则是检测距离的允许偏差值。有了这两个值,就能够了解到色标传感器的检测距离范围。同时,根据产品样本中关于感应距离的特性曲线,我们还能够了解到在不同检测距离时,传感器所能都达到的检测灵敏度。

  我们知道,色标传感器测量和辨识的是物体(表面)色彩的灰度,因此体现其色标检测准确性的一个重要指标,就是“灰度等级”。灰度的通常表示方法是百分比,范围从纯白色的 0% 到纯黑色的 100%,色标传感器在辨识色彩时,会将其灰度量程等分为若干级,用二进制的位数来表示,例如:KTM 系列的色标传感器具有 20 级的灰度级别,意思就是它的灰度等级共有 220 之多。色标传感器的灰度等级越高,说明其色彩辨识的精度越高,其对弱灰度差(对比度)色标图像的检测能力就越强。

  不过,即使传感器自身色标辨识能力再强,在实际设备现场的复杂应用环境中,某些特殊异常情况的出现,还是有可能会影响到色标检测的稳定性,例如:物体(材料)表面褪色造成色标检测的对比度下降、现场粉尘或油渍污染导致反射光强度的减弱...

  此时,为了避免类似状况的出现,可以选择使用带有诊断输出(如:IO-Link )的色标传感器。这样,传感器在工作时,会基于调试设定参数,实时监测当前色标与背景之间的灰度差(对比度),若其低于一定水平,则会通过诊断输出端口向控制系统发出一个报警信号,提醒操作人员对设备现场应用环境采取相应的维护和处置措施,例如:调换物料、清理油污...等,以确保稳定色标检测性能和设备生产质量。

一体式色标传感器 

  2、定位测量性能

  色标检测的最终目的是为了定位,因此在色标传感器选型时也需要重点关注其响应特性。

  一个是传感器输出的开关频率,单位是Hz,通俗的说就是每秒钟能够开闭的次数。一般情况下,我们希望这个频率远高于色标出现的频率,因为如果其接近或者低于色标出现的频率,就可能会出现在扫描到色标时传感器来不及响应输出的情况。市面上大部分的色标传感器都能做到 10 kHz 以上的开关频率,有些产品如 SICK 的新款 KTS/KTX 系列,能够达到 50~70 kHz 的开关频率。

  另一个重要的特性指标就是响应时间,顾名思义,就是检测到色标(灰度值高于设定阈值)后,开关输出的延时反应时间,通常以μs 为单位。这个值通常会被当作色标检测的补偿量,在控制系统读取色标位置时,用于校准其开关触发的时间戳。

  3、信号兼容性

  为了能够让设备系统能够正常接收到传感器输出的色标检测信号,还需要在选型时注意控制系统的输入端口类型,并选用信号输出与之兼容的色标传感器产品。

  色标传感器的信号兼容性,一方面指的是其开关量输出的电压等级,和输出电平的类型(NPN、PNP 或者推挽式输出);或者有时为了读取测得的灰度值,需要选用带有模拟量输出的产品。这和其他类型光电传感器产品的选型是类似的,应该并不难理解;

  另一方面,基于物体(材料)表面背景和色标的灰度反差不同,在产品选型时需要确定传感器的导通方式,即:当背景为浅色、色标为深色时,需要选用暗通(检测到暗色调时输出“1”)型产品;反之,当背景为深色、色标为浅色时,需要选用亮通(检测到明色调时输出“1”)型产品。


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