打開色標(biāo)傳感器的選型手冊,都會看到這樣一些技術(shù)規(guī)格參數(shù)選項,像什么RGB 單色、三色的光源類型,響應(yīng)時間、開關(guān)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(guān)量或者模擬量輸出等。
那么,面對如此復(fù)雜的規(guī)格參數(shù),怎樣才能選出合適的色標(biāo)傳感器產(chǎn)品呢?
任何產(chǎn)品的選型,都一定是從其基本應(yīng)用需求開始的。而這一點,對于色標(biāo)傳感器來說,自然就是其色標(biāo)定位檢測性能,包括:
色標(biāo)辨識能力
定位測量性能
輸出信號的兼容性
1、色標(biāo)辨識能力
選擇色標(biāo)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(biāo)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(biāo)檢測性能,需要依據(jù)應(yīng)用環(huán)境中背景和色標(biāo)的顏色,選用合適的檢測光源類型。
在實際應(yīng)用中,考慮到物體(材料)表面圖案的多樣性,為了方便選型設(shè)計和調(diào)試維護,并兼顧色標(biāo)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(fù)雜的彩色圖案背景時,還可以選用帶有彩色模式的色標(biāo)傳感器,相應(yīng)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(guān),同時也受其與物體表面間檢測距離的影響。
通常,在色標(biāo)傳感器的規(guī)格表中,都會有關(guān)于其感應(yīng)距離(如:13mm)和感應(yīng)距離容差(如:±3mm)的標(biāo)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(biāo)傳感器的檢測距離范圍。同時,根據(jù)產(chǎn)品樣本中關(guān)于感應(yīng)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(biāo)傳感器測量和辨識的是物體(表面)色彩的灰度,因此體現(xiàn)其色標(biāo)檢測準(zhǔn)確性的一個重要指標(biāo),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(biāo)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(shù)來表示,例如:KTM 系列的色標(biāo)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(biāo)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(biāo)圖像的檢測能力就越強。
不過,即使傳感器自身色標(biāo)辨識能力再強,在實際設(shè)備現(xiàn)場的復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境中,某些特殊異常情況的出現(xiàn),還是有可能會影響到色標(biāo)檢測的穩(wěn)定性,例如:物體(材料)表面褪色造成色標(biāo)檢測的對比度下降、現(xiàn)場粉塵或油漬污染導(dǎo)致反射光強度的減弱...
此時,為了避免類似狀況的出現(xiàn),可以選擇使用帶有診斷輸出(如:IO-Link )的色標(biāo)傳感器。這樣,傳感器在工作時,會基于調(diào)試設(shè)定參數(shù),實時監(jiān)測當(dāng)前色標(biāo)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(tǒng)發(fā)出一個報警信號,提醒操作人員對設(shè)備現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境采取相應(yīng)的維護和處置措施,例如:調(diào)換物料、清理油污...等,以確保穩(wěn)定色標(biāo)檢測性能和設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量。
2、定位測量性能
色標(biāo)檢測的最終目的是為了定位,因此在色標(biāo)傳感器選型時也需要重點關(guān)注其響應(yīng)特性。
一個是傳感器輸出的開關(guān)頻率,單位是Hz,通俗的說就是每秒鐘能夠開閉的次數(shù)。一般情況下,我們希望這個頻率遠高于色標(biāo)出現(xiàn)的頻率,因為如果其接近或者低于色標(biāo)出現(xiàn)的頻率,就可能會出現(xiàn)在掃描到色標(biāo)時傳感器來不及響應(yīng)輸出的情況。市面上大部分的色標(biāo)傳感器都能做到 10 kHz 以上的開關(guān)頻率,有些產(chǎn)品如 SICK 的新款 KTS/KTX 系列,能夠達到 50~70 kHz 的開關(guān)頻率。
另一個重要的特性指標(biāo)就是響應(yīng)時間,顧名思義,就是檢測到色標(biāo)(灰度值高于設(shè)定閾值)后,開關(guān)輸出的延時反應(yīng)時間,通常以μs 為單位。這個值通常會被當(dāng)作色標(biāo)檢測的補償量,在控制系統(tǒng)讀取色標(biāo)位置時,用于校準(zhǔn)其開關(guān)觸發(fā)的時間戳。
3、信號兼容性
為了能夠讓設(shè)備系統(tǒng)能夠正常接收到傳感器輸出的色標(biāo)檢測信號,還需要在選型時注意控制系統(tǒng)的輸入端口類型,并選用信號輸出與之兼容的色標(biāo)傳感器產(chǎn)品。
色標(biāo)傳感器的信號兼容性,一方面指的是其開關(guān)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(chǎn)品。這和其他類型光電傳感器產(chǎn)品的選型是類似的,應(yīng)該并不難理解;
另一方面,基于物體(材料)表面背景和色標(biāo)的灰度反差不同,在產(chǎn)品選型時需要確定傳感器的導(dǎo)通方式,即:當(dāng)背景為淺色、色標(biāo)為深色時,需要選用暗通(檢測到暗色調(diào)時輸出“1”)型產(chǎn)品;反之,當(dāng)背景為深色、色標(biāo)為淺色時,需要選用亮通(檢測到明色調(diào)時輸出“1”)型產(chǎn)品。