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Technologie der faseroptischen Sensoren von wenglor

Technologie der faseroptischen Sensoren

Faseroptische Sensoren erfassen Objekte und Zustände, indem sie Licht auf ein Prüfobjekt leiten und die Intensitätsänderung des zurückkehrenden Lichts auswerten. Sie können sehr kleine Gegenstände erkennen, sind besonders flexibel zu montieren und äußerst widerstandfähig in rauen Umgebungen – selbst bei hohen Temperaturen, Feuchtigkeit oder nassen Medien. 

Was sind faseroptische Sensoren?

Faseroptische Sensoren nutzen die physikalischen Eigenschaften von Licht bei der Übertragung über Lichtleiter aus Glasfaser oder Kunststoff, um Objekte zu detektieren. Sie bestehen aus einem Lichtleiter-Verstärker sowie Lichtleitern mit oder ohne Optik. Der Lichtleiter-Verstärker beinhaltet die Lichtquelle und das Empfangselement sowie die Verarbeitungseinheit des Sensors. Die Lichtleiter sind ausschließlich dazu da, um Licht zu senden und zu empfangen. Da Lichtwellenleiter keine elektronischen Komponenten enthalten, eignen sich faseroptische Sensoren insbesondere für Anwendungen in beengten Räumen, in anspruchsvollen Umgebungen oder dort, wo andere Sensoren nicht eingesetzt werden können.

   

Wie funktionieren faseroptische Sensoren?

Grundsätzlich messen faseroptische Sensoren verschiedene Lichtgrößen wie Wellenlänge und Intensität, um daraus andere Messwerte abzuleiten. In der industriellen Automatisierung wird oft das energetische Prinzip genutzt. Dabei koppelt der Sender, meist eine LED-Lichtquelle, Licht in einen Lichtleiter. Am Ende des Lichtleiters tritt das Licht aus und trifft entweder auf ein Objekt, das es zurückreflektiert (Tast- / Reflexionsprinzip), oder es wird direkt von einem Empfänger erfasst (Einwegschranken-Prinzip). Das zurückgesendete Licht wird anschließend zur Auswerteeinheit geleitet, wo eine Photodiode die empfangene Lichtmenge misst. Die Elektronik vergleicht diese Lichtmenge ständig mit einem festgelegten Schwellwert und schaltet den Ausgang des Sensors entsprechend.

Was sind die Vorteile von faseroptischen Sensoren?

Flexible Installation von faseroptischen Sensoren

Flexible Installation

Faseroptische Sensoren sind äußerst kompakt und eignen sich ideal für die Montage in beengten Industrieumgebungen. Zudem sind durch die hohe Flexibilität und die geringe Dämpfung der Lichtleiter auch größere Übertragungsstrecken möglich.
Flexible Installation von faseroptischen Sensoren

Hohe Betriebssicherheit

Faseroptische Sensoren sind extrem widerstandsfähig und gewährleisten eine zuverlässige Leistung selbst unter rauen Umgebungsbedingungen wie hohen Temperaturen, Feuchtigkeit und aggressiven Medien wie Kühlschmierstoffen oder Reinigungsmitteln. 
Flexible Installation von faseroptischen Sensoren

Elektromagnetische Verträglichkeit

In Lichtleitkabeln erfolgt die Signalübertragung rein optisch, wodurch Herausforderungen, die im Zusammenhang mit EMV auftreten, bei faseroptischen Sensoren keine Rolle spielen. Zudem sind sie äußerst unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen.

Lichtleiter vs. kleine Photoelektrik: Die Technologien im Überblick

 
Lichtleiter Kleine Photoelektrik
Messreichweite
 
Umgebungstemperatur
 
Montageaufwand
Erkennung transparenter Objekte
 
Kleinstteilerkennung
Flexibilität und Individualisierung
 
Messreichweite
 
Lichtleiter
Kleine Photoelektrik
Umgebungstemperatur
 
Lichtleiter
Kleine Photoelektrik
Montageaufwand
Lichtleiter
Kleine Photoelektrik
Erkennung transparenter Objekte
 
Lichtleiter
Kleine Photoelektrik
Kleinstteilerkennung
Lichtleiter
Kleine Photoelektrik
Flexibilität und Individualisierung
Lichtleiter
Kleine Photoelektrik

Was sind Lichtleiter-Verstärker?

Lichtleiter-Verstärker, auch als optische Verstärker bekannt, sind Komponenten, die Signale in optischen Kommunikationssystemen verstärken und eine zentrale Rolle in der Glasfaserkommunikation spielen. Hier erhöhen sie die Übertragungsreichweite.

Im Kontext der industriellen Automation sind Lichtleiter-Verstärker Sensoren, die Lichtwellenleiter wie Glasfasern oder Kunststofflichtleiter nutzen, um verschiedene physikalische Größen wie Druck, Temperatur, Dehnung sowie die Anwesenheit oder Position von Objekten zu messen. Sie nutzen die Fähigkeit der Lichtwellenleiter, Licht zu übertragen, und erfassen dabei Veränderungen im Spektrum oder in der Lichtmenge.


Was versteht man unter Multi Unit?

Feldbus Topologie Multi Unit
Ein Sensorverbund, auch Multi Unit genannt, besteht aus mehreren Sensoren, die direkt untereinander kommunizieren können. Hierbei beeinträchtigen sich die einzelnen Sensoren nicht gegenseitig, selbst wenn sie sich in unmittelbarer Nähe befinden oder sich gegenüberliegen und das selbe Objekt inspizieren. Dies ermöglicht eine effiziente Koordination und Zusammenarbeit zwischen den Sensoren. Zudem wird durch den Sensorverbund Verkabelungsaufwand minimiert, da lediglich ein Kabel für die Verbindung zum IO-Link-Master benötigt wird. Die Übertragung der Signalpegel und Schaltkanäle aller angeschlossenen Sensoren erfolgt dabei über die IO-Link-Prozessdaten, über ein Anschlusskabel und einen Port am IO-Link-Master. Dies optimiert die Datenübertragung reduziert den Verkabelungs- und Installationsaufwand erheblich.

Beeinflussen sich die Sensoren gegenseitig?

Bei eng verbauten oder auf den selben Punkt ausgerichteten Lichtleitern kann es zu gegenseitiger Beeinflussung kommen. Faseroptische Sensoren von wenglor sind mit diversen Technologien ausgestattet, um diese Effekte zu reduzieren oder zu unterdrücken. Die Serien P1XD0xx und P1XD1xx synchronisieren sich über ihre Lichtstrahlen, während Sensoren der Serie P1XD2xx im Multi-Unit-Betrieb über den internen Bus synchronisiert werden, was eine gegenseitige Beeinflussung ausschließt. Es wird empfohlen, die enge Montage mehrerer Sensorköpfe oder das Ausrichten auf das gleiche Prüfobjekt zu vermeiden. Alternativ können Sensoren der Serie P1XD2xx verwendet werden.
Ausrichtungsmodus Lichtleiter-Verstärker P1XD

Was ist der Ausrichtungsmodus?

Für eine zuverlässige Objekterkennung müssen Lichtleiter exakt auf das Ziel ausgerichtet werden. Insbesondere beim Einsatz des Schrankenprinzips sollten Sender und Empfänger möglichst genau axial zueinander positioniert sein. Da die Verstärker- oder Auswerteeinheit häufig im Schaltschrank oder außerhalb des Sichtbereichs installiert ist, erfolgt die Einrichtung oft nach Sicht und Einschätzung der Bediener. Der Ausrichtungsmodus visualisiert die Signalstärke durch ein Pulsieren des Sendelichts. Ähnlich wie bei Parksensoren im Auto nimmt die Pulsfrequenz zu, je stärker das empfangene Signal ist. Der Sensorkopf wird so lange in Winkel und Achse justiert, bis die optimale Ausrichtung mit dem maximalen Signal erreicht ist. Dadurch kann die Einrichtung auch bei größeren Entfernungen zwischen Sender und Empfänger effizient und präzise erfolgen.
Wofür braucht man einen Hutschienenadapter?
Die Verstärker-Einheit wird üblicherweise auf standardisierten DIN-Rails, auch Hutschienen genannt, montiert. Die Installation erfolgt werkzeuglos, indem die Verstärker einfach und zeitsparend auf der Schiene eingerastet werden. Bei der Verwendung des Multi-Unit-Betriebs können dadurch mehrere Lichtleiter-Verstärker platzsparend und rutschfest nebeneinander im Schaltschrank angeordnet werden.

Lichtfarben faseroptische Sensoren wenglor

Welche Vorteile haben unterschiedliche Lichtarten?

Abhängig von den spezifischen Anforderungen der Anwendung nutzen faseroptische Sensoren von wenglor rotes, blaues, pinkes oder infrarotes Licht.

  • Rote LEDs (633 nm) bieten eine hohe Prozessstabilität, selbst bei sehr hellen oder weißen Prüfobjekten.

  • Blaue LEDs (455 nm) sind insbesondere für präzise Messungen auf glühenden, glänzenden oder dunklen Oberflächen geeignet, da sie weniger tief in das Prüfobjekt eindringen.

  • Im Pinklicht-Modus werden rote und blaue LEDs gleichzeitig aktiviert, um die Lichtleistung zu erhöhen und die Reichweite der Sensoren zu verbessern.

  • Infrarotes Licht (über 750 nm) ist für das menschliche Auge unsichtbar, was visuelle Ablenkungen und Manipulationen verhindert – ideal für bewegte Sensoren an Robotergreifern oder autonomen Fahrzeugen. Zudem ermöglicht es durch seine höhere Leistung eine größere Reichweite.

Was sind Lichtleiter?

Lichtleiter sind optische Fasern, welche aus einem lichtführenden Kern und einem Mantel bestehen, die jeweils einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen. Hierbei wird das Licht durch Totalreflexion an der Ummantelung nahezu verlustfrei durch den Kern transportiert. Beim Austritt aus dem Lichtleiter wird das Licht unter einem Öffnungswinkel von etwa 60 Grad gestreut.
 
Lichtbrechung in Lichtleitern

Was ist der Brechungsindex?

Der Brechungsindex beschreibt, wie stark Lichtstrahlen ihre Richtung ändern, wenn sie von einem Medium in ein anderes eintreten. Er wird durch das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c zur Lichtgeschwindigkeit im betrachteten Medium v definiert. Der Brechungsindex n ist dimensionslos und variiert abhängig von Faktoren wie Temperatur und Wellenlänge des Lichts.

Um den Brechungsindex zu bestimmen, wird folgende physikalische Formel verwendet:
 
n = v/c

Was ist der Öffnungswinkel?

Der Öffnungswinkel bezieht sich auf den Winkel, unter dem Licht aus der Lichtleitfaser austritt. Ein großer Öffnungswinkel bietet den Vorteil, dass er eine zuverlässige Erkennung selbst von heterogenen Objekten in geringem Abstand ermöglicht. Zudem ist die Handhabung unkompliziert, da die Ausrichtung des Geräts nicht maßgeblich ist. Allerdings verteilt sich die Lichtleistung schnell auf einer großen Fläche, was die Reichweite verringert, da das Licht nicht gebündelt bleibt.

Um diesen breiten Öffnungswinkel zu kontrollieren, kommen Linsen zum Einsatz, welche das Licht im Bedarfsfall fokussieren oder kollimieren. Dadurch wird die Detektion sehr kleiner Objekte ermöglicht oder die Reichweite der Lichtleitkabel deutlich gesteigert.

Lichtleitfasern im Vergleich

Lichtleiter aus Kunststoff eignen sich ideal für die Objektdetektion in Applikationen mit geringem Platzbedarf. Glasfaser-Lichtleiter hingegen bewähren sich in anspruchsvollen Umgebungsbedingungen mit hohen Temperaturen und bieten chemische Beständigkeit. Durch diese und weitere Vorteile dieser Materialien eröffnen sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, die den verschiedensten Anforderungen gerecht werden.
Lichtleitkabel aus Glasfaser

Lichtleiter aus Glasfaser

Übertragung von sichtbarem Licht und Infrarotlicht
Tolerant gegenüber extremen Temperaturbereichen
Für korrosive oder nasse Industrieumgebungen geeignet
Besonders geringe Dämpfung im Bereich des Infrarotlichts
Bruch durch starkes oder wiederholtes Biegen möglich
Lichtleitkabel aus Glasfaser

Lichtleiter aus Kunststoff

Übertragung von sichtbarem Licht
Weniger tolerant gegenüber extremen Temperaturbereichen
Für korrosive oder nasse Industrieumgebungen ungeeignet
Besonders geringe Dämpfung im Bereich des sichtbaren Lichts
Wiederholte Biegungen möglich durch hohe Flexibilität

Parallele Fasern

Bei diesem Reflexionstyp verlaufen die Fasern parallel zueinander, um Lichtsignale zu übertragen. Diese Faseranordnung ist sowohl als Kunststoff- als auch als Glasfaserlichtleiter verfügbar und wird in den meisten Standardanwendungen eingesetzt.


 

Koaxiale Fasern

Der Reflexionstyp koaxial ist eine hochpräzise Messmethode, die aus einem Kern (Sender) und einem umgebenen Bereich (Empfänger) besteht. Bei diesem Typ spielt die Eintrittsrichtung des Prüfobjekts in den Messbereich keine Rolle für die Position des faseroptischen Sensors.

 

Gemischte Fasern

Der Reflexionstyp gemischt bezieht sich auf eine Glasfaserstruktur, bei der viele Sende- und Empfangsfasern ohne Trennung angeordnet sind. Die Position und der Abstand des Lichtleiters zum Objekt sind hierbei weniger relevant. Der Bildbereich ist sehr klein oder nicht vorhanden.

Effekt Faserduchmesser / -bündeldurchmesser

Je größer der Durchmesser des lichtführenden Kerns, desto mehr Licht kann durch das Kabel transportiert werden. Dies führt zu größeren Reichweiten und einer verbesserten Erkennung von tiefschwarzen Objekten. Für bestimmte Lichtleiterköpfe, wie z. B. Lichtleitbänder, werden daher mehr Fasern und folglich ein größerer Durchmesser benötigt.

Was sagt der Biegeradius aus?

Der Biegeradius bestimmt, wie stark ein Kabel gebogen werden kann, ohne dass es beschädigt oder die Signalqualität beeinträchtigt wird. Wenn ein Lichtleiter übermäßig gebogen wird, besteht das Risiko, dass der Fasermantel im Kabel bricht und Licht aus dem Faserkern austritt. Dies kann nicht nur zu einer erhöhten Dämpfung sondern auch zu Mikrorissen im Faserkern führen, was dauerhafte Schäden zur Folge hat. Daher ist es insbesondere bei Lichtleitern aus Glasfaser wichtig, den Biegeradius zu beachten.

Wie sind Lichtleiter aufgebaut?

Kunststofflichtleitkabel

Aufbau eines Kunststofflichtleiters

Glasfaserlichtleitkabel

Aufbau eines Glasfaserlichtleiters

Welche Mantelarten für Glasfaserlichtleiter gibt es?

Kunststoff PVC

Die kostengünstigste Variante. Geeignet für Standardanwendungen, die keine besondere Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen erfordern.

Edelstahl

Bietet den höchsten Schutz vor mechanischen Belastungen. Weniger flexibel in der Verlegung, da größere Biegeradien erforderlich sind. Kein Schutz vor Gasen oder Flüssigkeiten.

Silikon

Maximale Beständigkeit gegen aggressive Medien. Absolut dicht, sodass Fluide und Gase nicht in den Mantel eindringen und die optischen Fasern beschädigen können. FDA konform.

Welche Funktionsprinzipien von faseroptischen Sensoren gibt es?

Faseroptische Sensoren im Tastprinzip

Tastprinzip

Beim tastenden Betrieb sind Sender und Empfänger in einem Gehäuse untergebracht. Dabei trifft das vom Sender ausgesendete Licht auf das Prüfobjekt und wird zum Empfänger zurückgesendet. Die Detektion des Objekts erfolgt anhand der reflektierten Lichtmenge, die den Empfänger des Lichtleiters erreicht.
Faseroptische Sensoren im Tastprinzip

Schrankenprinzip

Das Lichtschrankenmodell besteht aus einem Sender und einem Empfänger, die sich gegenüber stehen. Sobald das Prüfobjekt den Raum zwischen Sender und Empfänger durchläuft, wird das Licht des Lichtleiters unterbrochen. Die Erkennung erfolgt anschließend durch die Abnahme der empfangenen Lichtintensität.
Faseroptische Sensoren als Spiegelreflexschranke

Spiegelreflexschranke

Beim Spiegelreflexschrankenprinzip befinden sich Sender und Empfänger in einem Gehäuse, während auf der gegenüberliegenden Seite ein Reflektor positioniert wird. Das Prüfobjekt wird erkannt, wenn das vom Reflektor zurück reflektierte Licht entweder vollständig unterbrochen oder reduziert wird. 
Faseroptische Sensoren als Spiegelreflexschranke

Lichtleitbänder

Lichtleitbänder dienen der Überwachung von Bereichen. Im Gegensatz zu punktförmigen Lichtflecken, die nur innerhalb eines Punktes die Objektanwesenheit überwachen, erfassen Lichtleitbänder mehrere Zentimeter. Der Sensor erkennt das Objekt, sobald das Signal abgeschwächt oder vollständig unterbrochen wird.

Dynamische Nachregelung und Sprungerkennung im Vergleich

Sowohl die dynamische Nachregelung als auch die Sprungerkennung eignen sich zur zuverlässigen Erkennung von Objekten unter wechselnden Umweltbedingungen. Bei der dynamischen Nachregelung wird ein quasi-fester Schwellwert verwendet, während die Sprungerkennung ohne Schwellwert auskommt und stattdessen ausschließlich Signaländerungen auswertet.

Fester Schaltpunkt von faseroptischen Sensoren

Fester Schaltpunkt

Der am weitesten verbreitete Betriebsmodus eines Sensors basiert auf einem festen Schaltpunkt. Dabei legt der Sensor gemäß einer vorgegebenen Teach-Logik während des Teach-in-Prozesses den Schwellwert bzw. den Schaltpunkt fest. Beim Normal-Teach entspricht dieser beispielsweise 50 % des aktuellen Signals. Sind die Umgebungsbedingungen sowie die zu detektierenden Objekte sehr konstant, bietet der Betriebsmodus mit einem festen Schaltpunkt die höchste Unempfindlichkeit gegenüber Störungen, da äußere Einflüsse den Schaltpunkt nicht verändern können: Liegt das Signal über dem festgelegten Schwellwert, wird der Ausgang aktiviert; liegt es darunter, bleibt der Ausgang inaktiv. Sollte das Signal etwa durch Verschmutzung verändert werden, kann es jedoch zu dauerhaften Fehlschaltungen kommen.

Dynamische Nachregelung von faseroptischen Sensoren

Dynamische Nachregelung

Die dynamische Nachregelung eignet sich insbesondere für das Tastprinzip mit statischen Hintergründen sowie für das Schrankenprinzip. Dabei sollte der nicht geschaltete Zustand überwiegen, da der Schwellwert nur in diesem Zustand nachgeregelt wird. Kommt es zu Verschmutzungen am Lichtleiterkopf oder am Hintergrund, werden diese durch die dynamische Anpassung des Schwellwertes kompensiert.
Faseroptische Sensoren mit Sprungerkennung

Sprungerkennung

Bei der Sprungerkennung sind die absoluten Signalwerte irrelevant. Stattdessen können die Richtung der Signaländerung (negativ, positiv oder beide Richtungen), die Höhe der Änderung und der Betrachtungszeitraum in die Auswertung einfließen. Dies ermöglicht die Erkennung von sehr variablen Objekten (z. B. in Farbe oder Oberflächenbeschaffenheit) auf nicht statischen Hintergründen (wie ein langsam verschmutzendes Förderband) sowie die Erkennung von Objekten ohne vorheriges Einlernen (z. B. bei wechselnden Chargen).

Übersicht Lichtleiterköpfe

Gewinkelt

Gewinkelte Lichtleiterköpfe

Gewinkelte Sensorköpfe sind ideal für enge Platzverhältnisse, bei denen die optische Achse und der Kabelabgang unterschiedlich ausgerichtet sein müssen. Dank des Gewindes können die Sensorköpfe leicht in vorbereitete Öffnungen eingeschraubt oder mit zwei Muttern an einem Winkel oder Blech befestigt werden.

L-Typ

Lichtleiterköpfe L-Typ
Der L-Typ ermöglicht eine einfache Montage mit zwei Schrauben und bietet vordefinierte Positionen der optischen Achsen. Durch den großen Öffnungswinkel der Lichtleiter ist eine exakte Ausrichtung nicht notwendig.
 

Flach

Flache Lichtleiterköpfe
Flache Sensorköpfe lassen sich problemlos in den Boden des Werkstückträgers integrieren. Die Flexibilität des Kabelabgangs am Sensorkopf ermöglicht eine einfache Kabelverlegung nach links, rechts oder hinten.

Biegbar

Biegbare Lichtleiterköpfe
Die dünne, lange metallische Sensor-Lanze kann durch einfaches Biegen an die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst werden.

Lichtleitbänder

Lichtleitbänder

Lichtleitbänder im Einwegschranken-Prinzip sind ideal zur Überwachung großer Bereiche geeignet. Tastende Lichtleitbänder hingegen sind besonders effektiv bei der Erkennung heterogener Objekte und können durch die Auswertung des zurückgestrahlten Lichts auch für messende Anwendungen genutzt werden.

Miniatur

Lichtleiterköpfe im Miniaturformat

Sensorköpfe im Miniaturformat sind insbesondere für Anwendungen unter den beengtesten Platzverhältnissen geeignet.

Gewinde

Lichtleiterköpfe mit Gewinde
Sensorköpfe mit Gewinde ermöglichen eine zeitsparende und unkomplizierte Installation. Sie können entweder direkt in vorgebohrte Öffnungen eingeschraubt oder mithilfe von zwei Muttern an Winkeln oder Blechen fixiert werden.

Glatt

Glatte Lichtleiterköpfe
Glatte Sensorköpfe sind ideal für den Einsatz in begrenzten Räumen und lassen sich in vorgefertigte Montagehalterungen einstecken oder verkleben.

Das ist beim Einbau von faseroptischen Sensoren zu beachten

Um eine zuverlässige Objekterkennung und genaue Messdaten sicherzustellen, sollten folgende Hinweise bei der Montage des Sensors beachtet werden.

Länge und Ablängen

Längen und Ablängen von Lichtleitern

Lichtleiter sind in verschiedenen Längen verfügbar. Kunststofflichtleiter können kundenseitig zugeschnitten werden, Glaslichtleiter nur industriell, da sie nach dem Schnitt geschliffen und poliert werden müssen. Die Länge beeinflusst die Tastweite kaum, aber längere Lichtleiter lassen weniger Licht durch.


Tipp: Lichtleiter aus Glasfaser passend auswählen.

Tastweite

Tastweite von Lichtleitern

Lichtleiter haben aufgrund des großen Öffnungswinkels nur geringe Tastweiten. Höhere Tastweiten können durch größere Faserbündel-/ Kerndurchmesser oder durch Linsen erreicht werden, die das Licht fokussieren.


Tipp: Lichtleiter vorwiegend für kurze Reichweiten und die Erkennung von Kleinstteilen verwenden.

Biegeradius

Biegeradius von Lichtleitkabeln

Lichtleiter sind flexibel, aber minimale Biegeradien müssen eingehalten werden, um Schäden und Lichtverluste zu vermeiden. High-Flex Kunststofflichtleitkabel eignen sich für enge Biegeradien oder bewegte Montagen. Generell gilt: Kleinere Durchmesser erlauben geringere Biegeradien.

Tipp: Montage von High-Flex Lichtleitkabeln.

Temperatur

Lichtleitkabel für verschiedene Temperaturen

Kunststoff- und Glasfaserlichtleiter unterscheiden sich in ihrer Temperaturbeständigkeit. Bei über 85 °C sollten Glasfaserlichtleiter mit Edelstahl- oder Silikonmantel verwendet werden. 

Tipp: Dank individueller Längen kann die Auswerteeinheit auch im Schaltschrank platziert werden.

Ausrichtung Taster

Ausrichtung der Lichtleiter im Tastprinzip

Beim Tastprinzip sollten Sender und Empfänger bei seitlicher Annäherung im 90°-Winkel zum Prüfobjekt installiert werden, um ein gleichmäßiges Ein- und Ausschaltverhalten zu gewährleisten.

Tipp: Eine planare Ausrichtung zum Objekt führt zu einem Offset mit verzögertem Ein- und Ausschalten.

Kabel mit dediziertem Sender

Lichtleitkabel mit dediziertem Sender

Bei Lichtleiterköpfen mit koaxialem Lichtaustritt und bei bestimmten Lichtleitbändern sollte die korrekte Zuordnung von Sender am Lichtleiterkopf zu Sender am Verstärker unbedingt beachtet werden.

Tipp: Die Verstärker sind hierzu mit Pfeilen gekennzeichnet.

Branchen und Industrien, in denen faseroptische Sensoren eingesetzt werden

Metallverarbeitung
Bei der Herstellung von Metallprofilen müssen die Anwesenheit und die Maße der Objekte erfasst werden, bevor eine Spannvorrichtung sie fixiert. Die Profile können schwarz, weiß, chromfarben, glänzend oder matt sein. In beengten Platzverhältnissen werden dazu Glasfaserlichtleitvorhänge eingesetzt, die nach dem Sender-Empfänger-Prinzip arbeiten, zusammen mit einem Universalreflextaster. Die Lichtfasern sind in einer Linie angeordnet, wodurch ein Lichtband entsteht. Die Breite wird gemessen, das lineare Signal proportional zur Glasfaserabdeckung ausgegeben und so die korrekte Position ermittelt.

Elektronikindustrie
In der Elektronikindustrie müssen Platinen auf Transportmodulen an mehreren Stationen erkannt werden, um einen sicheren Transport zu gewährleisten. In den engen Seitenwangen wird hierzu pro Station seitlich je ein abgewinkeltes Lichtleitkabel mit Sender und Empfänger (Schrankenprinzip) angebracht. Die Lichtleitkabel werden im Multiplexverfahren an einem zentralen Lichtleiter-Verstärker außerhalb der Förderstrecke betrieben – so kann eine gegenseitige Beeinflussung ausgeschlossen und eine sichere Detektion der Leiterplatten an jeder einzelnen Station sichergestellt werden.

Welche Objekte können faseroptische Sensoren nicht optimal erkennen?

  • Wasser und andere klare Flüssigkeiten, die das Licht stark absorbieren oder durch Brechung seinen Weg verändern, können zu ungenauen Messungen führen.
  • Hochtransparente Objekte wie klares Glas, die das Licht vollständig durchlassen, ohne es zu reflektieren, erschweren die Detektion.
  • Tiefschwarze Objekte, die das einfallende Licht stark absorbieren und kaum oder gar nicht reflektieren, behindern die Signalrückführung zum Sensor.
  • Stark glänzende Objekte, die das Licht in unvorhersehbare Richtungen reflektieren, verhindern eine präzise Objekterkennung.
     
 

 
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