Il ruolo dei catarifrangenti nella tecnologia dei sensori
I catarifrangenti vengono utilizzati nell’ambito della tecnologia dei sensori per un funzionamento affidabile e sicuro delle barriere catarifrangenti. Nella maggior parte dei casi si tratta di retroriflettori costituiti da una serie di specchi con tripla superficie riflettente. La superficie riflettente è generalmente integrata in una custodia e viene protetta dagli influssi ambientali con una lastra. Una particolarità dei cosiddetti retroriflettori consiste nel fatto che, grazie alle strutture tridimensionali a specchio triplo, la luce viene quasi completamente riflessa in direzione della sorgente luminosa. Oltre ai catarifrangenti, viene utilizzata anche la pellicola riflettente, che è un catarifrangente in forma di pellicola ed è quindi flessibile e spesso autoadesivo. La superficie riflettente è realizzata sotto uno strato di copertura trasparente che la protegge dagli influssi ambientali.
Tipi di riflessioni esistenti
Si distinguono tre tipi di riflessione della luce. Questi variano in funzione della natura delle superfici colpite dal fascio luminoso.
Riflessione diffusa
La riflessione diffusa, detta anche diffusione, si verifica su superfici ruvide e irregolari. I fasci di luce vengono riflessi in modo irregolare in tutte le direzioni. Solo una piccola parte della luce viene riflessa in direzione della sorgente.
Riflessione speculare
Si tratta della riflessione regolare che si verifica su superfici lucide e lisce come uno specchio. Il fascio di luce incidente viene riflesso secondo la legge della riflessione (l’angolo di incidenza corrisponde all’angolo di riflessione).
Retroriflessione
Nel caso della retroriflessione, il fascio di luce viene riflesso nella direzione di provenienza. Questo tipo di riflessione viene generalmente utilizzato per barriere catarifrangenti e in combinazione con sensori a tempo di volo.
Funzionamento di un retroriflettore
Un retroriflettore è un catarifrangente che riflette la luce incidente nella direzione di incidenza, cioè verso la sorgente luminosa, indipendentemente dall’angolo di incidenza. La superficie irradiata (struttura del riflettore) presenta una struttura squadrata particolarmente sottile costituita da una serie di minuscoli specchi tripli.
Il principio del riflettore triplo
In un riflettore triplo, sono presenti tre superfici speculari che risultano perpendicolari tra loro e formano l’angolo interno di un cubo, denominato anche “corner cube”. Il fascio di luce colpisce la prima superficie planare dello specchio e viene riflesso su una superficie riflettente adiacente della struttura tripla (riflessione speculare) secondo la legge della riflessione. Successivamente il fascio di luce viene riflesso secondo lo stesso principio sulle altre due superfici riflettenti adiacenti. Con un leggero offset del fascio (rispetto al fascio incidente), il fascio di luce viene deviato all’indietro parallelamente alla sorgente luminosa. Questo tipo di riflessione si chiama retroriflessione.
Funzionamento di una barriera catarifrangente con catarifrangente o pellicola riflettente
Il principio di funzionamento della barriera catarifrangente con retroriflettore si basa sulla polarizzazione e sul polarizzatore.
Polarizzazione
Un fascio di luce può essere considerato un’onda elettrometrica. Le onde luminose oscillano in diverse direzioni verticali e orizzontali. La polarizzazione della luce descrive la direzione di oscillazione. Se la luce non presenta una direzione preferenziale, viene denominata luce non polarizzata.
Un fascio di luce può essere considerato un’onda elettrometrica. Le onde luminose oscillano in diverse direzioni verticali e orizzontali. La polarizzazione della luce descrive la direzione di oscillazione. Se la luce non presenta una direzione preferenziale, viene denominata luce non polarizzata.
Polarizzatore lineare
Un polarizzatore lineare è un filtro che trasmette la luce in una direzione di oscillazione definita (per esempio polarizzata verticalmente), mentre la luce nella direzione di oscillazione non viene trasmessa ortogonalmente. La luce trasmessa è polarizzata linearmente in base all’orientamento del polarizzatore.
Un polarizzatore lineare è un filtro che trasmette la luce in una direzione di oscillazione definita (per esempio polarizzata verticalmente), mentre la luce nella direzione di oscillazione non viene trasmessa ortogonalmente. La luce trasmessa è polarizzata linearmente in base all’orientamento del polarizzatore.
Funzionamento di una barriera catarifrangente con catarifrangente
Il principio di funzionamento di una barriera catarifrangente sfrutta le caratteristiche del polarizzatore in combinazione con le proprietà ottiche del retroriflettore.
- Un sensore con polarizzatore integrato emette luce nella direzione verticale dell’oscillazione.
- La luce colpisce un retroriflettore con struttura a specchio triplo. Il fascio di luce viene riflesso sui tre lati dello specchio e la polarizzazione della luce viene ruotata in una certa misura dalla direzione verticale a quella orizzontale.
- Sul lato ricevitore del sensore è installato un filtro di polarizzazione orizzontale. Attraverso il filtro di polarizzazione, la luce viene trasmessa con polarizzazione orizzontale (proveniente dal riflettore) all’elemento di ricezione all’interno del sensore.
- Se a questo punto un oggetto viene interposto nel percorso ottico tra il sensore e il catarifrangente, il segnale sul lato ricevitore viene attenuato e l’oggetto viene rilevato. Sfruttando la polarizzazione della luce, una barriera catarifrangente funziona anche con gli oggetti lucidi. A differenza del retroriflettore, in questo caso la direzione della polarizzazione non viene ruotata.
Nella scelta del catarifrangente questo aspetto deve preso in considerazione
Nella scelta del catarifrangente è necessario tenere conto di numerosi fattori. Si tratta di un’interazione tra la struttura del catarifrangente, il tipo di luce, la portata e l’ottica del sensore (ottica monolente e ottica a due lenti). Anche la dimensione del catarifrangente deve essere presa in considerazione al momento della decisione. Inoltre, le condizioni ambientali a cui è esposto un catarifrangente giocano un ruolo importante nella scelta del catarifrangente e della pellicola riflettente adatti.
Opzioni di fissaggio dei catarifrangenti e delle pellicole riflettenti
A seconda dell’applicazione e dell’uso previsto dei catarifrangenti è possibile scegliere tra diverse opzioni di fissaggio.
Fori di fissaggio
Nella custodia del catarifrangente sono integrati fori ad asola o circolari disposti in senso trasversale uno di fronte all’altro o uno accanto all’altro.
Vite
I catarifrangenti rotondi possono essere avvitati direttamente nei fori con la vite metrica inserita nella custodia.
Tappo di fissaggio
I catarifrangenti rotondi con fissaggio a clip mediante un tappo integrato consentono un montaggio semplice nei fori.
Autoadesivo
I catarifrangenti e in particolare le pellicole riflettenti sono dotati di un lato posteriore autoadesivo che può essere incollato su pareti, fianchi di lamiera o altre superfici.
Fattori che influiscono sui catarifrangenti e sulle pellicole riflettenti
Pulizia ad alta pressione, temperature elevate, processi di lavaggio intensivi, urti meccanici e vibrazioni dall’esterno: nell’ambiente industriale i sensori e i catarifrangenti sono spesso sottoposti a condizioni particolari. Per questi casi, wenglor dispone di catarifrangenti robusti e resistenti ai detergenti.
- I catarifrangenti resistenti ai detergenti sono adatti all’impiego in ambienti sottoposti a lavaggio intensivo e possono essere utilizzati con temperature fino a 150 °C.
- Anche i catarifrangenti certificati ECOLAB sono adatti per gli ambienti sottoposti a lavaggio intensivo. I catarifrangenti si distinguono per il colore blu, facilitando l’individuazione dei frammenti all’interno della custodia in caso di danneggiamento.
- Un rivestimento antiappannamento impedisce l’appannamento dei catarifrangenti.
- I catarifrangenti, che presentano un robusto design della custodia, sono realizzati in acciaio inox V4A e dotati di una copertura in vetro sulla superficie riflettente.
