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Tecnologia dei sensori di contrasto

I sen­so­ri di con­tra­sto ri­co­no­sco­no le dif­fe­ren­ze di con­tra­sto e di co­lo­re sui più di­ver­si ma­te­ria­li e su­per­fi­ci. Po­tre­te ri­co­no­sce­re con pre­ci­sio­ne la po­si­zio­ne delle mar­ca­tu­re di con­tra­sto anche ad alte velocità della mac­chi­na. Con LED a luce bian­ca o luce laser rossa, i sen­so­ri di con­tra­sto ri­le­va­no in modo af­fi­da­bi­le le tac­che di stam­pa e gli og­get­ti sulla base delle dif­fe­ren­ze di con­tra­sto.
Funzionamento
Luce
Spazio cromatico
Proprietà di riflessione
Tecnologia
Settori industriali
Teach-in
Uscite
Montaggio

Come fun­zio­na­no i sen­so­ri di con­tra­sto?

I sen­so­ri di con­tra­sto sono sen­so­ri op­to­e­let­tro­ni­ci che fun­zio­na­no se­con­do il prin­ci­pio di un ta­steg­gio di­ret­to: La luce emes­sa viene ri­fles­sa dall’og­get­to, quin­di rias­sor­bi­ta e va­lu­ta­ta. I sen­so­ri di con­tra­sto ser­vo­no a ri­co­no­sce­re le mar­ca­tu­re sulla base delle dif­fe­ren­ze di con­tra­sto. Si con­trad­di­stin­guo­no per le ele­va­te velocità di com­mu­ta­zio­ne e la bassa vi­bra­zio­ne. Per una ri­ve­la­zio­ne ot­ti­ma­le sono di­spo­ni­bi­li di­ver­se tec­no­lo­gie di ri­co­no­sci­men­to del con­tra­sto:
 
  • Luce rossa laser + fo­to­dio­do mo­no­cro­ma­ti­co
  • Luce bian­ca + fo­to­dio­do mo­no­cro­ma­ti­co
  • Luce bian­ca + fo­to­dio­do RGB


Qual è la dif­fe­ren­za tra luce e luce laser?

La luce è co­sti­tui­ta da ra­dia­zio­ni elet­tro­ma­gne­ti­che vi­si­bi­li all’oc­chio umano, che si pro­pa­ga­no in di­ver­se gamme di lun­ghez­ze d’onda quan­do ven­go­no emes­se da una sor­gen­te lu­mi­no­sa. La luce laser viene pro­dot­ta am­pli­fi­can­do la luce me­dian­te l’emis­sio­ne sti­mo­la­ta, vale a dire che le onde lu­mi­no­se rad­driz­za­te ven­go­no con­cen­tra­te in un fa­scio ad alta con­cen­tra­zio­ne.

Cos’è uno spa­zio cro­ma­ti­co e quale è par­ti­co­lar­men­te ri­le­van­te per i sen­so­ri?

Uno spa­zio cro­ma­ti­co è un si­ste­ma di coor­di­na­te cro­ma­ti­che de­fi­ni­to che serve a si­ste­ma­tiz­za­re e stan­dar­diz­za­re i co­lo­ri. Que­sto de­ter­mi­na la quantità di co­lo­ri e il me­to­do di rap­pre­sen­ta­zio­ne dei co­lo­ri. In uno spa­zio cro­ma­ti­co, i co­lo­ri sono de­scrit­ti da coor­di­na­te i cui assi rap­pre­sen­ta­no di­ver­se proprietà del co­lo­re, come intensità del co­lo­re, luminosità, tonalità o sa­tu­ra­zio­ne. Per l’in­du­stria, lo spa­zio cro­ma­ti­co RGB e CMYK è par­ti­co­lar­men­te im­por­tan­te. Per i sen­so­ri viene uti­liz­za­to lo spa­zio cro­ma­ti­co RGB, poiché ac­qui­si­sco­no in­for­ma­zio­ni sui co­lo­ri sotto forma dei ca­na­li cro­ma­ti­ci rosso, verde e blu.

 

Spa­zio cro­ma­ti­co RGB

L’RGB uti­liz­za la luce per crea­re co­lo­ri at­tra­ver­so la com­bi­na­zio­ne di rosso, verde e blu.

Spa­zio cro­ma­ti­co CMYK

Lo spa­zio cro­ma­ti­co CMYK viene uti­liz­za­to prin­ci­pal­men­te nella stam­pa e pro­du­ce co­lo­ri con ciano, ma­gen­ta, gial­lo e nero.

Cos’è la luce bian­ca in base allo spa­zio cro­ma­ti­co RGB?

Il mo­del­lo di co­lo­re RGB fun­zio­na come mi­sce­la­zio­ne ad­di­ti­va di co­lo­ri. La mi­sce­la­zio­ne di luce rossa, verde e blu pro­du­ce luce bian­ca. Il nero si ot­tie­ne in as­sen­za di luce di qual­sia­si lun­ghez­za d’onda. 
 

Quali ca­rat­te­ri­sti­che di ri­fles­sio­ne hanno le su­per­fi­ci co­lo­ra­te?

Tec­no­lo­gie dei sen­so­ri di con­tra­sto

Come fun­zio­na­no i sen­so­ri di con­tra­sto a luce bian­ca?

I sen­so­ri a con­tra­sto con LED a luce bian­ca emet­to­no luce bian­ca sotto forma di un punto lu­mi­no­so ret­tan­go­la­re che viene ri­fles­so dalla su­per­fi­cie al ri­ce­vi­to­re del sen­so­re, che la va­lu­ta.

Ri­ce­vi­to­re con fo­to­dio­do RGB (P1PWxxx)

Il ri­ce­vi­to­re è com­po­sto da tre aree che cor­ri­spon­do­no allo spa­zio cro­ma­ti­co RGB. A se­con­da del co­lo­re della mar­ca­tu­ra di con­tra­sto, la luce viene ri­fles­sa sul ri­ce­vi­to­re in base alle ca­rat­te­ri­sti­che di ri­fles­sio­ne e va­lu­ta­ta in base ai tre ca­na­li.

Ri­ce­vi­to­re con fo­to­dio­do mo­no­cro­ma­ti­co (WM03xxx)

Il fo­to­dio­do del ri­ce­vi­to­re è co­sti­tui­to da una sin­go­la su­per­fi­cie con­ti­nua. A se­con­da del co­lo­re della mar­ca­tu­ra di con­tra­sto e delle ca­rat­te­ri­sti­che di ri­fles­sio­ne, la luce viene ri­fles­sa sul ri­ce­vi­to­re. Il ri­ce­vi­to­re va­lu­ta la luminosità ri­ce­vu­ta e la clas­si­fi­ca in scala di grigi.

Come fun­zio­na­no i sen­so­ri di con­tra­sto con luce laser?

I sen­so­ri di con­tra­sto con luce laser emet­to­no un punto di luce laser rossa, la cui ri­fles­sio­ne viene va­lu­ta­ta dal ri­ce­vi­to­re. Il ri­ce­vi­to­re uti­liz­za un fo­to­dio­do mo­no­cro­ma­ti­co. I sen­so­ri di con­tra­sto con luce laser sono di­spo­ni­bi­li in ver­sio­ne di­gi­ta­le e ana­lo­gi­ca:

  • Ver­sio­ne di­gi­ta­le (YM24PAH, YP11VAH): la so­glia di com­mu­ta­zio­ne viene im­po­sta­ta su un de­ter­mi­na­to li­vel­lo di luminosità. Que­sto va­lo­re di luminosità viene quin­di con­fron­ta­to con la quantità di luce ri­fles­sa dall’og­get­to.
  • Ver­sio­ne ana­lo­gi­ca (YP11MGV): l’usci­ta ana­lo­gi­ca emet­te una ten­sio­ne pro­por­zio­na­le alla luminosità. Tanto più è lu­mi­no­so l’og­get­to, tanto mag­gio­re è la ten­sio­ne di usci­ta.

Confronto tecnologico dei sensori di contrasto con luce laser e luce bianca a LED

Luce bian­ca a LED Luce laser (rossa)
Corto rag­gio fino a 50 mm Di­stan­ze fino a 150
Ri­co­no­sci­men­to delle tac­che di stam­pa e di co­lo­re Ri­co­no­sci­men­to delle dif­fe­ren­ze di con­tra­sto
Velocità molto ele­va­ta fino a 50 kHz Alta velocità fino a 20 kHz
Punto luce ret­tan­go­la­re Pic­co­lo punto luce ro­ton­do


Applicazioni con sensori di contrasto

Controllo dell’estremità del materiale tramite contrassegni visivi

Il materiale della pellicola viene lavorato in rotoli nella tecnica di produzione. Durante la produzione, il materiale viene srotolato dal rullo. Per contrassegnare l’estremità del rotolo, vengono applicate delle strisce di marcatura. Questi vengono riconosciuti dai sensori di contrasto per consentire una sostituzione tempestiva dei rulli.

Controllo cromatico degli oggetti

Per garantire un’elevata qualità del prodotto, anche l’ottica nel processo produttivo deve essere sempre monitorata e controllata. I sensori di contrasto sono in grado di rilevare le differenze di colore, consentendo un controllo qualità basato su caratteristiche estetiche. Ad esempio, controllare il colore dei tappi delle bottiglie, in modo da utilizzare sempre i tappi corretti all’interno di una confezione.

Riconoscimento delle tacche

Le tacche sono marcature colorate o sfumature di grigio presenti nell’area di stampa dei materiali di imballaggio. Possono essere riconosciute fotoelettricamente per attivare comandi di controllo sulla macchina di lavorazione collegata. Le tacche di stampa vengono utilizzate per controllare diversi processi:

  • Orientamento e posizionamento degli oggetti
  • Processi di taglio, saldatura e incollaggio

Rilevare le differenze di contrasto

Le differenze di contrasto sono le diverse luminosità degli oggetti. I livelli di luminosità vengono confrontati con i valori di riferimento per risolvere diverse applicazioni:

  • Differenziazione degli oggetti in base ai valori di contrasto
  • ​​​​​Controllo di presenza di inserti in un processo di montaggio
  • Controllo di presenza di oggetti molto piatti sullo sfondo

Controllo dell’estremità del materiale tramite contrassegni visivi

Il materiale della pellicola viene lavorato in rotoli nella tecnica di produzione. Durante la produzione, il materiale viene srotolato dal rullo. Per contrassegnare l’estremità del rotolo, vengono applicate delle strisce di marcatura. Questi vengono riconosciuti dai sensori di contrasto per consentire una sostituzione tempestiva dei rulli.

Controllo cromatico degli oggetti

Per garantire un’elevata qualità del prodotto, anche l’ottica nel processo produttivo deve essere sempre monitorata e controllata. I sensori di contrasto sono in grado di rilevare le differenze di colore, consentendo un controllo qualità basato su caratteristiche estetiche. Ad esempio, controllare il colore dei tappi delle bottiglie, in modo da utilizzare sempre i tappi corretti all’interno di una confezione.

Riconoscimento delle tacche

Le tacche sono marcature colorate o sfumature di grigio presenti nell’area di stampa dei materiali di imballaggio. Possono essere riconosciute fotoelettricamente per attivare comandi di controllo sulla macchina di lavorazione collegata. Le tacche di stampa vengono utilizzate per controllare diversi processi:

  • Orientamento e posizionamento degli oggetti
  • Processi di taglio, saldatura e incollaggio

Rilevare le differenze di contrasto

Le differenze di contrasto sono le diverse luminosità degli oggetti. I livelli di luminosità vengono confrontati con i valori di riferimento per risolvere diverse applicazioni:

  • Differenziazione degli oggetti in base ai valori di contrasto
  • ​​​​​Controllo di presenza di inserti in un processo di montaggio
  • Controllo di presenza di oggetti molto piatti sullo sfondo

Set­to­ri in cui ven­go­no uti­liz­za­ti pre­fe­ri­bil­men­te i sen­so­ri di con­tra­sto a LED a luce bian­ca

In­du­stria dell’im­bal­lag­gio

Nell’in­du­stria dell’im­bal­lag­gio ven­go­no uti­liz­za­ti sen­so­ri di con­tra­sto con luce bian­ca a LED per il ri­co­no­sci­men­to delle tac­che di stam­pa.

In­du­stria ali­men­ta­re

I sen­so­ri di con­tra­sto a luce bian­ca a LED ven­go­no uti­liz­za­ti nell’in­du­stria ali­men­ta­re per il ri­le­va­men­to delle tac­che. 

In­du­stria ti­po­gra­fi­ca

I sen­so­ri di con­tra­sto con LED a luce bian­ca ri­le­va­no le più sva­ria­te tac­che nell’in­du­stria della stam­pa.

Set­to­ri per l’im­pie­go pre­fe­ri­to di sen­so­ri di con­tra­sto con luce laser

In­du­stria au­to­mo­bi­li­sti­ca

I sen­so­ri di con­tra­sto con luce laser ven­go­no uti­liz­za­ti nell’in­du­stria au­to­mo­bi­li­sti­ca per il ri­co­no­sci­men­to del con­tra­sto.

In­du­stria della pla­sti­ca

Nell’in­du­stria delle ma­te­rie pla­sti­che ven­go­no uti­liz­za­ti sen­so­ri di con­tra­sto con luce laser per il ri­co­no­sci­men­to del con­tra­sto.

Come fun­zio­na l’ap­pren­di­men­to dei sen­so­ri di con­tra­sto per l’ap­pli­ca­zio­ne?

Nei sen­so­ri di con­tra­sto con luce laser la re­go­la­zio­ne av­vie­ne tra­mi­te po­ten­zio­me­tro. Ciò si­gni­fi­ca che il va­lo­re so­glia viene im­po­sta­to ma­nual­men­te.

I sen­so­ri di con­tra­sto con LED a luce bian­ca ven­go­no ap­pre­si pre­men­do un tasto; il sen­so­re cal­co­la au­to­ma­ti­ca­men­te la so­glia di com­mu­ta­zio­ne tra­mi­te il tasto Teach-​in. A tale scopo sono di­spo­ni­bi­li due di­ver­se modalità Teach:
  • Teach-​in a due punti: Con il Teach-​in a due punti, l’og­get­to, cioè la tacca, viene ap­pre­so in un pro­ces­so di Teach-​in e lo sfon­do viene ap­pre­so in un altro pro­ces­so di Teach-​in. Il sen­so­re cal­co­la il punto di com­mu­ta­zio­ne tra i due va­lo­ri di mi­su­ra de­ter­mi­na­ti e me­mo­riz­za­ti in modo che si trovi tra i due punti di Teach-​In.
  • Teach-​in di­na­mi­ca: Con il Teach-​in di­na­mi­ca, il sen­so­re viene im­po­sta­to su una modalità di re­gi­stra­zio­ne che con­sen­te il teach-​in au­to­ma­ti­co. In que­sta modalità ven­go­no re­gi­stra­ti i va­lo­ri mi­su­ra­ti. Al ter­mi­ne della modalità di re­gi­stra­zio­ne viene cal­co­la­to un punto di com­mu­ta­zio­ne tra i va­lo­ri mi­su­ra­ti mi­ni­mo e mas­si­mo.

Usci­te e in­ter­fac­ce

Usci­ta di com­mu­ta­zio­ne di­gi­ta­le

Tra­mi­te un’usci­ta di com­mu­ta­zio­ne di­gi­ta­le è pos­si­bi­le ap­pren­de­re i va­lo­ri di con­tra­sto tra­mi­te Teach-​in o po­ten­zio­me­tro. Quan­do viene rag­giun­to il va­lo­re di con­tra­sto ap­pre­so, il sen­so­re emet­te un se­gna­le di com­mu­ta­zio­ne all’usci­ta, che ad es. ri­le­va le mar­ca­tu­re di con­tra­sto o le tac­che di stam­pa.

Usci­ta ana­lo­gi­ca

Il va­lo­re di con­tra­sto viene emes­so come cor­ren­te pro­por­zio­na­le li­nea­re (4…20 mA) o come va­lo­re di ten­sio­ne (0…10 V) tra­mi­te un’usci­ta ana­lo­gi­ca. In que­sto modo è pos­si­bi­le mo­ni­to­ra­re con pre­ci­sio­ne gli an­da­men­ti della luminosità.



IO-​Link

La tec­no­lo­gia IO-​Link con­sen­te una co­mu­ni­ca­zio­ne stan­dar­diz­za­ta a li­vel­lo glo­ba­le con sen­so­ri e at­tua­to­ri. Si trat­ta di una co­mu­ni­ca­zio­ne punto a punto.




 

Istru­zio­ni di mon­tag­gio per sen­so­ri di con­tra­sto

L’orien­ta­men­to del sen­so­re av­vie­ne pa­ral­le­la­men­te alla tacca.

In caso di og­get­ti lu­ci­di, il mon­tag­gio del sen­so­re av­vie­ne nell’an­go­lo pre­scrit­to.

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