Autocollimatie principe
Bij reflectorfotocellen spreek je van het autocollimatie principe waarbij de uittredende lichtstraal op een reflector valt en het reflecterende licht op dezelfde optische as wordt weerkaatst. Het teruggezonden licht wordt via een half-lichtdoorlatende spiegel afgebogen naar een ontvanger en geëvalueerd.
Reflectorfotocellen met autocollimatie hebben in tegenstelling tot het dubbele lenzensysteem een zeer homogene en compacte lichtstraal. Het schakelpunt staat grotendeels los van de bewegingsrichting van het object.
Een groot voordeel van sensoren met autocollimatie is de detectie vanaf 0 mm. Door toepassing van deze techniek zijn deze sensoren uitermate geschikt voor applicaties in krappe ruimtes en voor detecties door smalle openingen.
Nauwkeurigheid of reproduceerbaarheid?
Nauwkeurigheid is de mate van overeenstemming tussen de gemeten of berekende waarde met de daadwerkelijke (ware) waarde. Hoe groter de nauwkeurigheid, hoe kleiner de totale fout. Reproduceerbaarheid (of herhalingsnauwkeurigheid) van een meting geeft - bij gelijke omstandigheden - aan hoe goed eenzelfde uitkomst wordt behaald. Bij afstandsmeetsystemen wordt de maximale afwijking in mm aangegeven, waardoor een meting onder gelijke omstandigheden kan afwijken. Reproduceerbaarheid is dus niet te verwarren met absolute nauwkeurigheid.
Nauwkeurigheid is de mate van overeenstemming tussen de gemeten of berekende waarde met de daadwerkelijke (ware) waarde.
Nauwkeurigheid en precisie
Vaak worden begrippen als nauwkeurigheid en precisie door elkaar gebruikt en worden ze als synoniemen gebruikt. Beide termen hebben echter een heel andere betekenis. De nauwkeurigheid geeft aan hoe accuraat een meting is, oftewel hoe groot de afwijking tussen de gemeten en de werkelijke waarde is. De precisie heeft betrekking op de spreiding van de gemeten waarden uit een serie metingen.
De illustratie van de schietschijf laat het verschil tussen nauwkeurigheid en precisie zien. Het doel is om met een aantal schoten minimaal in het lichtblauwe vlak terecht te komen.
- in figuur 1 is de nauwkeurigheid klein, maar de reproduceerbaarheid groot
- in figuur 2 is de nauwkeurigheid groot (alle schoten in het vlak), maar de reproduceerbaarheid klein
- in figuur 3 zijn de nauwkeurigheid én de reproduceerbaarheid groot
- in figuur 4 is zowel de nauwkeurigheid als de reproduceerbaarheid klein
Detectieafstand voor fotocellen met achtergrondonderdrukking
Black/white shift
Hoe goed de huidige generatie tasters ook is in het op afstand detecteren van objecten met verschillende kleuren, er zal altijd een verschil in afstand zijn tussen donkere en lichte objecten. Omdat het bij kritische applicaties wenselijk is om vooraf te weten wat de maximale afstandvariatie kan zijn, wordt deze afwijking in een grafiek weergegeven in drie curven.
De X-as geeft de tastafstand in milimeters weer, de Y-as de maximale afstand in variatie in % van de ingestelde tastafstand. De blauwe curve laat zien dat, als de sensor is ingesteld op een afstand van 400 mm, de maximale afwijking van een zwart object ten opzichte van een witte achtergrond 7,5% van de ingestelde afstand is (=7,5% van 400 mm = 30 mm). Met andere woorden: het zwarte object moet minimaal 30 mm voor de witte achtergrond staan om betrouwbaar te worden gedetecteerd.
Lichtschakelend of donkerschakelend?
Licht- of helderschakelend
Bij licht- of helderschakelende fotocellen wordt de schakeluitgang van een fotocel geactiveerd wanneer licht op de ontvanger valt. Voor PNP-sensoren/reflectorfotocellen betekent dit dat de voedingsspanning op de uitgang staat als er er geen object tussen sensor en reflector is, voor de reflextaster als er wel een object voor de sensor aanwezig is.
| Schakeluitgang |
Helderschakelend | Donkerschakelend | ||
| Object aanwezig | Ja | Nee | Ja | Nee |
| Functieaanduiding |  |
 |
|
|
| Uitgang NPN | Laag | Hoog | Hoog | Laag |
| Uitgang PNP | Hoog | Laag | Laag | Hoog |
Bij een reflextaster geldt het principe 'geen object aanwezig’. Als er een object wordt herkend, vindt schakeling plaats. Dit wordt 'lichtschakelend’ genoemd.
Donkerschakelend
Donkerschakelend betekent dat de schakeluitgang van de fotocel wordt geactiveerd als er géén licht op de ontvanger valt. Voor PNP-sensoren/reflectorcellen betekent dit dat de voedingsspanning op de uitgang staat als er er wel een object tussen sensor en reflector is, voor de reflextaster als er geen object voor de sensor aanwezig is.
| Schakeluitgang |
Helderschakelend | Donkerschakelend | ||
| Lichtweg | Vrij | Onderbroken | Vrij | Onderbroken |
| Functieaanduiding | |
|
|
|
| Uitgang NPN | Laag | Hoog | Hoog | Laag |
| Uitgang PNP | Hoog | Laag | Laag | Hoog |
Afstandsmeting met triangulatie
Het meetprincipe van optische triangulatie is geschikt voor precieze bepaling van de afstand met een kort meetbereik. Met behulp van een speciale optiekontvanger en een positiegevoelige detector (bijvoorbeeld een fotodiode) kan de sensor de objectafstand bepalen, ongeacht de reflectiviteit van het object (zie afbeelding). De kleur- en oppervlakte-eigenschappen (bijvoorbeeld sterk reflecterend) hebben zo vrijwel geen effect op de meetnauwkeurigheid.
Het triangulatieproces: met behulp van een lijnvormige positiegevoelige detector meet de sensor de afstand tot het object, ongeacht de hoeveelheid gereflecteerd licht.
Het weerkaatste licht van het object (P1) raakt de detector op punt P1. De sensor bepaalt dan de afstand. Het licht raakt de detector op een ander punt (P2) bij objectafstand P2.
Afstandsmeting met lichtlooptijdmeting
Om langere afstanden (tot 250 meter) te meten wordt de time-of-flight technologie (lichtlooptijdmeting) toegepast. De zender zendt gepulseerd laserlicht uit dat gereflecteerd wordt door het doelobject. De afstand tot het object wordt bepaald door de tijd tussen het zenden en ontvangen van het licht.
Betrouwbare achtergrondonderdrukking
Het gebruik van gepulseerd licht zorgt voor een betrouwbare achtergrondonderdrukking en heeft een zeer hoge immuniteit voor omgevingslicht. De afstandssensoren uit de F 90-serie van SensoPart meten met behulp van time-of-flight technologie afstanden tot 250 meter met een hoge nauwkeurigheid. De sensoren zijn bijzonder geschikt voor gebruik op productielijnen en automatische magazijnsystemen.
