Как оптоволоконные датчики могут справиться с самыми сложными задачами?

Как оптоволоконные датчики могут справиться с самыми сложными задачами?
22 Сентября 2016

Как оптоволоконные датчики могут справиться с самыми сложными задачами?
Часть 1.
Оптоволоконные оптические датчики имеют огромный потенциал, и день за днём их применение растёт по мере того как станки, машины и роботы становятся умнее, компактнее и эффективнее. В таких датчиках, в качестве среды для трансляции оптического сигнала от точки измерения к электронному модулю, отвечающему за обработку сигнала, используется механический транспортный элемент - оптоволокно.
Механические свойства оптоволокна определяют одно из преимуществ таких датчиков перед традиционными фотоэлектрическими датчиками, позволяя применять их в весьма суровых условиях эксплуатации. Для изготовления оптоволокна могут применяться различные материалы.
Оптоволокно со стеклянной сердцевиной
Стеклянное волокно состоит из множества очень тонких стеклянных жил, толщиной примерно 0.05 мм. Для внешней защиты, чаще всего, применяется гибкая витая оболочка из нержавеющей стали. Стекло, по своей сути, является очень стойким к внешним воздействиям и, поэтому отлично справляется с экстремальными условиями в виде высоких температур и агрессивного химического воздействия. Стандартное стеклянное оптоволокно выдерживает температуру +200°С, а специальные исполнения – до +400°С. В то же время оно само по себе химически инертно.
При достаточно плавных радиусах, стеклянное оптоволокно может выдержать очень большое количество циклов изгиба. Но, это не значит, что оно может выдерживать резкие перегибы, вибрацию, сжатие, растяжение или другие экстремальные нагрузки. В этом случае, постепенно, будут происходить повреждения отдельных жил. Если их несколько, то это не будет оказывать существенного влияния, но с ростом числа повреждений, это приведет к значительному ослаблению передаваемого сигнала.
Для достижения высоких показателей в месте оптического соединения, в процессе производства, добиваются идеальной гладкости обоих торцов оптоволокна путём шлифовки. Поэтому Omron предлагает стеклянные оптоволокна различных длин.
Пластиковые оптоволокна
111.jpg
Сердцевина оптоволокна из акрилового пластика более распространена, т.к. такое оптоволокно дешевле, легче и не страдает от многократных изгибов. В комплекте с пластиковым оптоволокном прилагается специальный нож для отрезки оптоволокна  до необходимого размера. Оно может состоять из одной жилы диаметром 0,25…1,5 мм, или из группы более тонких жил.
Во втором случае, возможность смещения тонких жил относительно друг друга даёт возможность использовать такое оптоволокно  на подвижных механизмах, где оно испытывает постоянный изгиб. Например, это может быть подвижный манипулятор робота, где место для установки обычного фотодатчика ограничено. Оптоволокно Omron для применения на роботах, рассчитано более, чем на 1 млн. циклов изгиба.
Во втором случае, возможность смещения тонких жил относительно друг друга даёт возможность использовать такое оптоволокно  на подвижных механизмах, где оно испытывает постоянный изгиб. Например, это может быть подвижный манипулятор робота, где место для установки обычного фотодатчика ограничено. Оптоволокно Omron для применения на роботах, рассчитано более, чем на 1 млн. циклов изгиба.
Оптоволокно высокой гибкости
112.jpg
Компания Omron выпускает модели оптоволокна высокой гибкости. Волокно состоит из большого числа ультратонких жил, окружённых оболочкой. В результате, волокно очень гибкое и позволяет сгибать его без существенного уменьшения светового потока. Можно прокладывать такое волокно в местах с самым ограниченным пространством. Минимальный радиус изгиба при этом 1 мм, что соответствует гибкости электрического кабеля.
Оптоволокно обладает высокими диэлектрическими свойствами и может применяться на высоковольтных установках. Оно не подвержено воздействию никаких электрических наводок, воздействию радио- и высокочастотных излучений.
113.jpg
При обрыве оптоволокна не возникает риск поражения электрическим током. Больше того, исключается возможность возникновения электрической искры, что обеспечивает безопасное применение оптоволокна в большинстве установок с взрывоопасными средами. Например, на нефтеперерабатывающих заводах, на горнодобывающих предприятиях, в зерновых бункерах, при производстве фармацевтической продукции, алкогольной продукции или на предприятиях, где есть взрывоопасные химические вещества.
Компания Omron предлагаем очень широкую линейку оптоволокна, в том числе, со специальным исполнением головок. С их помощью можно решать самые интересные и сложные задачи, которые недоступны обычной фотоэлектрике. Например, оптоволокно для прецизионных применений, в совместном использовании с усилителями высокого разрешения позволяет обнаруживать нить толщиной от 30 мкм.
114.jpg
Ещё одна из интересных задач, требующая высокой точности и скорости работы датчика: обнаружение узелков и петель на проволоке. Её можно решить с помощью оптоволокна с головкой, имеющей широкую зону чувствительности. С помощью этой такой же головки легко можно обнаруживать мелкие объекты, которые минуют датчик с некоторой неопределенностью положения в пространстве.
Такие задачи часто встречаются при подаче мелких деталей или крепежа, а, также, при расфасовке мелких изделий, например, таблеток, или при фасовке сыпучих продуктов.
(Вспомним, о возможности оптоволокна работать со взрывоопасными веществами, например, это может быть мука, сахарная пудра).
Существуют головки с линзами, которые обеспечивают увеличенные расстояния срабатывания. Наша компания также выпускает линзы в виде насадок для стандартного оптоволокна, увеличивающее расстояние срабатывания более, чем в 5 раз, что приближается к классическим фотоэлектрическим датчикам.
Продолжение следует…


Источник: Официальный сайт Omron




Читайте также
Подразделы