Selección del sensor: explicación de las especificaciones del sensor láser

Los fabricantes utilizan muchos términos para describir el rendimiento del sensor: precisión, resolución, repetibilidad o reproducibilidad, linealidad, etc. No todos los fabricantes utilizan las mismas especificaciones, lo que puede dificultar la comparación de diferentes modelos de sensores. La siguiente guía explica las especificaciones de los sensores comunes y explica cómo usarlas para encontrar el sensor adecuado para su aplicación.

¿No es la precisión lo más importante?

Una de las primeras especificaciones que puede esperar ver es la precisión. La precisión representa la diferencia máxima entre el valor medido y el valor real; cuanto menor sea la diferencia entre el valor medido y el valor real, mayor será la precisión. Por ejemplo, una precisión de 0,5 mm significa que la lectura del sensor estará dentro de ± 0,5 mm de la distancia real.

 

Sin embargo, la precisión a menudo no es el valor más importante a considerar para aplicaciones industriales de detección y medición. Siga leyendo para ver por qué y para conocer las especificaciones más importantes a tener en cuenta según el tipo de aplicación.

Especificaciones clave para aplicaciones discretas

Para los sensores de medición láser discretos, Banner proporciona dos especificaciones clave: repetibilidad y separación mínima de objetos. Si bien ambos son útiles para comparar productos para detección discreta, la separación mínima de objetos será la más valiosa para ayudarlo a seleccionar un sensor que pueda funcionar de manera confiable en una aplicación del mundo real.

REPETIBILIDAD

La repetibilidad (o reproducibilidad) se refiere a la fiabilidad con la que un sensor puede repetir la misma medición en las mismas condiciones. La repetibilidad de 0,5 mm significa que varias mediciones del mismo objetivo estarán dentro de ± 0,5 mm.

Esta especificación se usa comúnmente entre los fabricantes de sensores y puede ser un punto de comparación útil; sin embargo, es una medida estática que puede no representar el rendimiento del sensor en aplicaciones del mundo real.

Las especificaciones de repetibilidad se basan en la detección de un objetivo de un solo color que no se mueve. La especificación no tiene en cuenta la variabilidad del objetivo, incluido el moteado (cambios microscópicos en la superficie del objetivo) o las transiciones de color / reflectividad que pueden tener un impacto significativo en el rendimiento del sensor.

SEPARACIÓN MÍNIMA DE OBJETOS (MOS)

La separación mínima de objetos (MOS) se refiere a la distancia mínima que un objetivo debe estar del fondo para que un sensor lo detecte de manera confiable. Una separación mínima de objetos de 0,5 mm significa que el sensor puede detectar un objeto que está al menos a 0,5 mm del fondo.

La separación mínima de objetos es la especificación más importante y valiosa para aplicaciones discretas. Esto se debe a que MOS captura la repetibilidad dinámica midiendo diferentes puntos en el mismo objeto a la misma distancia. Esto le da una mejor idea de cómo funcionará el sensor en aplicaciones discretas del mundo real con una variabilidad normal del objetivo.

IMPORTANCIA DE MOS EN APLICACIONES DISCRETAS

En la imagen de la derecha, los sensores Q4X se utilizan para identificar si hay una arandela en el bloque del motor. Haga clic aquí para obtener más información sobre esta aplicación.

Si el sensor detecta una ligera diferencia de altura, incluso tan pequeña como 1 mm, enviará una señal para alertar a los operadores que falta una lavadora o que hay varias lavadoras presentes.

La especificación MOS es importante para determinar el cambio más pequeño que se puede detectar.

Especificaciones clave para aplicaciones analógicas

Para aplicaciones analógicas, Banner proporciona especificaciones de linealidad y resolución. Si bien la resolución es la especificación más común utilizada por los fabricantes de sensores, la linealidad es la más útil para muchas aplicaciones que requieren mediciones consistentes en todo el rango del sensor.

RESOLUCIÓN

La resolución le indica el cambio más pequeño en la distancia que puede detectar un sensor. Una resolución de <0,5 mm significa que el sensor puede detectar cambios en la distancia de 0,5 mm. Esta especificación es la misma que la repetibilidad estática en el mejor de los casos, pero se expresa como un número absoluto frente a +/-.

El desafío con las especificaciones de resolución es que representan la resolución de un sensor en las condiciones del “mejor de los casos”, por lo que no brindan una imagen completa del rendimiento del sensor en el mundo real y, a veces, exageran el rendimiento del sensor. En aplicaciones típicas, la resolución se ve afectada por las condiciones del objetivo, la distancia al objetivo, la velocidad de respuesta del sensor y otros factores externos. Por ejemplo, los objetos brillantes, el moteado y las transiciones de color son fuentes de error para los sensores de triangulación que pueden afectar la resolución.

LINEALIDAD

La linealidad se refiere a qué tan cerca se aproxima la salida analógica de un sensor a una línea recta en el rango de medición. Cuanto más lineales sean las mediciones del sensor, más consistentes serán las mediciones en todo el rango del sensor. La linealidad de 0,5 mm significa que la mayor variación en la medición en el rango del sensor es de ± 0,5 mm.

En otras palabras, la linealidad es la desviación máxima entre una medición en línea recta ideal y la medición real. En aplicaciones analógicas, si puede enseñar los puntos cercanos y lejanos, la precisión de la pantalla del sensor es menos importante que la linealidad de la salida. Esto se debe a que cuanto más lineal, más muestra la salida el cambio correcto a lo largo de una línea de medición.

 

Por ejemplo, digamos que un objetivo se coloca a 100 mm de dos sensores, y ambos sensores se enseñan a 100 mm y 200 mm. A 100 mm, el sensor A mide 100 mm y el sensor B mide 110 mm. A 200 mm, el sensor A mide 200 y el sensor B mide 210. Luego, el objetivo se mueve a 150 mm de los sensores. El sensor A mide 153 mm y el sensor B mide 160 mm.

Distancia Actual Display del Sensor A Display del Sensor B
100 mm 100 mm 110 mm
150 mm 153 mm 160 mm
200 mm 200 mm 210 mm

 

En este caso, el sensor A es más preciso porque está más cerca de la distancia real en cada punto. Pero el sensor B es más lineal porque las lecturas del sensor son más consistentes en todo el rango del sensor.

IMPORTANCIA DE LA LINEALIDAD EN APLICACIONES ANALÓGICAS

En la imagen de la derecha, la opción de aprendizaje de dos puntos en el sensor de medición láser analógico Q4X se utiliza para enseñar un cargador lleno (4 mA) y vacío (20 mA). La salida analógica proporciona un indicador en tiempo real de la altura de la pila.

Cuanto más lineal sea el sensor, mejores serán las mediciones entre un cargador lleno y vacío. Con una linealidad perfecta, la mitad de la pila desaparecería cuando el sensor da 12 mA.

EFECTO DE LA TEMPERATURA

El efecto de temperatura se refiere a la variación de medición que se produce debido a cambios en la temperatura ambiente. Un efecto de temperatura de 0,5 mm / ° C significa que el valor de medición puede variar 0,5 mm por cada grado de cambio en la temperatura ambiente.

 

ERROR TOTAL ESPERADO

El error total esperado es la especificación más importante para aplicaciones analógicas. Este es un cálculo holístico que estima el efecto combinado de factores que incluyen linealidad, resolución y efecto de temperatura. Dado que estos factores son independientes, se pueden combinar mediante el método de raíz de suma de cuadrados para calcular el error total esperado.

El siguiente gráfico es un ejemplo de un cálculo de error total esperado para un sensor analógico.

El resultado de estos cálculos es más valioso que las especificaciones individuales porque proporciona una imagen más completa del rendimiento de un sensor en aplicaciones del mundo real.

Banner proporciona las especificaciones necesarias para calcular el error total esperado en nuestras hojas de datos de productos.

https://www.bannerengineering.com/us/en/company/expert-insights/laser-sensor-specifications-explained.html

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