Czujnik kontrastu Sick NT6-03022 — 9 mm, czerwona/zielona dioda LED, 560 nm, plamka 1,5 × 5 mm, 10–30 VDC, IP67, kabel 2 m, wyjście analogowe

Przegląd

Czujnik Sick NT6-03022 to czujnik kontrastu z serii NT6 firmy SICK — urządzenie zaprojektowane specjalnie do wykrywania różnic w kolorowych znakach i rejestracji druku na materiałach opakowaniowych, etykietach i podłożach drukowanych, gdzie czujniki indukcyjne lub standardowe czujniki fotoelektryczne nie są w stanie rozróżnić materiałów o podobnej odblaskowości, ale różnym kolorze.

Przy odległości roboczej 9 mm z plamką światła 1,5 × 5 mm i dwukolorowym podświetleniem czerwoną/zieloną diodą LED o długości fali 560 nm, odczytuje różnicę kontrastu między drukowanym znakiem a jego tłem i generuje sygnał analogowy proporcjonalny do wykrytego poziomu kontrastu.

Wybór podświetlenia czerwoną i zieloną diodą LED — o efektywnej długości fali 560 nm — jest celowy.

Długość fali 560 nm znajduje się na granicy między kolorem czerwonym a zielonym w widmie widzialnym, gdzie ludzkie oko jest najbardziej wrażliwe i gdzie kontrast między drukowanymi kolorami jest często najbardziej wyraźny.

W przypadku wykrywania etykiet, identyfikacji znaków rejestracyjnych i kontroli integralności opakowań, gdzie czujnik musi rozróżniać żółty znak na białym tle (zadanie wykrywania notorycznie trudne dla czujników jednokolorowych), połączone podświetlenie czerwone/zielone o długości fali 560 nm zapewnia czułość spektralną do rozróżniania kontrastów, które czujnik jednoodległościowy połączyłby w jednolity sygnał.

Eliptyczna plamka światła o wymiarach 1,5 × 5 mm nie jest przypadkowa — jej wymiary są dopasowane do typowej szerokości i wysokości znaków rejestracyjnych na folii opakowaniowej i etykietach.

Zbyt duża plamka próbkuje znak i tło jednocześnie, rozcieńczając sygnał kontrastu. 

Plamka idealnie dopasowana do wymiarów znaku maksymalizuje zmienność sygnału między pozycjami „na znaku” i „poza znakiem”, bezpośrednio poprawiając niezawodność wykrywania przy dużych prędkościach linii.

Kluczowe specyfikacje

Wyjście analogowe: 0,15–6V — odczyt kontrastu zamiast przełączania

Większość czujników fotoelektrycznych generuje binarne wyjście przełączające: włączone lub wyłączone, w zależności od tego, czy odebrany sygnał przekracza ustalony próg. Analogowe wyjście 0,15–6V czujnika NT6-03022 stosuje inne podejście — zapewnia ciągłe napięcie proporcjonalne do poziomu kontrastu w punkcie wykrywania.

Przy minimalnym kontraście (znak i tło nierozróżnialne) wyjście wynosi około 0,15 V. W miarę wzrostu różnicy odblaskowości między znakiem a tłem, wyjście wzrasta w kierunku 6 V.

Ta analogowa charakterystyka daje podłączonemu systemowi sterowania dwie możliwości, których czujniki binarne nie mogą zapewnić. Po pierwsze, sterownik może odczytywać sygnał kontrastu w czasie rzeczywistym i używać go do wyzwalania przełączania przy dowolnym progu zdefiniowanym w oprogramowaniu — czujnik nie narzuca stałego punktu zadziałania.

Po drugie, monitorując poziom sygnału w trakcie produkcji, sterownik może wykrywać stopniowe pogarszanie się jakości druku (blaknące znaki, zmienność tuszu, zmiany podłoża) jako trend w sygnale analogowym, zamiast czekać, aż czujnik binarny całkowicie pominie zdarzenie wykrycia.

W przypadku szybkich linii pakujących, gdzie pominięte wykrycia znaków przekładają się bezpośrednio na błędnie wydrukowany lub źle wyrównany produkt, ta możliwość ciągłego monitorowania jest cechą, która odróżnia czujniki kontrastu od konwencjonalnych rozwiązań fotoelektrycznych.

Obudowa z odlewu cynkowego — wytrzymałość przemysłowa w strefie druku

Obudowa z odlewu cynkowego czujnika NT6-03022 jest celowym wyborem zamiast tworzywa sztucznego dla środowiska maszynowego, w którym znajdują się czujniki kontrastu: bezpośrednio przy folii opakowaniowej, etykietach, powłokach klejących i okazjonalnych rozpryskach rozpuszczalników czyszczących lub tuszu towarzyszących operacjom drukowania i etykietowania.

Obudowa z odlewu cynkowego zapewnia stabilność wymiarową w cyklach temperaturowych, odporność na uszkodzenia mechaniczne spowodowane kontaktem z narzędziami lub uderzeniami elementów oraz integralność uszczelnienia IP67, której obudowy z zatrzaskami z tworzywa sztucznego nie mogą konsekwentnie utrzymać po wielokrotnych cyklach instalacji/demontażu.

Przy wymiarach 80 × 30,4 × 64 mm i wadze około 540 g z kablem, NT6-03022 jest znaczącym czujnikiem według standardów czujników kontrastu — odpowiednim do stałej instalacji na stałych ramach maszyny, a nie do montażu na końcówce narzędzia robota, gdzie obowiązują ograniczenia masy.

Dwumetrowy, fabrycznie zainstalowany kabel upraszcza instalację w standardowych panelach maszynowych bez ryzyka rezystancji styku złącza, które wersje z złączami polowymi mogą rozwinąć po wielokrotnym odłączeniu.

Następca i zamiennik

Firma SICK wycofała z produkcji model NT6-03022 (numer części 1005822) i wyznaczyła KTX-WB9114125UZZZZ jako jego następcę. Następca oferuje porównywalne możliwości wykrywania kontrastu w obecnej platformie KTX zmodernizowaną elektroniką i opcjami łączności.

W zastosowaniach, gdzie NT6-03022 jest już zainstalowany i wymagany jest zapasowy egzemplarz zamienny do magazynu konserwacyjnego, NT6-03022 pozostaje kompatybilny z istniejącym okablowaniem i kondycjonowaniem sygnału, o ile interfejs maszyny akceptuje zakres analogowego wyjścia 0,15–6V.

Często zadawane pytania

P1: Wyjście jest analogowe 0,15–6V — do czego to się podłącza w typowej maszynie pakującej?

Analogowe wyjście 0,15–6V podłącza się do dedykowanego wejścia czujnika kontrastu w sterowniku rejestracji maszyny lub do standardowego wejścia analogowego w sterowniku PLC z konfigurowalnym przez użytkownika progiem.

Większość systemów sterowania rejestracją zapewnia wejście kontrastu specjalnie zaprojektowane dla czujników analogowych tego typu — wejście zawiera regulowany komparator punktu zadziałania, który przekształca analogowy poziom kontrastu na binarny impuls rejestracji dla sterownika serwo lub osi.

W systemach wykorzystujących standardowe wejście analogowe sterownika PLC, próg ustawia się w oprogramowaniu.

P2: Jak czujnik NT6-03022 jest uczony rozróżniania konkretnego znaku od tła?

Seria NT6 firmy SICK oferuje opcje nauczania (teach-in) i ręcznej regulacji czułości potencjometrem, w zależności od wariantu.

W przypadku NT6-03022 regulacja czułości pozwala operatorowi zoptymalizować próg wykrywania dla konkretnej kombinacji kontrastu znaku/tła. Umieść czujnik nad tłem, zapisz poziom wyjściowy, a następnie umieść go nad znakiem i zapisz drugi poziom — próg sterownika ustawia się między tymi dwoma wartościami z marginesem uwzględniającym zmienność podłoża i wibracje transportowe.

P3: Odległość wykrywania wynosi 9 mm z tolerancją ±2 mm — co oznacza tolerancja w praktyce?

Tolerancja ±2 mm oznacza, że efektywna odległość wykrywania waha się między 7 mm a 11 mm w zależności od wariancji produkcyjnych czujnika (tolerancje produkcyjne w wyjściu diody LED i czułości odbiornika).

Do instalacji czujnik powinien być ustawiony w odległości fizycznej od podłoża, która pozostaje w zakresie funkcjonalnym w ramach tej tolerancji — zazwyczaj nominalnie 9 mm, z maszyną ustawioną tak, aby utrzymać tę odległość od dryfu podłoża i zmienności naprężenia wstęgi. 

Poziom wyjścia analogowego może być użyty do potwierdzenia, że czujnik znajduje się w swoim efektywnym zakresie podczas konfiguracji.

P4: Czy NT6-03022 potrafi wykryć żółty znak na białym tle — zadanie wykrywania notorycznie trudne?

Jest to dokładnie zadanie wykrywania, do którego zaprojektowano dwukolorowe podświetlenie 560 nm.

Żółty i biały różnią się spektralną odblaskowością najbardziej znacząco w przejściu od zielonego do czerwonego w okolicach 560 nm — żółty pochłania niebieski i silnie odbija w zakresie 560–620 nm, podczas gdy biały odbija wszystkie widzialne długości fal równomiernie.

Połączone podświetlenie czerwone/zielone czujnika NT6 o efektywnej długości fali 560 nm wykorzystuje tę różnicę spektralną do maksymalizacji sygnału kontrastu między żółtym a białym, zapewniając wykrywanie tam, gdzie czujnik jednokolorowy o długości fali 660 nm (czerwony) lub 880 nm (podczerwień) widziałby minimalny kontrast.

P5: Czy NT6-03022 nadaje się do wykrywania przezroczystych etykiet?

Wykrywanie przezroczystych etykiet to specyficzne zastosowanie, które wymaga czujnika zaprojektowanego do bardzo małej różnicy kontrastu między przezroczystą etykietą na przezroczystym podkładzie a samym podkładem. NT6-03022, jako czujnik kontrastu opierający się na różnicach odblaskowości zależnych od koloru, nie jest zoptymalizowany do wykrywania przezroczystych etykiet — różnica kontrastu przy 560 nm między przezroczystą etykietą a jej podkładem jest minimalna.

Do wykrywania przezroczystych etykiet właściwym wyborem technologii jest dedykowany czujnik ultradźwiękowy lub specjalistyczny czujnik bariery świetlnej.