Blog - Portada ACP (10) transp

Sensores para detectar objetos transparentes

La detección de objetos transparentes o traslúcidos es una labor que requiere de una instrumentación específica. En estos casos, los sensores fotoeléctricos convencionales se encuentran con una barrera casi imposible de franquear. Vamos a ver algunos tipos de sensores para detectar objetos transparentes, analizando tanto su funcionamiento como sus ventajas.

¿Por qué es tan difícil detectar objetos transparentes?

Los objetos hechos de plástico o cristal transparente son muy comunes en el ámbito industrial. Dado que estos solo absorben una pequeña parte de la luz que les llega, se da una pequeña diferencia entre la luz emitida y la recibida, lo que ocasiona que el cambio de señal sea poco claro y su detección pueda ser pasada por alto.

Además, factores como la reflectividad, el aspecto, el color, la forma o el tamaño del objeto podrían complicar su detección. A todo esto, tendremos que añadir que las condiciones del entorno industrial, a menudo, dificultan estas lecturas: entornos asépticos, de lavado común, o con peligros derivados de niveles muy cambiantes de humedad y temperatura.

Por consiguiente, en instalaciones dedicadas al embotellado o al tratamiento de materiales de vidrio o plástico, es común que existan falsas lecturas de presencia de objetos, lo que implica errores en la cadena de montaje y, en consecuencia, tiempos de inactividad excesivos.

Sin embargo, si tenemos claro cómo funciona un sensor de proximidad, veremos que se puede dar una vuelta de tuerca a la idea y adaptarla con ciertas mejoras tecnológicas para que los sensores sean capaces de detectar objetos transparentes. De este modo, los procesos de automatización no sufrirán las consecuencias de una detección deficiente, y la producción podrá continuar su curso sin errores.

Sensores para detectar objetos transparentes

Sensores basados en LED

El núcleo del funcionamiento de estos sensores está en el par emisor-receptor de cada sensor. El emisor lanza un haz de luz hacia un reflector que, a su vez, lo desvía al receptor. Los objetos situados entre el sensor y el reflector bloquearán el haz de luz total o parcialmente, inhibiendo o atenuando la señal del reflector.

Para solventar posibles problemas de falsa detección, estos sensores pueden incorporar un diseño óptico coaxial que fija la emisión y la recepción del haz de luz en un único eje estrecho. Cuentan con un pequeño punto brillante que simplifica la alineación del sensor, y confiere precisión a la detección de borde de ataque.

Otra solución posible también basada en la tecnología LED es la que emplea luz ultravioleta polarizada, un espectro de luz que sí es absorbido en grandes cantidades por los objetos traslúcidos o transparentes.

De este modo, es mucho más fácil establecer el umbral de detección del sensor, evitando detecciones múltiples y zonas ciegas, y sin que influyan en absoluto ni el grosor del objeto ni tierra o gotas de agua.

La gran ventaja de los sensores LED está en su velocidad superior de respuesta, sus mejores rangos de detección y su superioridad en cuanto a niveles de precisión. Detectan espacios más grandes y largos entre objetos, a diferencia de los sensores basados en láser.

Sensores láser

Los sensores basados en láser se basan en el mismo concepto que los sensores LED, salvo porque el haz que refleja y detecta los objetos es un láser en vez de una luz LED.

La forma de adaptar su funcionamiento para la detección de objetos transparentes es agregando un modo dual que permita detectar cambios en la intensidad de la luz desde una condición de fondo estable. Es decir, el sensor no solo detectaría la presencia de un objeto dentro de una distancia determinada, sino también cuando este refleje cierta cantidad de luz hacia la unidad receptora.

Para ello, se calibran con una superficie estable de referencia, de la cual se extraen unos parámetros predeterminados de intensidad y distancia con dicha superficie. Cuando un objeto se interpone en la trayectoria del láser, se alteran tanto la distancia percibida como la luminosidad de referencia con el fondo.

En contraposición con el tipo anterior, estos sensores se alinean con más facilidad, y permiten la detección de objetos más pequeños, puesto que son más precisos que los sensores LED. Además, al no requerir de una unidad reflectora, su mantenimiento es más sencillo y son más resistentes.

Sensores ultrasónicos

Por último, los sensores ultrasónicos utilizan ondas sonoras (ultrasonidos) en lugar de haces LED o láser. Con un funcionamiento análogo al de un SONAR, estos sensores calculan la distancia que recorren las ondas sonoras al impactar contra algún objeto y regresar al punto de origen (eco de retorno).

Esta característica les permite detectar objetos de cualquier tipo aun cuando las condiciones de luz ambiente no sean las mejores; son capaces de funcionar en situaciones donde los demás sensores irían casi a ciegas, normalmente por exceso de humedad y suciedad, y sin depender en absoluto de la luminosidad del entorno.

Además, existe una clase de sensores de ultrasonidos (sensores ultrasónicos de modo opuesto) que son capaces de detectar un objeto incluso cuando se haya bloqueado la señal entre el emisor y el receptor. Por consiguiente, son unos sensores sensiblemente más precisos que los ultrasónicos convencionales.

La gran ventaja de los sensores ultrasónicos es su inmunidad a la transparencia, al color y a la reflectividad. Lo que se consigue con esta independencia del entorno es facilitar el cambio de producto en las líneas de producción, con la consiguiente reducción del tiempo de inactividad.

Los sensores para detectar objetos transparentes han de tener en cuenta las condiciones especiales del entorno industrial. Se utilizan tecnologías específicamente pensadas para compensar el peculiar comportamiento de la luz cuando atraviesa superficies traslúcidas o completamente transparentes. La elección de uno u otro sistema de detección vendrá determinado por las características de cada entorno de automatización, y por el tamaño de los objetos que se deseen detectar.