파이버 센서란?

파이버 센서는 파이버 증폭기 유닛에서 나온 빛을 파이버 유닛으로 전송하여 좁은 장소에 있는 물체를 감지할 수 있는 광전 센서의 한 종류입니다.

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특징

1. 좁은 위치에서의 감지

작은 감지 섹션과 유연한 파이버 유닛 케이블을 통해 파이버 센서는 좁은 위치에 있는 물체를 감지할 수 있습니다.

2. 우수한 환경 저항성

파이버 유닛의 감지부에는 전기 회로가 없습니다.
따라서 온도, 진동, 충격, 수분, 전기 노이즈 등 혹독한 환경 조건에서도 높은 신뢰성을 보장합니다.

3. 간편한 설치

파이버 유닛은 감지 대상에 가깝게 설치할 수 있습니다.
이를 통해 파이버 증폭기 유닛의 설치 위치를 자유롭게 선택할 수 있습니다.

4. 감지 객체 제한이 거의 없음

이러한 센서는 물체가 빛을 차단하거나 반사하는 원리를 기반으로 작동하므로 근접 센서처럼 금속 물체 감지에만 국한되지 않습니다. 즉, 유리, 플라스틱, 목재, 액체 등 거의 모든 물체를 감지하는 데 사용할 수 있습니다.

5. 빠른 응답 시간

빛은 고속으로 이동하기 때문에 응답 시간이 매우 빠르고, 모든 회로가 전자 부품으로 구성되어 있어 센서가 기계적 작업을 수행하지 않습니다.

6. 비접촉 감지

물리적 접촉 없이 물체를 감지할 수 있으므로 감지 물체나 센서가 손상될 가능성이 거의 없습니다.
따라서 센서의 수명이 수년간 보장됩니다.

7. 색상 식별

물체가 빛을 반사하거나 흡수하는 속도는 방출되는 빛의 파장과 물체의 색상에 따라 달라집니다.
이 특성을 이용하여 색상을 감지할 수 있습니다.

8. 쉬운 조정

가시광선을 방출하는 모델의 경우 빔이 보이기 때문에 물체에 빔을 배치하는 것이 간단합니다.

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운영 원칙

(1) 빛의 특성

직선 전파

빛이 공기나 물을 통과할 때는 항상 직선으로 이동합니다.

굴절

굴절은 굴절률이 다른 두 매질 사이의 경계면을 빛이 비스듬히 통과할 때 휘어지는 현상입니다.

반사(정반사, 재귀반사, 확산반사)

유리나 거울과 같은 평평한 표면은 빛의 입사각과 같은 각도로 빛을 반사합니다. 이러한 반사를 정반사라고 합니다. 코너 큐브는 이 원리를 이용하여 세 개의 평평한 표면을 서로 수직으로 배치합니다. 코너 큐브를 향해 방출된 빛은 반복적으로 정반사를 하고, 반사된 빛은 결국 방출된 빛을 향해 다시 똑바로 이동합니다. 이를 재귀반사라고 합니다.
대부분의 재귀반사기는 수 제곱밀리미터 크기의 코너 큐브로 구성되어 정밀하게 배열됩니다.
흰색 종이와 같은 무광 표면은 빛을 모든 방향으로 반사합니다.
이러한 빛의 산란을 확산 반사라고 합니다. 이 원리는 확산 반사 센서에서 사용하는 감지 방식입니다.

빛의 편광

빛은 수평 및 수직으로 진동하는 파동으로 표현할 수 있습니다. 파이버 센서는 거의 항상 LED를 광원으로 사용합니다. LED에서 방출되는 빛은 수직 및 수평 방향으로 진동하며 비편광광이라고 합니다. 비편광광의 진동을 한 방향으로만 제한하는 광학 필터가 있습니다. 이를 편광 필터라고 합니다. 편광 필터를 통과하는 LED의 빛은 한 방향으로만 진동하며 편광광(또는 더 정확하게는 선형 편광광)이라고 합니다. 한 방향(예: 수직 방향)으로 진동하는 편광광은 진동을 수직 방향(예: 수평 방향)으로 제한하는 편광 필터를 통과할 수 없습니다. 역반사 센서의 MSR 기능은 이 원리로 작동합니다.

(2) 광원

광 생성(펄스 변조 광)

대부분의 광전 센서는 기본적으로 고정된 간격으로 반복적으로 빛을 방출하는 펄스 변조된 빛을 사용합니다.

광원 색상 및 유형

(3) 구조 및 원리

구조

파이버 유닛에는 전기 부품이 전혀 없으므로 소음 및 기타 환경적 영향에 대한 뛰어난 내구성을 제공합니다.

명명법(예: E3NX-FA21/-FA51)

탐지 원리

광섬유는 굴절률이 높은 중심 코어와 굴절률이 낮은 클래딩으로 둘러싸여 있습니다. 빛이 코어로 입사하면 굴절률이 낮은 클래딩 경계면에서 반복적으로 전반사가 일어나 광섬유를 따라 빛이 이동합니다. 광섬유를 통과하는 빛의 각도는 빛이 광섬유를 빠져나와 감지 대상에 도달할 때까지 약 60°로 증가합니다.

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분류

(1) 감지방식에 따른 분류

1. 투과형 센서

감지 방법

발신기와 수신 광섬유는 서로 마주보도록 설치되어 발신기에서 나오는 빛이 수신기로 입사합니다.
발신기와 수신 광섬유 사이를 지나는 감지 물체가 발산되는 빛을 차단하면 수신기로 들어오는 빛의 양이 감소합니다. 이러한 빛의 세기 감소는 물체 감지에 사용됩니다.

특징

안정적인 동작과 수 센티미터에서 수십 미터에 달하는 긴 감지 거리를 제공합니다.

감지 위치는 감지 객체 경로의 변화에 영향을 받지 않습니다.

감지 대상의 광택, 색상 또는 기울기에 따라 작동에 큰 영향을 받지 않습니다.

2. 반사 센서

감지 방법

발신기와 수신 광섬유는 동일한 하우징에 설치되며, 빛은 일반적으로 수신기로 반사되지 않습니다.
발신기에서 나온 빛이 감지 대상에 닿으면 대상은 빛을 반사하여 수신기로 들어오고, 수신된 빛의 세기는 증가합니다. 이러한 빛의 세기 증가는 대상을 감지하는 데 사용됩니다.

특징

감지 거리는 수 센티미터에서 수 미터에 이릅니다.

간편한 장착 조정.

반사되는 빛의 강도와 작동 안정성은 감지 대상 표면의 조건(예: 색상 및 매끄러움)에 따라 달라집니다.

3. 반사형 센서

감지 방법

발신기와 수신 광섬유는 동일한 하우징에 설치되며, 발신기에서 나온 빛은 일반적으로 반대편에 설치된 반사경에 의해 수신기로 반사됩니다.
감지 물체가 빛을 차단하면 수신되는 빛의 양이 감소합니다. 이러한 빛의 세기 감소는 물체 감지에 사용됩니다.

특징

감지 거리는 수 센티미터에서 수 미터까지 다양합니다.

간단한 배선 및 광축 조정(노동력 절감).

감지 대상의 색상이나 각도에 따라 동작에 큰 영향을 받지 않습니다.

빛은 감지 대상을 두 번 통과하므로 이러한 센서는 투명한 대상을 감지하는 데 적합합니다.

거울 표면의 감지 물체는 반짝이는 표면에서 수신기로 반사되는 빛의 양 때문에 감지 물체가 없는 것처럼 보이기 때문에 감지되지 않을 수 있습니다. 이러한 문제는 MSR 기능을 사용하여 해결할 수 있습니다.

4. 제한 반사형 센서

검출 방법

반사형 센서와 마찬가지로, 제한 반사형 센서는 감지 대상에서 반사되는 빛을 받아 감지합니다. 발신기와 수광기는 정반사광만 받도록 설치되므로, 센서로부터 일정 거리(발광과 수광이 겹치는 영역)에 있는 물체만 감지할 수 있습니다. 아래 그림에서 (A)의 감지 대상은 감지 가능하지만 (B)의 감지 대상은 감지할 수 없습니다.

특징

작은 높이 차이를 발견할 수 있습니다.

센서와의 거리를 제한하여 특정 영역의 물체만 감지할 수 있습니다.

감지된 물체의 색상은 동작에 큰 영향을 미치지 않습니다.

감지 대상의 광택이나 기울기에 따라 동작이 크게 영향을 받습니다.

(2) 광섬유 케이블의 종류

유연한 섬유
유연한 섬유는 굽힘 반경이 작아 쉽게 끊어지지 않고 쉽게 연결할 수 있습니다.
케이블을 구부려도 광량이 크게 감소하지 않아 사용이 간편합니다.

표준 섬유
이 섬유는 굽힘 방지 섬유나 유연한 섬유에 비해 굽힘 반경이 큽니다.
굽힘 반경이 크거나 움직이지 않는 부분에 이 섬유를 사용하십시오.

파손 방지 섬유
이 섬유는 움직이는 부분에 사용하기 위해 반복적으로 구부려도 파손되지 않습니다.

표준 반사형 광섬유 유닛
이 구조는 대부분의 반사형 광섬유 유닛에 표준으로 적용됩니다.
아래 그림과 같이 수신 광섬유는 송신 광섬유 옆에 위치합니다.

동축 반사형 광섬유 유닛
이 광섬유 유닛은 표준 반사형 광섬유 유닛보다 근거리(2mm 이하)에서 작은 물체를 더 잘 감지합니다. 또한, 표면이 기울어져 있어도 표준 반사형 광섬유 유닛보다 광택이 있는 표면을 더 안정적으로 감지합니다. 수신 광섬유는 아래 그림과 같이 송신 광섬유 주위에 배치됩니다.

(3) 파이버 유닛의 종류

1. 표준 설치

스레드 모델

표준 나사형 설치 방식입니다.
파이버 유닛은 드릴로 뚫은 구멍에 장착하고 너트로 고정합니다.

원통형 모델

좁은 공간에 설치하기에 적합합니다.
파이버 유닛은 셋 나사로 고정됩니다.

2. 공간 절약

플랫 모델

특별한 장착 브래킷을 사용하지 않고 제한된 공간에 직접 장착하세요.

슬리브 모델(근거리 감지)

근거리 감지에 적합합니다.
공간이 제한된 곳에서 미세한 물체를 감지하는 데 이상적입니다.

3. 빔 개선

소형 스팟, 반사형(미세 물체 감지)

작은 물체를 정확하게 감지하는 스몰 스팟.

고출력 빔(장거리 설치, 방진)

대형 장비, 대형 물체 및 공기 중 입자가 있는 환경에서 감지하는 데 적합합니다.

좁은 시야(여유 공간을 가로지르는 감지)

미세한 빔은 주변 물체에서 반사되는 빛을 잘못 감지하는 것을 방지합니다.

배경 간섭 없이 감지

이 파이버 유닛은 감지 범위 내의 물체만 감지합니다. 특정 지점을 벗어난 배경의 물체는 감지되지 않습니다.

4. 투명 객체 감지

역반사

빔이 물체를 두 번 통과하여 더 큰 빛 차단을 초래하므로 투명한 물체를 안정적으로 감지합니다.

제한 반사형(유리 감지)

제한 반사 광학 시스템은 반사 유리의 안정적인 감지를 제공합니다.

5. 환경 면역

내화학성, 내유성

다양한 오일과 화학물질에 강한 소재로 만들어졌습니다.

굽힘 방지, 단선 방지

움직이는 부품에 반복적으로 구부리거나 걸리거나 충격으로 인해 파손되는 것에 강합니다.

내열성

최대 400°C의 고온 환경에서 사용할 수 있습니다.

6. 특수 응용 분야

Area Beam(영역 감지)

위치가 다양한 구불구불한 재료나 떨어지는 작업물을 감지합니다.

액체 레벨 감지

튜브나 액체에 장착된 경우에만 액체를 감지합니다.

진공 저항성

^{최대 10-5} Pa 의 고진공에서 사용할 수 있습니다 .

FPD, 반도체 및 태양 전지

유리 기판과 웨이퍼를 안정적으로 감지하도록 특별히 설계되었습니다.

(4) 광섬유 증폭기 유닛의 종류

파이버 증폭기 장치와 통신 장치의 유형에 대한 자세한 내용은 OMRON 웹사이트의 제품 페이지를 참조하세요.