Cảm biến quang khuếch tán Balluff – Phát hiện vật thể không cần gương

Không phải vị trí nào trên dây chuyền cũng đủ không gian lắp gương phản xạ hoặc bộ thu quang riêng. Trong những trường hợp đó, cảm biến quang khuếch tán Balluff là lựa chọn phù hợp. Thiết bị sử dụng ánh sáng phản hồi trực tiếp từ bề mặt vật thể để xác định sự hiện diện, vị trí hoặc trạng thái di chuyển.

Cả bộ phát và bộ thu ánh sáng được tích hợp trong cùng một thân cảm biến. Thiết kế này giúp giảm số lượng thiết bị, đơn giản hóa giá đỡ và thuận tiện khi cải tạo máy cũ. Balluff cung cấp nhiều phiên bản từ cảm biến siêu nhỏ đến các dòng quang điện có phạm vi phát hiện hàng mét.

Cảm biến quang khuếch tán Balluff hoạt động như thế nào?

Khi được cấp nguồn, cảm biến phát một chùm ánh sáng về phía vùng cần giám sát. Nếu không có sản phẩm đi qua, lượng ánh sáng quay về bộ thu rất thấp. Khi vật thể xuất hiện, bề mặt vật thể phản xạ một phần ánh sáng trở lại cảm biến.

Mạch xử lý bên trong so sánh tín hiệu nhận được với ngưỡng đã cài đặt. Khi tín hiệu đạt điều kiện chuyển mạch, đầu ra PNP, NPN hoặc IO-Link sẽ gửi trạng thái về PLC, bộ đếm hay hệ thống điều khiển máy.

Khoảng cách phát hiện thực tế không chỉ phụ thuộc vào công suất cảm biến. Màu sắc, độ bóng, độ nhám, góc nghiêng và kích thước vật thể đều ảnh hưởng đến lượng ánh sáng phản hồi. Vật màu trắng thường dễ nhận biết hơn bề mặt đen mờ. Vật bóng có thể phản xạ ánh sáng sai hướng nếu lắp cảm biến ở góc chưa phù hợp.

Hai nguyên lý khuếch tán cần phân biệt trước khi chọn model

Cảm biến khuếch tán năng lượng

Phiên bản energetic đánh giá cường độ ánh sáng phản xạ từ vật thể. Dòng này có cấu tạo đơn giản, dễ cài đặt và phù hợp với các đối tượng có màu sắc tương đối ổn định.

Nếu cùng một dây chuyền thường xuyên thay đổi từ sản phẩm sáng màu sang tối màu, điểm chuyển mạch có thể thay đổi. Người vận hành cần hiệu chỉnh độ nhạy hoặc chọn model có chức năng dạy điểm phù hợp.

Cảm biến khuếch tán có khử nền

Cảm biến quang khử nền Balluff sử dụng nguyên lý tam giác quang học, tiêu điểm cố định hoặc đo thời gian truyền ánh sáng. Thiết bị tập trung đánh giá vị trí của vật thể thay vì chỉ dựa vào cường độ phản xạ.

Nhờ đó, cảm biến có thể nhận biết sản phẩm phía trước nhưng bỏ qua băng tải, vách máy hoặc chi tiết nằm phía sau. Đây là lựa chọn đáng ưu tiên khi khoảng cách giữa vật thể và nền nhỏ hoặc màu sắc sản phẩm thường xuyên thay đổi.

Balluff hiện có các phiên bản ánh sáng đỏ, hồng ngoại, laser và ánh sáng xanh. Thế hệ BOS 6K mới còn kết hợp IO-Link, công nghệ Time-of-Flight và ánh sáng xanh cho các nhiệm vụ phát hiện khó. Theo Balluff, phiên bản Time-of-Flight của dòng này có thể làm việc đến 1,5 m trong thân cảm biến nhỏ gọn. Xem thông tin BOS 6K từ Balluff.

Vì sao cảm biến quang khuếch tán Balluff phù hợp với máy tự động?

Ưu điểm dễ nhận thấy nhất là không cần gương phản xạ. Kỹ thuật viên chỉ cần bố trí một vị trí lắp cảm biến, đi dây về tủ điều khiển và căn chỉnh vùng nhận biết. Giải pháp này đặc biệt hữu ích trên băng tải hẹp, tay gắp, cụm cấp phôi hoặc khoang máy có không gian giới hạn.

Danh mục Balluff có nhiều kiểu thân vuông, thân trụ M12, M18, M30 và các phiên bản siêu nhỏ. Phạm vi phát hiện của từng dòng trải rộng từ vài milimét đến vài mét. Một số model hỗ trợ NO/NC, PNP/NPN kết hợp và IO-Link, giúp giảm số lượng mã dự phòng trong nhà máy.

Đối với hệ thống có IO-Link, thông số cảm biến có thể được cài đặt từ bộ điều khiển. Dữ liệu trạng thái cũng hỗ trợ chẩn đoán bẩn mặt quang, sai lệch tín hiệu hoặc thay đổi điều kiện phát hiện.

Các dòng và model cảm biến Balluff BOS tham khảo

Thông số trên thể hiện từng mã hoặc phạm vi tối đa của một dòng sản phẩm. Mỗi biến thể có thể khác nhau về khoảng cách, loại ánh sáng, đầu ra và kiểu kết nối. Danh mục chính thức của Balluff cho thấy các dòng khuếch tán được cung cấp với nhiều cấu hình từ R030K, Q08M, R090K đến M18, M30 và 50K. Xem danh mục cảm biến khuếch tán Balluff.

Model BOS02H7 sử dụng nguyên lý tam giác quang học, khử nền và có khoảng làm việc 3–30 mm. Thông số BOS02H7 từ Balluff.

Model BOS026W thuộc dòng Q08M, dùng nguồn 10–30 VDC, đầu ra PNP thường mở và khoảng cách 5–30 mm. Thông số BOS026W từ Balluff.

Với nhu cầu phát hiện xa, BOS02EK sử dụng phép đo thời gian truyền ánh sáng, laser đỏ và phạm vi đến 1.500 mm. Thông số BOS02EK từ Balluff.

Cách chọn cảm biến quang khuếch tán Balluff đúng ứng dụng

Trước tiên cần xác định khoảng cách từ mặt cảm biến đến sản phẩm. Không nên chọn model có phạm vi danh định vừa đúng khoảng cách lắp đặt. Một khoảng dự phòng hợp lý sẽ giúp hệ thống ổn định hơn khi máy rung hoặc vị trí sản phẩm thay đổi.

Yếu tố tiếp theo là bề mặt vật thể. Sản phẩm đen, bóng, trong suốt hoặc có màu thay đổi cần được đánh giá kỹ. Cảm biến ánh sáng xanh hoặc loại khử nền thường phù hợp hơn cho các đối tượng khó. Tuy nhiên, kiểm tra thực tế vẫn là bước cần thiết trước khi triển khai số lượng lớn.

Người thiết kế cũng phải kiểm tra kiểu đầu ra. PLC sử dụng ngõ vào sourcing thường kết hợp cảm biến PNP. Hệ thống điều khiển theo chuẩn sinking có thể yêu cầu NPN. Với máy mới, phiên bản PNP/NPN kết hợp IO-Link tạo thêm tính linh hoạt khi thay đổi cấu hình.

Kiểu kết nối cần phù hợp với cách bảo trì. Cảm biến dùng cáp liền có chi phí lắp đặt gọn. Phiên bản giắc M8 hoặc M12 thuận tiện hơn khi cần thay cảm biến nhanh mà không tháo toàn bộ đường dây.

Cuối cùng là không gian lắp. Dòng R030K phù hợp với tay gắp, cụm cấp linh kiện và khu vực cực hẹp. Dòng Q08M thích hợp cho nhiệm vụ phát hiện gần. BOS 6K đáp ứng nhiều yêu cầu từ nhận biết thông thường đến khoảng cách xa và kết nối IO-Link.

Ứng dụng của cảm biến quang khuếch tán Balluff

Trên băng tải đóng gói, cảm biến phát hiện hộp hoặc túi sản phẩm để điều khiển dán nhãn, in mã và phân loại. Trong hệ thống lắp ráp, thiết bị xác nhận linh kiện đã được đặt đúng vị trí trước khi máy thực hiện công đoạn tiếp theo.

Ở cụm cấp phôi, cảm biến giám sát vật liệu tại máng rung, ray trượt hoặc đầu hút chân không. Trong kho tự động, cảm biến kiểm tra khay hàng, pallet và kiện sản phẩm tại điểm chuyển giao.

Cảm biến quang khuếch tán Balluff còn được sử dụng trong ngành thực phẩm, dược phẩm, điện tử, ô tô, nhựa, bao bì và chế tạo máy. Việc không cần gương phản xạ giúp giảm thời gian lắp đặt tại những vị trí thường xuyên thay đổi kích thước sản phẩm.

Những nguyên nhân khiến cảm biến phát hiện không ổn định

Lỗi phổ biến nhất là khoảng cách làm việc nằm sát giới hạn của cảm biến. Khi bề mặt sản phẩm thay đổi, tín hiệu phản hồi không còn đủ để duy trì trạng thái chuyển mạch.

Bụi, dầu hoặc hơi nước bám trên thấu kính cũng làm suy giảm tín hiệu. Kỹ thuật viên nên vệ sinh mặt quang định kỳ bằng vật liệu mềm, tránh làm trầy bề mặt.

Nếu nền phía sau quá gần, cảm biến khuếch tán thông thường có thể nhận nhầm nền thành sản phẩm. Trường hợp này nên sử dụng cảm biến quang khuếch tán Balluff có khử nền và cài điểm chuyển mạch trước nền.

Ánh sáng mạnh chiếu trực tiếp vào bộ thu hoặc nhiều cảm biến lắp đối diện nhau cũng có thể gây nhiễu. Thay đổi góc lắp, tạo khoảng cách giữa các tia sáng hoặc chọn model có khả năng chống nhiễu phù hợp sẽ giúp cải thiện độ ổn định.

Báo giá cảm biến quang khuếch tán Balluff

Để xác định đúng model, khách hàng nên cung cấp mã Balluff hiện có, khoảng cách phát hiện, màu vật thể, nền phía sau, điện áp, kiểu đầu ra và dạng kết nối. Nếu thay thế cảm biến cũ, hình ảnh nhãn sản phẩm và sơ đồ chân giắc sẽ giúp đối chiếu nhanh hơn.

Hoàng Thiên Phát hỗ trợ lựa chọn cảm biến quang khuếch tán Balluff, cảm biến quang khử nền, cảm biến laser, cảm biến tiệm cận và phụ kiện kết nối Balluff cho dây chuyền công nghiệp.