¿Qué es un sensor de perfiles 2D/3D?
Los sensores de perfiles 2D/3D están disponibles en dos clases de rendimiento diferentes:
MLWL: Excelente calidad del producto gracias a los componentes ópticos de alta calidad
wenglor ofrece la solución adecuada para casi cualquier aplicación: desde la medición completa de 360 grados hasta la guía y localización de cordones para soldadura y la inspección de superficies con precisión micrométrica. El versátil catálogo de productos incluye sensores con diferentes rangos de medición, diferentes potencias láser y longitudes de onda láser variables.
Sensor de perfiles 2D/3D MLZL
Sensores de perfiles 2D/3D de acero inoxidable
Sensores de perfiles 2D/3D para máquinas de plegado
El principio de triangulación
Creación de un perfil de altura 2D
Un sensor de perfiles 2D/3D genera un perfil de altura 2D en cada medición, también llamado perfil transversal. Este se compone de numerosos puntos de medición dispuestos uno al lado del otro en línea transversalmente a la dirección de movimiento del objeto. Cada uno de estos puntos describe la distancia exacta entre el sensor y la superficie del objeto a lo largo de los ejes x y z. Cada valor de altura se complementa con un valor de intensidad. Dicho valor proporciona información sobre la intensidad de la reflexión de la luz y las propiedades del material o de la superficie, por ejemplo en caso de cambios de color, contrastes, grados de brillo o materiales transparentes.
¿Tienen los sensores de perfiles 2D/3D una zona ciega?
Del perfil de altura 2D a la nube de puntos 3D
El sistema de coordenadas de un sensor de perfiles 2D/3D
El sistema de coordenadas del sensor está adaptado a su campo de visión. El punto cero se encuentra inmediatamente a la salida del láser fuera de la carcasa. De este modo, el valor de medición corresponde exactamente a la posición real del objeto registrado.
Resumen de los ejes
Eje x (anchura)
Eje y (dirección de avance)
Eje z (altura/distancia)
La orientación correcta del sensor de perfiles 2D/3D
Para obtener resultados de medición exactos, la línea láser debe estar alineada lo más perpendicularmente posible a la superficie de medición. Un ángulo de 90 grados entre el sensor y la superficie del objeto proporciona los mejores resultados. En esta posición, la luz láser incide de forma óptima sobre el objeto, y la cámara puede detectar la línea reflejada de forma uniforme.
Alineación adecuada
Inclinación del sensor
El comportamiento de reflexión de la superficie desempeña un papel principal.
- Se produce una reflexión directa y dirigida en materiales lisos o brillantes como el metal, el vidrio o superficies revestidas. En este caso, la luz se refleja de forma similar a la de un espejo. En tales casos, puede ser beneficioso inclinar ligeramente el sensor para desviar las reflexiones del campo de visión de la cámara y evitar la sobreexposición del chip de la cámara. Un ajuste preciso del ángulo resulta decisivo.
- Se produce reflexión difusa en superficies mates, rugosas o estructuradas. La luz se dispersa uniformemente en muchas direcciones, lo que suele dar lugar a un registro de las señales más estable. Sin embargo, una orientación imprecisa y materiales difusos pueden afectar a la distribución de la intensidad o a la precisión de medida.
Para lograr una distribución uniforme de la señal y una calidad óptima del perfil, se debe evitar la inclinación siempre que sea posible. Gracias a su amplio rango dinámico, los sensores de perfiles 2D/3D siguen proporcionando unos valores de medición fiables incluso con una ligera inclinación.
Sombreado
¿Cómo se puede evitar el sombreado?
Prevención del sombreado por bordes, escalones pronunciados y huecos
Si un objeto se coloca con bordes, escalones pronunciados o superficies verticales que sobresalgan directamente en el campo de visión del sensor, estas áreas podrían bloquear otros elementos que se vayan a inspeccionar. Un ligero giro o inclinación del objeto garantiza que todas las superficies relevantes permanezcan visibles para el sensor y que no se oculten datos de medición importantes.
Incluso en el caso de componentes con cavidades profundas se pueden producir sombreados que afecten a las características que se van a comprobar en la zona posterior del objeto. Por lo tanto, al colocar el objeto, asegúrese de que todas las superficies importantes estén dentro del campo de visión del sensor.
Resumen de los componentes principales de un sensor de perfiles 2D/3D
La capacidad de rendimiento del módulo láser viene determinada en gran medida por la longitud de onda del láser y la clase láser.
Longitud de onda del láser
Clase láser
Otro componente importante del sensor de perfiles 2D/3D es la cámara integrada. Registra la línea láser reflejada con la máxima precisión. La cámara consta de una lente de alta calidad y un potente chip de cámara que captura la información de la luz con precisión de píxeles y la convierte en datos de medición digitales. La resolución de la cámara (es decir, el número de puntos de imagen por línea de perfil) determina la exactitud de los detalles. Cuanto mayor sea la resolución, más fina será la representación de los contornos, bordes y características de la superficie.
El módulo de análisis constituye el centro de cálculo del sensor de perfiles 2D/3D. En él se transforman los datos sin procesar capturados por la cámara en datos de medición digitales. Debido a la interacción entre la captura de imágenes, la evaluación y la comunicación de la interfaz, es fundamental para el rendimiento de los sistemas de medición en línea.
Para obtener la máxima flexibilidad, los sensores de perfiles 2D/3D disponen de dos modos de funcionamiento seleccionables, diseñados para diferentes requisitos y que, por lo tanto, permiten aplicaciones versátiles. Ambos modos de funcionamiento acceden a la misma plataforma de hardware de alto rendimiento. Gracias a los procesadores integrados y a la arquitectura de cálculo estable, también se pueden procesar y transmitir de forma fiable altas tasas de perfiles y grandes cantidades de datos.
Modo de funcionamiento: Sensor de perfiles inteligente
Modo de funcionamiento: Generador de perfiles
Flexibilidad gracias a una gran variedad de interfaces
En función del modo de funcionamiento, existen diferentes interfaces disponibles que permiten una integración perfecta en una amplia gama de entornos de producción.
Interfaces en el modo “Sensor de medición inteligente”
Interfaces en el modo “Generador de perfiles”
Componentes principales explicados al detalle: Obtenga más información
Posibilidades de aplicación de los sensores de perfiles 2D/3D
Medición de piezas
Control de alturas
Control del diámetro
Comprobación de la redondez
Medición de grosores
Posicionamiento
Guía de cordones para soldadura
Inspección de cordones de soldadura
Control de la holgura
Medición del volumen
Medición de ángulos
Sectores e industrias donde se utilizan los sensores de perfiles 2D/3D
El módulo láser al detalle
Línea láser estable
El láser, integrado de forma fija en la carcasa del sensor, está fijado mecánicamente de forma exacta y alineado con precisión. De este modo, la proyección de la línea láser se mantiene constante durante toda su vida útil. Así se eliminan las posibles fuentes de errores que pueden producirse con fuentes de luz independientes, como las desalineaciones o los reajustes.
Gran precisión
El eje óptico del láser está ajustado exactamente a la óptica de la cámara y al ángulo de recepción. Esta interrelación garantiza una triangulación exacta y una iluminación precisa en todo el ancho de medición. Esto permite una captura fiable y de alta resolución de perfiles 2D y nubes de puntos 3D.
Alta protección IP gracias a la integración común en la carcasa
Dado que el láser está alojado junto con todos los demás componentes centrales en una carcasa común totalmente encapsulada, el sensor satisface las condiciones de clases de protección elevadas (IP67 o IP69K). Esto garantiza un funcionamiento fiable incluso en entornos industriales adversos y elimina la necesidad de medidas de protección adicionales para los componentes sensibles.
Independiente de la iluminación externa
El láser genera la luz necesaria, por lo que no se requiere iluminación adicional. De este modo se reducen los costes de cableado, la complejidad de la estructura y las posibles fuentes de errores debido a la luz externa o a las condiciones de iluminación variables.
¿Cómo se convierte un punto láser en una línea láser?
¿Cómo funcionan las lentes cilíndricas y las lentes Powell?
Lentes cilíndricas
Lentes Powell
¿Cuál es la diferencia entre la luz normal y la luz láser?
Luz normal
Luz láser
Tipos de luz de los sensores de perfiles 2D/3D
¿Por qué existen diferentes longitudes de onda láser?
Seleccionar la longitud de onda láser correcta es decisivo para la calidad de medición y la adaptabilidad de un sensor de perfiles 2D/3D a diferentes superficies, materiales y aplicaciones. La profundidad de penetración en el material y la sensibilidad del chip de la cámara desempeñan un papel esencial.
Profundidad de penetración en el material
La longitud de onda influye en la profundidad a la que la luz láser penetra en un material antes de dispersarse o reflejarse. La luz azul de onda corta de 405 nm es más intensa en la superficie, lo que proporciona resultados especialmente precisos con materiales transparentes, semipermeables u orgánicos, como adhesivos, goma o plástico. Por el contrario, las longitudes de onda más largas, como la luz roja de 660 nm o la luz infrarroja de 785–850 nm, penetran más profundamente y son más adecuadas para superficies oscuras, difusas o metálicas.
Sensibilidad del chip de la cámara
Los chips de las cámaras, también llamados sensores de imagen, poseen una sensibilidad diferente a determinadas longitudes de onda en función de la estructura. Si la longitud de onda del láser se ajusta de forma óptima a la curva de sensibilidad del chip de la cámara, la intensidad de la señal mejora considerablemente. Esto permite utilizar tiempos de exposición más cortos con la misma potencia láser, lo que se traduce en una mayor precisión de medida y una menor incertidumbre de medición.
Filtro paso banda: Filtrado de luz específico para obtener resultados de medición estables
Los filtros paso banda son filtros ópticos adaptados exactamente a la longitud de onda del láser utilizado. Solo permiten la entrada de luz en este estrecho rango espectral. Todas las demás partes de la luz, como la luz ambiental, la iluminación externa o los haces de láser de otra longitud de onda, se suprimen de forma fiable. Esto mejora significativamente la estabilidad de la medición y garantiza una detección de cantos estable y una captura precisa del contorno del perfil, incluso en condiciones de luz muy cambiantes o en entornos industriales luminosos. No es necesario un apantallamiento adicional ni un control de la luz. Los filtros paso banda están integrados directamente en el sistema óptico de la cámara.
Prevención de interferencias en el funcionamiento en paralelo de varios sensores
En los sistemas de medición modernos, a menudo se utilizan varios sensores de perfiles 2D/3D que trabajan con diferentes colores láser. Para evitar la interferencia mutua entre los sensores, se utilizan filtros paso banda. Los sensores de perfiles 2D/3D con láser rojo disponen de un filtro paso banda rojo que solo permite el paso de esta luz. Por el contrario, los sensores con láser azul tienen un filtro paso banda azul que solo permite el paso de luz láser azul. Estos filtros bloquean los haces de láser del otro color del sensor para que las señales no se superpongan ni interfieran.
¿Qué influencia tiene el color del objeto de medición en la selección del láser?
La selección de la longitud de onda láser adecuada no solo depende de las propiedades ópticas del sensor, sino también en gran medida del comportamiento de reflexión del objeto que se va a medir. La interacción espectral entre la luz láser y la superficie del material influye directamente en la calidad del perfil, el tiempo de exposición y la intensidad de la señal.
Además del color, también es importante la superficie del material. Los materiales claros, mates o difusamente reflectantes se comportan de forma diferente a los objetos brillantes, oscuros o transparentes. Mediante la armonización del color del láser y el material del objeto, se puede optimizar considerablemente el rendimiento del sensor de perfiles 2D/3D. Incluso las superficies más difíciles, como la goma, el vidrio, los metales brillantes o las sustancias orgánicas, se pueden detectar de forma segura y precisa.
Comportamiento de reflexión de la luz láser roja en objetos de diferentes colores
Objeto rojo
Objeto azul
Objeto negro
Comportamiento de reflexión de la luz láser azul en objetos de diferentes colores
Objeto rojo
Reflexión débil del láser azul, señal de retorno débil
Objeto azul
Buena reflexión del láser azul, la señal de retorno es muy intensa
Objeto negro
Gran parte de la luz láser azul se absorbe, la señal de retorno es mediocre
Selección de la clase láser adecuada de sensores de perfiles 2D/3D
Para lograr un rendimiento de medición óptimo con los sensores de perfiles 2D/3D, es decisivo elegir la clase láser adecuada, especialmente en lo que respecta a las propiedades de la superficie, la distancia de trabajo, la velocidad de medición y la luz ambiental. Los sensores de perfiles 2D/3D de wenglor están disponibles en diferentes clases láser y permiten una adaptación precisa y segura a diferentes casos de aplicación.
Clases láser de los sensores de perfiles 2D/3D
En los sensores de perfiles 2D/3D se aplica lo siguiente: Cuanto mayor sea la potencia del láser, más alta será la clase láser. Esto supone un mayor riesgo y requiere medidas de protección adecuadas. La clasificación de los láseres se realiza según la norma DIN EN 60825-1 “Seguridad de los dispositivos láser”. Para ello, se evalúa el potencial de peligro en función de la longitud de onda y la potencia de salida.
| Descripción | Seguridad | Aplicación | |
|---|---|---|---|
| Clase láser 2 | La clase láser 2 tiene una potencia máxima de 1 mW y se encuentra en el rango de longitudes de onda de 400 a 700 nm. | La radiación láser es inocua en caso de exposición breve de los ojos, ya que se activa el reflejo natural de protección de los párpados. | Ideal para superficies delicadas, distancias cortas y una integración sencilla sin medidas de protección. |
| Clase láser 3R | La potencia de la clase láser 3R se sitúa entre 1 y 5 mW en un rango de longitud de onda de 302,5 nm a 700 µm. | La radiación láser es potencialmente peligrosa para los ojos. Se requiere una evaluación de riesgos para su funcionamiento. Los usuarios deben recibir formación con carácter anual y se debe nombrar a un responsable para la protección láser. Además, la zona del láser debe marcarse de forma adecuada, y el acceso debe limitarse a las personas autorizadas. Dependiendo del resultado de la evaluación de riesgos, pueden ser necesarias medidas de protección adicionales, como el uso de gafas de protección láser. | Adecuado para grandes distancias de trabajo o materiales oscuros. |
| Clase láser 3B | Los láseres de clase 3B tienen una potencia de 5 a 500 mW y funcionan en el rango de longitud de onda de 302,5 nm a 1 µm. | La radiación láser es peligrosa para los ojos y, en algunos casos, también para la piel. Es obligatorio realizar una evaluación de riesgos para su funcionamiento. Además, los usuarios deben recibir formación con carácter anual, se debe nombrar a un responsable de la protección láser, se debe señalizar la zona láser y se debe limitar el acceso a personas autorizadas. El resultado de la evaluación de riesgos determina otras medidas de protección, como el uso de gafas de protección láser. | Para entornos especialmente exigentes con superficies difíciles o alta luminosidad ambiental. |
Características de seguridad para clases láser superiores
Para aplicaciones industriales de las clases láser 3R y 3B, wenglor ofrece los potentes sensores de perfiles 2D/3D de la serie MLSL2xxS40. Estos sensores cuentan con una desconexión segura integrada del láser que desactiva el haz de láser en cuanto se cumplen las condiciones de seguridad predefinidas. El sensor sigue funcionando. La tecnología cumple con los requisitos de la norma de seguridad EN ISO 13849-1:2016 y garantiza la máxima seguridad en entornos industriales. En combinación con la técnica de seguridad adecuada de wenglor, se crean soluciones de seguridad integrales para sus máquinas e instalaciones.
Cámara integrada al detalle
Chip de la cámara
El chip de la cámara convierte la luz entrante en señales eléctricas, a partir de las cuales se genera información digital de las imágenes. El tamaño y la resolución del chip influyen en el nivel de detalle y la precisión de las mediciones.
Lente
La lente concentra la luz y la enfoca sobre el chip de la cámara. La distancia focal de la lente influye considerablemente en el recorte de la imagen y la profundidad del foco.
Óptica y chip de imagen: influencia en el rango de medición y la precisión
La combinación de óptica y chip de imagen es fundamental para la precisión y el rango de medición del sensor. Dependiendo de la interacción entre la distancia focal, el tamaño del sensor y la resolución, el sensor de perfiles 2D/3D puede detectar detalles más pequeños o cubrir superficies más grandes. Ambos componentes son decisivos para la exactitud y el rango de medición del sensor.
Gracias al acoplamiento mecánico con la carcasa del sensor y a la exactitud de la orientación respecto del módulo láser, se garantiza una toma de imágenes fiable sin necesidad de ajustes adicionales.
Campo visual del sensor
La posición en la que se proyecta la línea láser reflejada en el sensor CMOS (semiconductor de óxido metálico complementario) depende directamente de la distancia del objeto. A medida que aumenta la distancia, la posición de la línea láser en el chip CMOS (1) cambia verticalmente, lo que permite capturar información sobre la altura.
Los diferentes rangos de medición de los sensores de perfiles 2D/3D son resultado del formato mecánico, el ángulo de triangulación y la óptica instalada. Los sistemas de lentes utilizados determinan el campo visual del sensor a través de su distancia focal, que tiene una forma trapezoidal debido al principio de medición triangular.
El rango de medición (2) se divide en tres zonas: inicio (3), centro (4) y final (5), donde la resolución lateral (x) varía a lo largo de la profundidad (z).
Al principio del rango de medición, la resolución x es más alta debido a la menor extensión óptica del campo visual. Finalmente disminuye, ya que en el sensor CMOS se representan áreas más grandes del objeto con un número constante de píxeles. Como resultado, se obtiene una resolución lateral variable que se especifica como valor de rango en la hoja de datos técnicos.
Imagen de la cámara
Imagen de la cámara
Imagen de la cámara con la cuadrícula CMOS con filas (x) y columnas (y)
¿Cuál es la resolución de un sensor de perfiles 2D/3D?
La resolución de un sensor de perfiles 2D/3D se determina a partir del campo de visión y del número de píxeles del sensor CMOS integrado.
- La resolución en x del sensor se determina a partir del número de píxeles horizontales en el chip de imagen; es decir, la resolución por fila.
- La resolución en z del sensor se determina a partir de la cantidad de píxeles verticales en el chip de imagen; es decir, la resolución por columna.
- La resolución en y del sensor indica la cantidad de perfiles por unidad de longitud. No depende directamente del chip de imagen, sino del movimiento relativo entre el sensor de perfiles 2D/3D y el objeto, así como de la frecuencia de medición del sensor. Una mayor frecuencia de medición a la misma velocidad de movimiento da como resultado una captura de perfiles más densa a lo largo de la dirección del movimiento y, por lo tanto, una mejor resolución en y.
Más precisión gracias a la tecnología de subpíxeles
¿Cómo influye el campo de visión en la resolución?
Campo de visión amplio
Campo de visión pequeño
¿Cómo se convierte la imagen de la cámara y los píxeles en un perfil de altura 2D?
Imagen de la cámara con la cuadrícula CMOS con filas (x) y columnas (y)
Perfil de altura 2D
De píxeles a milímetros
Para convertir los píxeles registrados por el sensor CMOS en coordenadas métricas precisas, cada sensor de perfiles 2D/3D se linealiza de fábrica. Dentro de este procedimiento, el sensor se monta sobre una mesa de linealización de alta precisión y se alinea exactamente con un objeto de referencia calibrado. La linealización se realiza en todo el rango de medición y determina la desviación entre las coordenadas de píxeles realmente detectadas y los datos métricos en milímetros.
Los datos de corrección resultantes se almacenan permanentemente en el sensor como matriz de linealización. Esta compensación garantiza una salida fiable de valores absolutos de altura y posición en milímetros y garantiza que cada sensor pueda utilizarse directamente en entornos industriales exigentes sin necesidad de calibración adicional.
Resolución y exactitud de los sensores de perfiles 2D/3D
Resolución
La resolución define la diferencia física más pequeña que un sensor es capaz de detectar y diferenciar claramente como valor de medición. Por tanto, determina el tamaño mínimo de muestreo con el que se registran los cambios en la señal de medición.
Exactitud
Sin embargo, la precisión de medida no depende únicamente de la resolución. También depende de diversos factores externos, como las propiedades ópticas y físicas del objeto de medición, el comportamiento de reflexión, la influencia de la luz externa, las fluctuaciones de temperatura, las vibraciones mecánicas, el tipo de montaje y los algoritmos de evaluación utilizados. La precisión es el resultado de la combinación de precisión (reproducibilidad en las mismas condiciones) y exactitud (desviación del valor de medición del valor de referencia real) y, por lo tanto, describe lo fiable y correcto que el sensor a la hora de representa el objeto real.
Parámetros para optimizar la captura de imágenes
La región de interés determina qué sección del campo visual se utiliza para la evaluación o medición.
Tasa de fotogramas
La cámara CMOS del sensor de perfiles 2D/3D es decisiva para la velocidad de medición que se puede alcanzar. Su tasa de fotogramas, también conocida como frecuencia de imagen, indica cuántas imágenes individuales puede capturar la cámara por segundo. Se indica en fotogramas por segundo (fps) o en hercios (Hz).
Dado que cada imagen capturada representa un perfil de altura completo, la tasa de fotogramas de la cámara equivale directamente al número de perfiles de medición por segundo. Una elevada tasa de fotogramas permite, por tanto, una frecuencia de perfil correspondientemente alta.
| Cámara CMOS | Sensor de perfiles 2D/3D |
|---|---|
| Fotogramas por segundo (fps) | Perfiles por segundo (Hz) |
| 500 fps | 500 perfiles por segundo o 500 Hz |
Región de interés (ROI)
La reducción de la ROI no modifica la resolución óptica, sino que solo minimiza el número de líneas o columnas de píxeles que se deben leer. Esto se traduce en un aumento significativo de la frecuencia de medición, ya que se procesan menos datos de imagen. La adaptación específica de la ROI a las áreas del objeto relevantes para la aplicación permite una adquisición de datos optimizada, a la vez que se maximiza la velocidad del proceso. En estos casos aplicará: tan pequeño como sea posible, tan grande como sea necesario.
En la animación, todo el campo visual del sensor está marcado con un marco azul. El marco verde muestra la ROI; es decir, el área limitada de la imagen. Especialmente en el caso de objetos más pequeños, es conveniente limitar el campo visual para lograr una mejor frecuencia de medición.
Submuestreo
Figura 1: sin submuestreo
Figura 2: con submuestreo
Combinación con la ROI para lograr un rendimiento máximo
La velocidad de medición más alta se alcanza cuando se combina el submuestreo con una restricción específica del campo visual. Al limitar la ROI a un área parcial relevante de la cámara integrada, tanto en la dirección x como en la dirección z, solo se capturan y procesan los píxeles del rango de medición definido.
La combinación de ROI y submuestreo permite velocidades de perfil muy altas con una cantidad de datos reducida. Esto es especialmente beneficioso para aplicaciones en las que el tiempo es un factor crítico y la velocidad y la eficiencia son fundamentales.
Comparación de los ajustes de región de interés y submuestreo
| Modo | Cantidad de píxeles leídos | Rango de medición | Resolución | Velocidad de medición | Escenario de uso |
|---|---|---|---|---|---|
| Imagen completa | Todos los píxeles (ROI completa) | Rango completo | Máxima resolución de los detalles | Baja a media | Mediciones precisas que requieren toda la información de la imagen |
| ROI | Subárea (definida) | Reducida | Sin cambios en el área activa | Media a alta | Medición centrada en áreas relevantes del objeto |
| Submuestreo | Solo cada píxel número n | Rango completo | Resolución reducida | Alto | Medición aproximada, orientación rápida, comprobación previa |
| ROI + submuestreo | Pocos píxeles seleccionados | Reducida | Resolución reducida en la ROI | Muy elevada | Aplicaciones altamente dinámicas con un área objetivo claramente definida |
Módulo de análisis al detalle
El módulo de análisis del sensor de perfiles 2D/3D procesa perfiles a lo largo de una cadena de procesamiento de señales optimizada. Tras el registro de la línea láser mediante el chip de imagen CMOS y el cálculo de perfiles en tiempo real, así como la calibración en el FPGA, la CPU se encarga de la evaluación central de los perfiles. Esto se puede hacer en los dos modos de funcionamiento “Sensor de perfil inteligente” o “Generador de perfiles”.
Sensor de perfil inteligente
En el modo inteligente, la evaluación se realiza al completo directamente en el propio sensor de perfiles 2D/3D. El software para visión artificial se ejecuta en el sensor, y procesa los datos de perfil registrados. De este modo se calculan los resultados relevantes para la medición, que se pueden proporcionar directamente desde el sensor. Estos resultados, como las desviaciones de altura, los contornos de objetos, la detección de posición o las comparaciones de tolerancias, se envían directamente como valor de medición específico de la aplicación a un PLC, un control de un nivel superior u otros actuadores. No es necesario un procesamiento externo de los datos. Esto reduce la complejidad del sistema y permite una evaluación directa en el dispositivo. Sin embargo, debido a la capacidad de cálculo limitada en el modo inteligente, el rendimiento suele ser inferior a la tasa de perfiles teóricamente posible. Si este es el caso, se recomienda el modo “Generador de perfiles” en combinación con una evaluación externa como, por ejemplo, uniVision.
Generador de perfiles
En el modo “Generador de perfiles”, el sensor solo transmite el perfil 2D (datos en x y z) sin realizar una interpretación directa. A continuación, la evaluación se realiza externamente, ya sea dentro del ecosistema de wenglor, por ejemplo con el software de procesamiento de imágenes wenglor uniVision en un controlador de visión artificial, o a través de un software independiente de terceros en un PC industrial externo. Esta flexibilidad permite realizar evaluaciones complejas, algoritmos personalizados o análisis específicos de la aplicación fuera del sensor, especialmente en el caso de soluciones personalizadas o flujos de trabajo integrados en entornos de software existentes.
Comparación de los modos de funcionamiento de los sensores de perfiles 2D/3D
| Modo de funcionamiento | Resultado | Procesamiento posterior | Particularidad |
|---|---|---|---|
| Sensor de perfiles inteligente | Valores de medición | La evaluación se realiza en el sensor de perfiles 2D/3D |
|
| Generador de perfiles | Perfiles 2D | Procesamiento con software externo |
|
|
Sensor de perfiles inteligente
|
||
|---|---|---|
|
Valores de medición
|
La evaluación se realiza en el sensor de perfiles 2D/3D
|
|
|
Generador de perfiles
|
||
|
Perfiles 2D
|
Procesamiento con software externo
|
|
Interfaces al detalle
¿Qué son las interfaces?
Las interfaces constituyen la base para la comunicación entre sensores, controles y software. Incluyen la conexión física (interfaces de hardware), las reglas de transferencia (protocolos) y las funciones de software (interfaces de software), que garantizan una integración fiable y flexible en los sistemas industriales.
1. Interfaces de hardware: el nivel de conexión física
Las interfaces de hardware establecen la conexión física básica entre el sensor de perfiles 2D/3D, el control, la red y el software. Definen los tipos de conexión eléctrica y mecánica a través de los cuales se transfieren datos y comandos de control. Estas interfaces físicas, como los cables Ethernet, los conectores M12 o las E/S digitales, proporcionan la ruta de transmisión necesaria para una comunicación fiable.
2. Protocolos: el nivel lógico de comunicación
Los protocolos definen las reglas y secuencias según las cuales los datos se transfieren a través de las interfaces de hardware. Funcionan como un “lenguaje” común para la comunicación y garantizan que el emisor y el receptor puedan interpretar correctamente los datos. Los protocolos determinan, entre otras cosas, cómo se crean, se direccionan, se envían y se reciben los paquetes de datos. En función de los requisitos de velocidad, fiabilidad y capacidad en tiempo real, se utilizan diferentes tipos de transmisiones.
3. Interfaces de software: el nivel de aplicación
Las interfaces de software permiten el control, la configuración y la evaluación de los datos de los sensores a través de sistemas de nivel superior o aplicaciones individuales. Definen los puntos de acceso lógicos y los métodos de comunicación a través de los cuales las soluciones de software pueden acceder a los datos de los sensores o aprovechar las funciones de los sensores. Esto incluye API, servicios web, protocolos de configuración e interfaces estandarizadas que permiten una integración flexible en diferentes entornos de software. Las interfaces de software eliminan la complejidad de la comunicación de datos y, por lo tanto, facilitan la integración en sistemas y soluciones de software individuales.
¿Qué interfaces tienen los sensores de perfiles 2D/3D?
Interfaces de hardware
- E/S digitales (entrada/salida digital, entradas de codificador)
- Ethernet
Protocolo
- TCP/IP
- UDP/IP
- GigE Vision
Interfaces de software
- GigE Vision / API GenICam
- wenglor uniVision
- Software Development Kit (SDK)
Ejemplo de interacción de los tres niveles de interfaz
Interfaces de hardware de sensores de perfiles 2D/3D
Interfaces de E/S digitales
Las entradas y salidas digitales permiten el control directo y la sincronización de sensores de perfiles 2D/3D en procesos industriales.
La entrada digital permite la activación precisa en el tiempo de mediciones a través de señales de control externas. Esto es especialmente relevante en procesos basados en cinta o sincronizados. Por ejemplo, la medición puede iniciarse en cuanto un producto alcanza una posición determinada en la cinta transportadora y el sensor recibe la señal correspondiente.
La ventaja de un codificador es que tiene en cuenta automáticamente la velocidad de los objetos en movimiento y ajusta la captura de imágenes en consecuencia. De este modo se crean perfiles de altura uniformes y precisos, incluso con movimientos oscilantes. Por el contrario, un disparo fijo activa la captura de imágenes en un momento constante, independientemente de la velocidad del objeto. Esto, a su vez, puede provocar imprecisiones.
Ejemplo de aplicación con y sin codificador
Interfaces Ethernet
La interfaz Ethernet (p. ej., a través de RJ45, Gigabit Ethernet) constituye la base para la comunicación entre el sensor y el sistema externo. A través de ellos se transfieren grandes cantidades de datos de los perfiles de altura y también se configura, visualiza, controla y sincroniza el sensor. Según el modo de funcionamiento y el protocolo, se pueden transferir perfiles o resultados ya evaluados.
Ventajas de la conexión basada en Ethernet
Altas velocidades de transferencia de datos para una rápida transferencia de perfiles
Compatibilidad con protocolos estándar como TCP/IP, UDP, GigE Vision, GenICam y PROFINET
Integración sencilla en infraestructuras de red existentes
Resumen de los protocolos e interfaces de software
Los sensores de medición de perfiles 2D/3D están disponibles en los modos de funcionamiento “Sensor de perfil inteligente” y “Generador de perfiles”. Según el modo de funcionamiento seleccionado, se puede seleccionar la interfaz de comunicación adecuada. De este modo, las soluciones a partir de sensores se pueden adaptar específicamente a los conceptos de control, flujos de datos y requisitos en tiempo real de la aplicación correspondiente.
Sensor de perfil inteligente
Generador de perfiles
Detección integral de perfiles con VisionApp 360
Con ayuda del software VisionApp 360, se pueden combinar varios sensores de perfiles 2D/3D para crear un perfil de altura 2D común a partir de mediciones individuales. Para ello, los sensores se alinean y calibran entre sí en el espacio, de modo que sus sistemas de coordenadas individuales se convierten en un sistema de coordenadas unificado de nivel superior. En el siguiente paso, los perfiles individuales registrados de los sensores se combinan para formar un perfil general coherente. A continuación, estará disponible para otras etapas del procesamiento.
Interfaces típicas y su aplicación en función del modo de funcionamiento
| Interfaz / protocolo | Sensor de perfiles inteligente | Generador de perfiles | Datos transferidos |
|---|---|---|---|
| E/S digitales |  |
|
Disparador / resultados |
| TCP/IP | |
|
Datos de perfil / resultados |
| GigE Vision |  |
|
Datos del perfil |
| GenICam | |
|
Datos de perfil, control |
| SDK | |
|
Datos de perfil, control |
Interfaces estándar para la máxima compatibilidad
Integración independiente del fabricante
Compatibilidad del software
Protección de su inversión
La compatibilidad con las bibliotecas de procesamiento de imágenes y los componentes de hardware establecidos garantiza el uso a largo plazo de los sistemas existentes.
Seguridad futura
Máximo control con SDK específicos del fabricante
Rendimiento óptimo gracias a la conexión nativa
Integración individual en el propio entorno de software
Rápido desarrollo con código de muestra y herramientas
Comparación: Interfaces estándar frente a SDK/API específicos del fabricante
| Característica | Interfaces estándar | SDK / API específico del fabricante |
|---|---|---|
| Compatibilidad | Alta (para todos los equipos, sin importar el fabricante) | Solo se puede utilizar con dispositivos del mismo fabricante |
| Costes de integración | Bajos: gracias a la estandarización | Superiores, requiere conocimientos de la arquitectura específica del fabricante |
| Flexibilidad / funciones | Limitado a funciones estandarizadas* | Muy alto: acceso a funciones más profundas y parametrización |
| Viabilidad futura/mantenimiento | Buena disponibilidad a largo plazo gracias a la estandarización | Depende del soporte del fabricante y del mantenimiento del software |
* Incluso dentro de interfaces estandarizadas se pueden integrar funciones específicas de la aplicación. Esto permite realizar personalizaciones sin comprometer la compatibilidad con los sistemas o protocolos existentes.
¿Cuándo se deben seleccionar interfaces estándar o SDK/API específicas del fabricante?
- Las interfaces estándar son ideales para una integración sencilla, una alta compatibilidad y la conexión a soluciones de software existentes de terceros.
- El SDK es la elección correcta cuando se requiere el máximo control, personalización o funciones especiales, como por ejemplo el control directo de sensores o el desarrollo de soluciones de software propias.
