Resolución de los problemas de detección de bordes de ataque en la manipulación de materiales con sensores de haz extensivo

Actualmente las instalaciones de manipulación de materiales se enfrentan al difícil desafío de procesar una amplia gama de paquetes a mayor velocidad, manteniendo al mismo tiempo una alta precisión de detección. Las operaciones de comercio electrónico lo manejan todo, desde finos sobres hasta voluminosas cajas irregulares, y esta variedad de paquetes crea verdaderos quebraderos de cabeza en la detección. Los sensores tradicionales de haz estrecho no pueden seguir el ritmo de esta diversidad de forma fiable. Cuando los sistemas de detección no detectan los paquetes o activan falsas alarmas, se pierden envíos, se producen errores de encaminamiento y disminuye el rendimiento.

Este artículo explica por qué la detección de haz estrecho tiene dificultades en las aplicaciones de manipulación de materiales, explica cómo la tecnología retrorreflectante de haz ancho resuelve estos problemas y explica los pasos prácticos para implementar el sensor retrorreflectante de haz ancho B25 de Banner Engineering en entornos de clasificación automatizada.

Desafíos de la detección de envases en la manipulación de materiales

Los sensores retrorreflectantes funcionan enviando un haz de luz desde el sensor a un reflector, que hace rebotar la luz directamente de vuelta al receptor del sensor. Cuando un objeto pasa entre el sensor y el reflector, bloquea la luz devuelta, activando una señal de detección. Esta tecnología funciona de forma fiable en muchas aplicaciones industriales porque solo requiere una ubicación de montaje para el sensor, con el reflector colocado en posición opuesta en el bastidor del transportador.

El desafío se presenta con el ancho del haz. Los sensores retrorreflectantes tradicionales de haz estrecho crean un punto de detección focalizado, normalmente de unos pocos milímetros de ancho. Si bien esta precisión funciona bien para paquetes consistentes, crea problemas en la manipulación de materiales, donde las instalaciones procesan desde finos sobres hasta voluminosas cajas irregulares, a menudo con posiciones y condiciones variables.

Los haces estrechos plantean varios problemas de detección. Los paquetes no centrados pueden interrumpir solo parcialmente el haz, lo que provoca señales débiles o incoherentes. Los artículos con agujeros, roturas o solapas abiertas pueden permitir que el haz pase sin obstrucciones, incluso cuando un paquete está claramente presente. Los objetos pequeños, como sobres o sobres planos, pueden pasar completamente desapercibidos por la estrecha zona de detección, especialmente cuando se desplazan por el borde de la cinta.

Las propias cintas transportadoras contribuyen a los problemas de detección. Las costuras de la cinta, las variaciones de la superficie y el aleteo normal de la cinta pueden desencadenar señales falsas positivas, lo que dificulta la distinción entre los paquetes reales y las irregularidades de la cinta. Factores ambientales como la acumulación de polvo en los sensores y reflectores degradan gradualmente el rendimiento, mientras que las fluctuaciones de temperatura afectan a la sensibilidad de los sensores.

Estas limitaciones se manifiestan en forma de detecciones fallidas, falsos disparos y una reducción del rendimiento del sistema. En los sistemas de clasificación automatizados, incluso las pequeñas incoherencias de detección se convierten en importantes trastornos operativos. Los falsos disparos provocan paradas innecesarias del sistema, mientras que las detecciones erróneas envían los paquetes a destinos incorrectos, lo que genera costos de manipulación adicionales y problemas de atención al cliente.

La limitación fundamental es que los sensores de haz estrecho crean un único punto de detección en aplicaciones que se benefician de la cobertura de área. Las operaciones de manipulación de materiales en el mundo real exigen capacidades de detección más sólidas que puedan manejar diversos tipos de paquetes y condiciones de posicionamiento de forma fiable.

Tecnología retrorreflectante de haz extensivo: un enfoque mejor

La detección retrorreflectante de haz ancho aborda las limitaciones fundamentales de la detección de haz estrecho ampliando el área de detección al tiempo que mantiene la fiabilidad y simplicidad de la tecnología retrorreflectante. Un ejemplo es el sensor retrorreflectante de haz extensivo B25 de Banner Engineering, como se muestra en la figura 1.

Figura 1: Sensor retrorreflectante de haz extensivo B25 de Banner Engineering con indicadores LED y botón TEACH (amarillo redondo). (Fuente de la imagen: Banner Engineering)

El sensor retrorreflectante de haz ancho B25 crea una zona de detección de 25 mm de ancho en lugar de la detección puntual estrecha de los sensores tradicionales. Esta zona de cobertura ampliada significa que los paquetes no necesitan estar colocados con precisión para activar una detección fiable. Tanto si el paquete está centrado en la cinta transportadora como si está colocado hacia uno de los bordes, el haz ancho proporciona una cobertura de detección uniforme, como se demuestra en la Figura 2 con sobres y bolsas de polietileno muy finos.

Figura 2: Sensor de haz ancho B25 que detecta buzones finos con una cobertura de haz de 25 mm. (Fuente de la imagen: Banner Engineering)

Este método es especialmente útil en el caso de envases con agujeros, roturas o bordes irregulares. Mientras que un haz estrecho podría pasar a través de un hueco en un paquete dañado, la cobertura de haz ancho hace que sea mucho más probable que alguna parte del paquete bloquee suficiente luz para activar la detección. El sensor puede detectar con fiabilidad objetos de hasta 3 mm en cualquier punto del área de detección de 25 mm, lo que lo hace eficaz tanto para sobres pequeños como para paquetes de mayor tamaño. La figura 3 ilustra esta capacidad con un contenedor que tiene aberturas que permitirían el paso de un haz estrecho sin ser detectado.

Figura 3: Detección de objetos con agujeros y formas irregulares mediante el sensor de haz extensivo B25. (Fuente de la imagen: Banner Engineering)

Ventajas de rendimiento en el mundo real gracias a las funciones de aprendizaje inteligente

La B25 incluye funciones de aprendizaje adaptativo que se ajustan automáticamente a las condiciones del transportador. El sensor puede aprender a distinguir entre las características normales de la cinta y los paquetes reales. Esto ayuda a filtrar los falsos disparos de las costuras de la correa, las variaciones de la superficie y el movimiento normal de la correa. El sistema optimiza automáticamente los umbrales de detección en función del entorno operativo.

En aplicaciones de cinta transportadora, la detección de haz ancho del B25 proporciona una detección más fiable del borde de ataque, independientemente de la forma o posición del paquete. Esto se traduce en un mejor control de los tiempos de las operaciones de desvío y en un encaminamiento más preciso de los paquetes en los sistemas de clasificación.

Las capacidades de aprendizaje ayudan a mantener el rendimiento a lo largo del tiempo adaptándose a cambios ambientales como la acumulación de polvo o las variaciones de temperatura. Esto reduce la necesidad de recalibración frecuente y ayuda a mantener una fiabilidad de detección constante en entornos industriales exigentes.

Con tiempos de respuesta inferiores a 0.5 ms y una construcción de grado industrial (clasificación IP67, rango de funcionamiento de -30 °C a +60 °C), la B25 maneja operaciones de alta velocidad a la vez que resiste los duros entornos de manipulación de materiales.

Implantación de sensores B25 en sistemas de manipulación de materiales

La instalación de los sensores B25 en sistemas de manipulación de materiales requiere unos sencillos pasos de instalación y configuración que se basan en prácticas industriales estándar.

Empiece por colocar correctamente los sensores. Monte el B25 de forma que quede orientado perpendicularmente al reflector, teniendo en cuenta el ancho del transportador y el rango de alturas de los paquetes que necesitan detección. El sensor funciona eficazmente hasta 2 m del reflector, lo que ofrece flexibilidad de posicionamiento para diferentes configuraciones del transportador.

El reflector adecuado para la mayoría de las aplicaciones es el reflector cuadrado BRT-51X51BM, que funciona bien para la mayoría de las configuraciones de manipulación de materiales. Asegúrese de que tanto el sensor como el reflector están bien montados para evitar problemas de alineación inducidos por las vibraciones.

El proceso de configuración está diseñado para ser sencillo. Para aplicaciones básicas, el botón TEACH integrado con gráfico de barras LED proporciona información clara sobre los ajustes actuales. El TEACH estático funciona bien cuando los tipos de envase y las condiciones de la cinta transportadora son constantes, mientras que el TEACH dinámico se adapta mejor a aplicaciones mixtas con envases y características de cinta variables. El cuadro de configuración de la Figura 4 muestra la gama completa de opciones de configuración disponibles a través de la interfaz del botón TEACH.

Figura 4: Opciones de configuración del sensor de haz extensivo B25 mediante el botón TEACH y los indicadores LED. (Fuente de la imagen: Banner Engineering)

Para los sensores montados en lugares de difícil acceso, la opción de programación de entrada remota permite la configuración a través de las conexiones del cableado mediante secuencias de impulsos sencillas.

El sensor B25 se integra fácilmente en los sistemas de control existentes mediante salidas discretas estándar. El conector M12 de 4 pines proporciona alimentación, salidas discretas y comunicación IO-Link en una sola conexión. Para las instalaciones que ya utilizan la infraestructura IO-Link, el sensor B25 puede proporcionar diagnósticos mejorados y datos de supervisión en tiempo real.

Banner proporciona archivos de instrucciones complementarias (AOI) para los PLC Allen-Bradley de Rockwell, que pueden simplificar la integración y proporcionar acceso a las funciones avanzadas de los sensores a través de los entornos de programación existentes.

La mayoría de las instalaciones se pueden realizar con herramientas de montaje y conexiones eléctricas industriales estándar, lo que convierte al sensor de haz extensivo B25 en una práctica opción de actualización para las aplicaciones existentes de sensor de haz estrecho.

Conclusión

La tecnología de detección retrorreflectante de haz ancho resuelve los problemas de detección a los que se enfrentan los sensores de haz estrecho en diversos entornos de envasado. El área de cobertura de 25 mm del sensor de haz ancho B25 detecta con fiabilidad objetos de hasta 3 mm independientemente de su posición, gestiona paquetes con orificios y bordes irregulares y se adapta automáticamente a las características de la cinta. Para las operaciones de manipulación de materiales que se enfrentan a detecciones erróneas y falsos disparos, el sensor B25 ofrece una mayor fiabilidad al tiempo que mantiene la sencillez de la tecnología retrorreflectante tradicional.