Capteurs photoélectriques
Les capteurs photoélectriques, ou photocellules, émettent un faisceau lumineux qui permet de détecter la présence ou l'absence d'objets ou d'équipements, ainsi que toute modification des conditions d'une surface.
Lorsque le faisceau lumineux émis par un capteur photoélectrique est interrompu ou réfléchi par l’objet, la modification des caractéristiques lumineuses est mesurée par un récepteur, de telle sorte que l'objet ou la surface cible est reconnu. L'usage de capteurs photoélectriques est très répandu dans les secteurs de la fabrication industrielle tels que la manutention, le conditionnement, les aliments et les boissons, le domaine médical et bien d'autres encore.
Ils sont disponibles dans de nombreuses configurations différentes : avec ou sans réflecteur, autonomes, à longue portée, renforcés ou encore compacts. Il existe en outre de nombreuses options de boîtiers et d'accessoires de montage permettant de répondre de façon optimale aux exigences de chaque application. Les capteurs photoélectriques effectuent une grande variété de tâches et certains sont spécialement conçus pour des environnements difficiles.
Les capteurs photoélectriques, également appelés photocellules, émettent un faisceau lumineux qui permet de détecter la présence ou l'absence d'objets ou d'équipements, ainsi que toute modification des conditions d'une surface. Lorsque le faisceau émis est interrompu ou réfléchi par un objet, la modification des caractéristiques lumineuses est mesurée par un récepteur, de telle sorte que l'objet ou la surface cible est reconnu. L'usage de capteurs photoélectriques est très répandu dans les secteurs de la fabrication industrielle tels que la manutention, le conditionnement, les aliments et les boissons, le domaine médical et bien d'autres encore.
Ils sont disponibles dans de nombreuses configurations différentes : avec ou sans réflecteur, autonomes, à longue portée, renforcés ou encore compacts. Il existe en outre de nombreuses options de boîtiers et d'accessoires de montage permettant de répondre de façon optimale aux exigences de chaque application. Les capteurs photoélectriques effectuent une grande variété de tâches et certains sont adaptés à des environnements difficiles.
Image de la série | Nom de la série | Portée en mode barrière (m) | Portée en mode rétroréflectif non polarisé (m) | Portée en mode rétroréflectif polarisé (m) | Portée en mode rétroréflectif polarisé laser (m) | Portée en mode diffus (mm) | Portée en mode suppression d’arrière-plan fixe (mm) | Portée en mode suppression d’arrière-plan réglable (mm) | Type d'émetteur | Matériau du boîtier | Indice de protection | Temps de réponse (μs) | Température de fonctionnement | IO-Link | Détection d'objets transparents |
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Image de la série | Nom de la série QS18 | Portée en mode barrière (m) 20 | Portée en mode rétroréflectif non polarisé (m) 6,5 | Portée en mode rétroréflectif polarisé (m) 3,5 | Portée en mode rétroréflectif polarisé laser (m) 10 | Portée en mode diffus (mm) 600 | Portée en mode suppression d’arrière-plan fixe (mm) 200 | Portée en mode suppression d’arrière-plan réglable (mm) 350 | Type d'émetteur LED et Laser | Matériau du boîtier Plastique | Indice de protection IP67 | Temps de réponse (μs) 600–800 | Température de fonctionnement -20 à +70 °C | IO-Link ✅ OUI | Détection d'objets transparents ✅ OUI |
Image de la série | Nom de la série Q20 | Portée en mode barrière (m) 20 | Portée en mode rétroréflectif non polarisé (m) 6 | Portée en mode rétroréflectif polarisé (m) 4 | Portée en mode rétroréflectif polarisé laser (m) — | Portée en mode diffus (mm) 1500 | Portée en mode suppression d’arrière-plan fixe (mm) 150 | Portée en mode suppression d’arrière-plan réglable (mm) 400 | Type d'émetteur LED | Matériau du boîtier Plastique | Indice de protection IP67 | Temps de réponse (μs) 850–1000 | Température de fonctionnement -20 à +60 °C | IO-Link ✅ OUI | Détection d'objets transparents 🚫 NON |
Image de la série | Nom de la série QS30 | Portée en mode barrière (m) 60 | Portée en mode rétroréflectif non polarisé (m) 12 | Portée en mode rétroréflectif polarisé (m) 8 | Portée en mode rétroréflectif polarisé laser (m) 18 | Portée en mode diffus (mm) 1400 | Portée en mode suppression d’arrière-plan fixe (mm) 600 | Portée en mode suppression d’arrière-plan réglable (mm) 600 | Type d'émetteur LED et Laser | Matériau du boîtier Plastique | Indice de protection IP67 | Temps de réponse (μs) 2000–5000 | Température de fonctionnement -20 à +70 °C | IO-Link 🚫 NON | Détection d'objets transparents ✅ OUI |
Image de la série | Nom de la série T18-2 | Portée en mode barrière (m) 25 | Portée en mode rétroréflectif non polarisé (m) — | Portée en mode rétroréflectif polarisé (m) 6 | Portée en mode rétroréflectif polarisé laser (m) — | Portée en mode diffus (mm) 750 | Portée en mode suppression d’arrière-plan fixe (mm) 200 | Portée en mode suppression d’arrière-plan réglable (mm) — | Type d'émetteur LED | Matériau du boîtier Plastique | Indice de protection IP67, IP68, IP69K | Temps de réponse (μs) 1500–2000 | Température de fonctionnement -40 à +70 °C | IO-Link 🚫 NON | Détection d'objets transparents 🚫 NON |
Image de la série | Nom de la série Q3X | Portée en mode barrière (m) — | Portée en mode rétroréflectif non polarisé (m) — | Portée en mode rétroréflectif polarisé (m) — | Portée en mode rétroréflectif polarisé laser (m) — | Portée en mode diffus (mm) 300 | Portée en mode suppression d’arrière-plan fixe (mm) 200 | Portée en mode suppression d’arrière-plan réglable (mm) — | Type d'émetteur Laser | Matériau du boîtier Métal | Indice de protection IP67, IP68, IP69K | Temps de réponse (μs) 250 | Température de fonctionnement -10 à +50 °C | IO-Link 🚫 NON | Détection d'objets transparents 🚫 NON |
Image de la série | Nom de la série Q2X | Portée en mode barrière (m) 3 | Portée en mode rétroréflectif non polarisé (m) — | Portée en mode rétroréflectif polarisé (m) 3,3 | Portée en mode rétroréflectif polarisé laser (m) — | Portée en mode diffus (mm) — | Portée en mode suppression d’arrière-plan fixe (mm) 50 | Portée en mode suppression d’arrière-plan réglable (mm) 3000 | Type d'émetteur LED et Laser | Matériau du boîtier Plastique | Indice de protection IP67 | Temps de réponse (μs) 600-100 000 | Température de fonctionnement -25 à +50 °C | IO-Link ✅ OUI | Détection d'objets transparents ✅ OUI |
Les capteurs photoélectriques peuvent détecter la présence ou l'absence d'objets ou des changements dans l'état de surface d'une cible. Ils émettent un faisceau lumineux qui est détecté par un élément récepteur. Lorsqu'un objet interrompt ou réfléchit la lumière émise, une sortie s'enclenche et envoie un signal électronique. La plupart des matériaux cibles peuvent être détectés, y compris les matériaux brillants, sombres, clairs ou multicolores. L'usage de capteurs photoélectriques est très répandu dans les secteurs de la fabrication industrielle tels que la manutention, le conditionnement, les aliments et les boissons, le domaine médical et bien d'autres encore.
Les capteurs photoélectriques peuvent avoir une longue portée, être robustes et compacts, et se déclinent en plusieurs portées de détection. Certains nécessitent des émetteurs et des récepteurs séparés, d'autres intègrent un émetteur et un récepteur dans un seul boîtier (avec ou sans réflecteur), tandis que certains sont capables de différencier les cibles des arrière-plans. Ces différentes méthodes de détection sont appelées modes de détection. Il existe en outre de nombreuses options de boîtiers et d'accessoires de montage permettant de répondre de façon optimale aux exigences de chaque application. Ils peuvent effectuer une grande variété de tâches, avoir un temps de réponse ultrarapide et certains sont adaptés à des environnements difficiles.
Des applications différentes nécessitent des approches différentes en matière de détection. Pour répondre aux besoins de ces diverses applications, Banner propose plusieurs modes de détection, dont le mode barrière, rétroréflectif, diffus et suppression d’arrière-plan. La portée de détection, la composition physique de l'objet détecté et l'environnement de fonctionnement des capteurs sont autant de facteurs qui peuvent influencer le choix du mode de détection.
Dans le cas de la détection en mode barrière, l'émetteur et le récepteur du capteur sont logés dans deux unités distinctes. L'émetteur est placé en face du récepteur, de sorte que le faisceau lumineux passe directement de l'émetteur au récepteur. Un objet est détecté lorsqu'il « coupe » ou interrompt la partie utile du faisceau lumineux, appelée faisceau efficace. Selon l'application, la détection en mode barrière est celle qui offre la plus grande fiabilité chaque fois qu'elle peut être implémentée. En effet, la lumière est directement transmise de l'émetteur au récepteur. Ensuite, lorsqu'un objet interrompt le faisceau, la sortie bascule.
- La détection en mode barrière offre un gain de détection beaucoup plus élevé que n'importe quel autre mode de détection (énergie de détection).
- Grande portée de détection
- Conception robuste pour les environnements difficiles
- Détection de position précise
- Détection de petites pièces à l'aide d'opercules
- Insensible à la réflectivité de la surface (la couleur ou la finition de l'objet)
Un capteur rétroréflectif intègre un émetteur et un récepteur dans un seul boîtier Il utilise un réflecteur pour renvoyer la lumière émise vers le récepteur. À l’instar du capteur en mode barrière, il détecte les objets lorsque ceux-ci interrompent ou « coupent » le faisceau efficace. La détection rétroréflective étant un mode de coupure de faisceau, elle ne dépend généralement pas de la réflectivité de l'objet à détecter.
Cependant, la détection peut être faussée par des objets brillants. Pour ces cibles, un capteur rétroréflectif polarisé doit être utilisé pour éviter la fonction proxy. Dans le cas d’une fonction proxy, un objet à la surface brillante renvoie suffisamment de lumière au capteur pour imiter le faisceau photoélectrique renvoyé par le réflecteur, ce qui empêche dès lors la détection de l'objet. Dans un capteur rétroréflectif polarisé, l'émetteur envoie des ondes lumineuses à travers un filtre qui les aligne sur le même plan. Ces ondes lumineuses sont réfléchies par le réflecteur et reviennent vers un filtre à polarisation verticale situé sur le récepteur. Lorsque cette lumière polarisée atteint une cible brillante, la lumière est réfléchie vers le capteur sur le même plan que celui de son émission et est bloquée par le filtre, signalant un faisceau interrompu. Cependant, lorsque la lumière polarisée atteint le réflecteur, elle est dispersée en lumière non polarisée avec des ondes lumineuses sur les plans horizontal et vertical. Une partie de cette lumière passera à travers le filtre du récepteur, permettant au capteur de détecter le réflecteur et de savoir que le faisceau est intact.
Un capteur fonctionnant en mode rétroréflectif constitue une alternative pratique au mode barrière lorsque l'espace est limité ou lorsque les connexions électriques ne peuvent être réalisées que d'un seul côté de l'installation. Les capteurs en mode rétroréflectif ont des portées relativement longues.
- Deuxième gain de détection le plus élevé
- Modèle polarisé disponible pour éviter la fonction proxy en présence d’objets brillants
- Système optique coaxial disponible pour des objets clairs et une grande précision
Les capteurs en mode diffus contiennent l'émetteur et le récepteur dans le même boîtier mais n'utilisent pas de réflecteur. En revanche, ils détectent un objet lorsque la lumière émise est réfléchie par une cible et revient vers eux. Avec un capteur en mode diffus, l'objet est détecté lorsqu'il « fait office » de faisceau, c'est-à-dire que l'objet réfléchit l'énergie lumineuse transmise vers le capteur. Ils sont fortement influencés par la réflectivité des objets cibles, ce qui peut réduire considérablement leur portée. Ces capteurs ne doivent pas être utilisés dans des applications de détection de très petites pièces, de comptage de pièces ni lorsque l'arrière-plan réflectif est proche de l'objet à détecter. Les capteurs en mode diffus sont très pratiques et sont souvent utilisés lorsque les capteurs en mode barrière ou rétroréflectif ne sont pas pratiques.
- Installation aisée
- Aucun réflecteur nécessaire
Le gain de détection élevé du Q2X à suppression d’arrière-plan réglable lui permet de détecter de manière fiable des plaquettes sombres. La séparation minimale entre les objets peut déclencher la mise en place de la plaquette suivante par la machine dès que la précédente est sortie du chemin. De plus, son petit format s'intègre facilement à la machine sans aucune entrave.
- Simplifiez l'installation en réduisant le nombre de composants et le câblage ; aucune cible rétroactive ni aucun récepteur n'est nécessaire.
- Ignorez les objets en arrière-plan grâce à une distance limite réglable, comprise entre 18 mm et 150 mm.
- Détectez des cibles sombres et difficiles grâce à des émetteurs puissants et un gain de détection élevé.
- Détectez des caractéristiques précises grâce à l'émetteur à LED rouge brillante de petite taille ou à un laser de classe 1.
- Évitez les interférences lors de l'installation de plusieurs capteurs à proximité immédiate grâce à l’algorithme d’immunité aux interférences.
Les capteurs à suppression d'arrière-plan (BGS) sont des capteurs de type diffus dont la plage de détection est limitée et qui ne tiennent pas compte des objets situés au-delà de cette plage. Il existe deux types de capteurs à suppression d'arrière-plan : fixe et réglable. Les deux types utilisent la triangulation pour déterminer le point ou la distance limite, ce qui permet au capteur d'ignorer tout ce qui se trouve au-delà de ce point. Le gain de détection disponible à l'intérieur du champ de détection fixe est généralement élevé, ce qui permet de détecter des surfaces peu réfléchissantes. Un capteur à suppression d'arrière-plan peut souvent détecter une cible sombre sur un arrière-plan blanc, à condition que l'arrière-plan se trouve au-delà du point limite du capteur.
- Il détecte les objets jusqu'à une distance de détection définie.
- Il ignore les objets en arrière-plan.
- Il est peu sensible aux couleurs.
Le gain de détection est une mesure de la quantité d'énergie lumineuse détectée par le récepteur. Un capteur a besoin d'un gain de détection de 1 pour que sa sortie soit activée ou désactivée. Toutefois, les contaminants présents dans l'environnement de détection, tels que la saleté, la poussière, la fumée et l'humidité, peuvent affaiblir le signal. Par conséquent, un gain de détection plus important est nécessaire pour recevoir un signal valide. Le gain de détection peut être considéré comme l'énergie de détection supplémentaire disponible pour surmonter cet affaiblissement.
Un diagramme des gains de détection indique la quantité d'énergie lumineuse disponible à une distance donnée. Plus l'environnement est pollué, plus le gain de détection devra être élevé pour compenser l'atténuation du signal. Les graphiques sont logarithmiques, ce qui permet d'avoir un aperçu précis des données variant de plusieurs ordres de grandeur. Chaque graduation secondaire augmente d'un facteur 1, et chaque graduation principale d'un facteur 10. Par exemple, en partant de l'origine et en remontant l'axe Y, les graduations du graphique représentent 1, 2, 3, etc. Une fois que la graduation atteint 10, les graduations représentent 10, 20, 30, etc. Lorsque la graduation atteint 100, les graduations représentent 100, 200, 300, etc.
Les capteurs photoélectriques sont disponibles avec un large choix de faisceaux de détection, y compris des LED visibles, des LED infrarouges, des LED infrarouges à grande longueur d'onde et des lasers, tous associés à des avantages qui leur sont propres. Les applications étant rarement les mêmes, le choix du type de faisceau et de sa forme varie d'une application à l'autre. Banner propose une gamme complète de capteurs photoélectriques conçus pour répondre aux exigences de détection les plus difficiles.
LED visibles
Les LED visibles facilitent l'alignement et la mise en place d'un capteur, car le faisceau visible fournit un point sur la cible. Le rouge est la couleur la plus courante pour les capteurs photoélectriques, car les diodes rouges sont peu coûteuses à fabriquer et les photodétecteurs des récepteurs sont particulièrement sensibles à la lumière rouge.
Les matériaux réagissent différemment aux différentes longueurs d'onde lumineuse. Un certain matériau peut absorber une longueur d'onde lumineuse et en réfléchir une autre, ou le contraste entre deux couleurs est faible. Dans ce cas, l'utilisation d'une LED de couleur différente, par exemple bleue, peut être une solution simple au problème.
LED infrarouges
Les LED infrarouges (IR) sont invisibles à l'œil humain mais sont très efficaces lorsqu’il s’agit de produire de la lumière. Cette efficacité peut aider les capteurs IR à voir plus loin que ceux équipés de LED visibles. Cependant, comme le faisceau est invisible, l'alignement est parfois plus difficile.
LED infrarouges à grande longueur d'onde
En règle générale, les capteurs photoélectriques ne détectent pas l'eau, car elle est transparente à la lumière dans le spectre visible. Heureusement, l'eau absorbe efficacement la longueur d'onde spécifique de 1450 nm, ce qui permet sa détection. Certains capteurs Banner utilisent des LED infrarouges de grande longueur d'onde (LIR) fonctionnant à 1450 nm pour détecter les liquides contenant de l'eau, tout en ignorant (en traversant) les récipients transparents ou opaques.
Laser
De nombreux capteurs Banner utilisent des lasers pour la taille du faisceau émis. Les lasers utilisent un faisceau de petite taille, ce qui permet d'obtenir une plus grande précision, idéale pour la détection d'objets ou de caractéristiques de très petite taille. Ce faisceau reste très étroit, même sur de grandes distances, ce qui permet une détection très précise à plus grande distance.
La forme du faisceau représente la limite au sein de laquelle le capteur réagira à une cible. En mode barrière, le récepteur peut se trouver n'importe où à l'intérieur de cette forme et détectera la lumière émise par l'émetteur. En mode rétroréflectif, la forme du faisceau dépend du réflecteur utilisé. Un réflecteur plus petit réfléchira moins de lumière, ce qui se traduira par une portée plus faible et une forme de faisceau plus étroite. En mode diffus, la cible doit se trouver à l'intérieur de la forme du faisceau pour être détectée. En mode diffus, la forme du faisceau est créée à l'aide d'une carte blanche 90 %. Dès lors, des cibles de couleurs différentes affecteront la forme du faisceau.
Les capteurs ont également un faisceau efficace, soit la partie « utile » du faisceau lumineux allant de l'émetteur au récepteur. Un objet est détecté lorsqu'il interrompt le faisceau efficace. En mode barrière, le faisceau efficace est établi entre l'émetteur et le récepteur. En mode rétroréflectif, l'émetteur et le récepteur étant logés dans une seule unité, le faisceau efficace est établi entre l'émetteur, le réflecteur et le récepteur.
Applications photoélectriques
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Streamline Labeling Process with a Fixed-Field Sensor
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Accurate Positioning in Medical & Scientific Laboratories
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Dark Wafer Presence Detection
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Preventing Jams in Airport Baggage Retrieval Systems
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Status Indication on Airport Conveyor
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Guidage lumineux des chariots élévateurs
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Jam Detection on a Conveyor with Only AC Power
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Détection fiable de bouteilles en plastique transparent sur un convoyeur
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Solution de guidage de l'opérateur
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Détection de bouteilles jaunes par un capteur à LED bleue [Exemple de réussite]
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Pose d'étiquettes à manchon rétractable à une cadence élevée [Exemple de réussite]
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Hauteur d'empilage des étuis en carton
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Mesure de niveau
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Détection de caractéristiques longue portée
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Comptage des cartes mémoire
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Détection de boîtes de jus
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Load Station Pallet Detection
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Surveillance de film transparent dans une thermoscelleuse
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Évitement de collisions de colis
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Position de bacs dans un multishuttle
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Détection de colle sur les circuits imprimés lors de leur assemblage
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Détection des joints toriques noirs
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Vérification de l'orientation des bouchons
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Détection de pièces noires sur des panneaux de porte noirs
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Détection de petits pains réfrigérés sur un convoyeur multivoie
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Détection et indication de la présence d'une bouteille renversée
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Comptage d'anneaux réfléchissants
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Accumulation en file indienne sur une seule aligneuse
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Indication de blocage de la glissière
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Détection du niveau de remplissage des flacons
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Surveillance des niveaux de barquettes en plastique sur une désempileuse
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Manutention des bagages
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Impression de code de lot/date déclenchée par la détection d'un carton
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Comptage de seringues à l'aide de la suppression d’arrière-plan
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Détection de boîtes de différentes tailles sur un convoyeur
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Détection d'éléments sur un convoyeur alimenté en courant alternatif
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Détection de flacons de médicaments avant remplissage
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Détection de la hauteur d'une pile de pièces métalliques
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Inspection de boîtes à l'aide de détecteurs laser en mode diffus
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Détection de rondelles de caoutchouc sur un bloc moteur
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Vérification des tôles sur une presse à emboutir
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Détection de bouteilles renversées sur une ligne d'embouteillage haute vitesse
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Comptage de barquettes en plastique transparent sur un convoyeur
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Détection de barquettes transparentes à un poste de distribution et remplissage
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Contrôle de la pression de la ligne de barquettes alimentaires transparentes au niveau de la désempileuse
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Cibles sombres et peu contrastées
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Détection des bouteilles en verre ou en plastique PET transparent dans les environnements Washdown
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Détection des bouteilles en PET pour réguler le flux des produits
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Détection de bouteilles transparentes dans un environnement washdown
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Vérification de niveau de remplissage sans contact
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Solutions pour ensacheuse verticale
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Détection d'une déformation d'une planche avec un capteur QS30
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Détection d'un blocage sur le convoyeur
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Comptage des circuits intégrés
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Convoyeur extensible
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Vérification du niveau de remplissage des bouteilles d'eau
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Déclenchement d'inspection lors de l'impression
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Détection de moteurs
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Détection de pièces dans un bol vibrant
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Détection de barquettes en plastique noir à un poste de distribution et remplissage
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Inspection de capsules dans des espaces confinés
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Détection de l'orientation des bouchons
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Détection de disques durs
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Contrôle de l'absence de pralines sur une ligne de conditionnement
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Détection de la présence d'une étiquette
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Contrôle qualité des puces électroniques déposées dans les pochettes d'une bande alvéolée
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Détection des rabats sur les plats surgelés emballés
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Capteurs aseptiques pour la détection de flacons en verre dans un environnement exposé aux produits chimiques corrosifs
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Détection de liquides transparents dans des conditionnements transparents
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Vérification des étiquettes des bouteilles
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Comptage des emballages en carton
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Tri de couleurs
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Détection de panneaux en verre
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Détection d'une fuite de liquide à l'aide d'un détecteur QS18
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Tri du courrier par taille
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Objets sur un convoyeur
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Contrôle du flux de cannettes de soda
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Station d'admission automatique d'un système de tri
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Contrôle qualité de proximité sur la chaîne de montage
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Inspection des bouchons des bouteilles
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Détection des bouchons de flacons de différentes couleurs
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Vérification de positionnement des pièces
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Contrôle des pièces sur le rail d'un distributeur
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Détection de trou fileté
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Suivi des flacons dans un laboratoire clinique automatisé
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Détection de bocaux en verre transparent dans la zone de lavage des contenants de produits alimentaires
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Détection d'emballages alimentaires en plastique transparent dans un environnement soumis à des conditions d'hygiène strictes
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Détection d'emballages réfléchissants sur un convoyeur
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Packaging Frozen Dinners on a Cartoner
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Car-wash
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Cibles transparentes et réfléchissantes
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Détection de position de véhicules dans un car-wash automatique présentant des conditions extrêmes
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Comptage précis des flacons transparents dans le secteur pharmaceutique
Ressources
La nouvelle brochure Solutions de détection photoélectrique explore les différents types de capteurs Banner et explique comment choisir celui qui convient le mieux à votre application, qu’il s’agisse du comptage d’objets, du contrôle qualité, de la présence ou de l’absence d’objets ou d’autres besoins d’automatisation.