Ajustando una fibra de detección de color Keyence CZ-V21AP con cabezal CZ-H32

En un proyecto reciente hemos tenido la necesidad de colocar un sensor para distinguir entre varios tipos de piezas a través de su color. Las piezas tenían formas similares pero su acabado superficial era plástico verde o azul, o metálico brillante. El sensor elegido para realizar esta función fue una fibra óptica de Keyence, compuesta por un amplificador referencia CZ-V21AP y un cabezal referencia CZ-H32. En esta entrada voy a explicar, a modo de guía, cómo he realizado la configuración y su calibración.

Imagen del amplificador (disculpad la mala calidad de las fotos)

Imagen del cabezal

El folleto de instrucciones que acompaña la fibra tiene toda la información necesaria de manera muy esquemática y deberemos leerla con detenimiento. Lo primero es verificar que tenemos el cabezal montado dentro de los parámetros que especifica el fabricante. Para mi ejemplo, el cabezal CZ-H32 debe estar a una distancia de entre 50 a 95 mm, siendo la idónea 70 mm. La fibra por la que viajará la luz no de debe tener en ningún punto una curvatura menor de 25 mm (cuanto mayor sea el radio de curvatura mejor, ya que tendremos menos pérdidas). También deberemos tener en cuenta que no debe haber excesiva iluminación ni debe incidir directamente ninguna fuente de luz, colocando si es necesario algún elemento que ampare la zona de detección. Debemos escapar de realizar la detección en bordes o zonas poco definidas. Por último, como uno de los acabados que debo detectar es metálico brillante, el fabricante aconseja girar el cabezal unos 15º.

Captura del manual de instrucciones de Keyence

Nota: En la página web de Keyence tenemos disponibles los manuales de sus productos, aunque es necesario registrarse previamente.

Con nuestra fibra correctamente montada y cableada ya estamos en condiciones de realizar su configuración. El primer paso que deberemos dar es borrar cualquier configuración previa del amplificador. Para ello deberemos mantener pulsado el botón MODE mientras pulsamos cinco veces el botón SET. A continuación nos preguntará una confirmación, con las flechas cambiamos de no a yes y volvemos a pulsar MODE. Al cabo de unos segundos el amplificador de la fibra estará con sus parámetros por defecto.

El amplificador nos permite elegir entre varios modos de detección: color (C), color más intensidad (C+I) o intensidad solamente (Super I). Para mi aplicación la intensidad de luz no es relevante, por lo que seleccionaré el modo color. También es importante el tiempo de respuesta, que en mi caso, ya que la alimentación de piezas es manual, será la más lenta (modo Super), que me garantiza la evaluación en menos de 8 ms. Para aplicaciones donde las piezas fuesen alimentadas más rápidamente podríamos tener evaluaciones en modos más veloces de hasta 200 microsegundos. La calibración la podemos hacer para cada color individualmente (1-P) o para distinguir entre dos colores (2-P). Existe un tercer método denominado Pinpoint que es como el individual (1-P) pero más estricto. Por último, si la cantidad de luz que recibimos es excesiva se puede activar una atenuación.

De todas estas opciones de configuración no me queda muy claro, a priori, cual es la más adecuada para mi aplicación. En el manual echo de menos ejemplos concretos de utilización de la fibra y tampoco los he encontrado en la web de Keyence. Así que, al final, el seleccionar una configuración que funcionase se ha hecho por ensayo y error.

Después de varias pruebas me he decantado por la siguiente configuración, seleccionable de la siguiente manera:

1. Pulsar MODE durante al menos tres segundos; con esto entraremos en el menú.
2. Ahora nos preguntará si queremos el menú fácil (easy) o completo (full). Con las flechas seleccionaremos Full y pulsaremos MODE.
3. Estamos ahora seleccionando el modo de detección. Con las flechas seleccionamos Col y pulsamos MODE.
4. Tenemos que elegir el tiempo de respuesta. La opción a seleccionar aquí será Supr y pulsamos MODE.
5. El comportamiento de las salidas digitales se configura aquí. Como queremos que den señal cuando detecten el color correspondiente seleccionamos no (contacto normalmente abierto) y pulsamos MODE.
6. Esta opción nos permite temporizar la salida, pero no es necesario, por lo que seleccionamos tOff y pulsamos MODE.
7. Deshabilitamos la función de ahorro de energía seleccionado Off y pulsamos MODE.
8. El modo de calibración será 1-P, pulsamos MODE.
9. Y finalmente desactivamos la atenuación seleccionando Off y pulsando MODE.

Ya está el amplificador configurado, nos falta hacer la calibración para cada tipo de pieza. Para ello cogemos una pieza y la colocamos en la posición de detección. Pulsando en el amplificador MODE más las flechas seleccionamos la salida digital que le queramos asignar a ese color. Pulsando SET registraremos el color de esa pieza como referencia para la activación de la salida. Si es posible pasar por delante del cabezal más superficie de detección, podemos mantener pulsado SET mientras lo hacemos, para que queden registradas las posibles distintas tonalidades de color, pero hay que ser cuidadoso de no interrumpir en ningún momento el haz de la fibra con la mano o que no haya durante este proceso delante de la fibra una superficie que no corresponda con la zona a evaluar, ya que quedaría registrada. Cada vez que repitamos esta operación se borrará la calibración previa para la salida seleccionada.

Repetimos los pasos anteriores con una pieza de cada color, siendo cuidadosos de seleccionar la salida correspondiente.

Con esto tenemos una primera calibración. Ahora la idea es ir pasando la mayor cantidad de piezas posible por delante del cabezal, verificando que siempre se active la salida correcta. En caso de que alguna pieza no sea detectada y que la pieza en sí no presente un defecto, deberemos realizar un ajuste manual. Para ello seleccionamos la salida correspondiente a esa pieza y nos fijamos en la pantalla del amplificador. El número de la parte superior (en rojo) indica, en porcentaje, cuanto se parece el color que está detectando al color de referencia. Debajo, en verde, está el valor de umbral (también en porcentaje) a partir del cual se activa la salida. Lo que debemos hacer es con la flechas del amplificador ir bajando el valor de umbral hasta que sea inferior al valor leído.

En mi aplicación, usando unas veinte piezas de cada color conseguí una calibración efectiva. La pieza metálica fue la más fiable, con el primer ajuste no volví a tener problemas. Con las piezas plásticas azules y verdes tuve que hacer algún reajuste manual.

Una vez realizada la calibración, el funcionamiento de la fibra ha sido impecable. La única pega que le puedo poner es que dar con la configuración más adecuada puede ser un poco laborioso.

Como siempre, agradeceré cualquier comentario.