Los microfotosensores tienen amplificadores incorporados y están disponibles en una variedad de configuraciones, con haces de luz modulados, no modulados y polarizados. Se utilizan para proporcionar detección o posicionamiento preciso y estable de materiales, componentes o conjuntos. Algunos tienen conectividad integrada, como IO-Link y clasificaciones ambientales IP 67.
Los usos de los microfotosensores incluyen equipos de fabricación de precisión en fábricas de Industria 4.0, manipulación de obleas en semiconductor operaciones de fabricación y detección por fotopletismografía (PPG) de la oxigenación de la sangre (SpO2) en oxímetros de pulso.
Estas preguntas frecuentes revisan varios diseños de microfotosensores y cómo se optimizan para aplicaciones específicas.
Los microfotosensores de ranura transmisivos detectan la presencia de un objeto cuando pasa a través de la ranura o abertura e interrumpen el haz de luz del emisor. Además del reconocimiento de objetos, estos sensores pueden utilizarse para un posicionamiento preciso de objetos. Los ejes ópticos del emisor y receptor son fijos, simplificando la instalación. Estos sensores están disponibles en una amplia gama de configuraciones y tipos de conectores (Figura 1 y XNUMX).
Los microfotosensores de barrera constan de unidades emisoras y receptoras separadas. Funcionan según el mismo principio de interrupción del haz que los sensores de ranura, pero el emisor y el receptor pueden colocarse muy separados y son adecuados para aplicaciones que exigen largas separaciones de detección. La alineación adecuada del emisor y el receptor es fundamental cuando se utilizan estos sensores.
Los microfotosensores reflectantes, a veces llamados sensores de reflexión difusa, incluyen el emisor y el receptor en el mismo módulo. Cuando un objeto ingresa al área de detección, la luz se refleja hacia el receptor. Algunos microfotosensores reflectantes están diseñados con la capacidad de reconocer marcas impresas en el embalaje. Los sensores reflectantes limitados son diseños especiales optimizados para funcionar en presencia de objetos de fondo que, de otro modo, podrían provocar un rendimiento de detección inestable.
Los microfotosensores retrorreflectantes están diseñados para aplicaciones que necesitan largas distancias de detección. El emisor y el receptor están en módulos separados y requieren alineación para un funcionamiento adecuado. Cuando un objeto pasa a través del haz de luz del emisor, impide que la luz llegue al receptor y es detectado. La necesidad de una alineación precisa del emisor y el receptor dificulta lograr una alta precisión con este tipo de sensor.
Oxímetro de pulso
Un oxímetro de pulso utiliza las diferentes características de absorción de luz de la hemoglobina oxigenada (HbO2) y la hemoglobina desoxigenada (RHb) en longitudes de onda de luz específicas. Se ha implementado un oxímetro de pulso utilizando dos LED, un LED rojo de 660 nm y un LED IR de 940 nm, y un receptor de fotodiodo que opera en una configuración reflectante en un fotomicrosensor altamente integrado.
El sensor funciona en tres etapas. Primero, se pulsa el LED rojo y se mide la señal de retorno; a continuación, se pulsa el LED IR y se mide la señal de retorno; Finalmente, la señal de fondo se mide con ambos LED apagados para excluir interferencias de fuentes de luz extrañas. La función de detección está segmentada en cuatro fotodiodos que se pueden multiplexar en dos o cuatro canales ópticos separados conectados al bloque de procesamiento de señales analógicas, según los requisitos de diseño (Figura 3).
Manipulación de obleas
A veces, incluso los microsensores son demasiado grandes. En una fábrica automatizada de obleas de semiconductores, las obleas se mueven entre máquinas de procesamiento en cápsulas unificadas de apertura frontal especializadas (FOUPS). Cuando un robot manipulador coloca las obleas en el FOUPS, es posible que estén desalineadas, algunas ranuras pueden estar vacías o algunas ranuras pueden contener varias obleas. El manipulador del robot que recibe el FOUPS debe identificar obleas faltantes, desalineadas o múltiples. De lo contrario, las costosísimas obleas pueden dañarse y provocar importantes pérdidas económicas.
Las obleas del FOUPS tienen sólo unos pocos milímetros de grosor y el fotomicrosensor de identificación de las obleas debe ser extremadamente fino. Para esta aplicación, un microfotosensor convencional con amplificador incorporado es demasiado grande. Se han desarrollado microfotosensores especializados con un módulo amplificador externo. Estos sensores de barrera constan de unidades transmisoras y receptoras de 1.5 mm de espesor conectadas al módulo amplificador con cables flexibles (Figura 4 y XNUMX). Cuando se instalan en un efector final manipulador de obleas, pueden identificar de forma rápida y confiable ranuras correctamente llenas, obleas inclinadas y obleas duplicadas.
Resumen
Los microfotosensores tienen amplificadores incorporados y están disponibles para una amplia gama de aplicaciones. Se utilizan principalmente para detección y posicionamiento de objetos, pero hay diseños personalizados disponibles para aplicaciones especializadas como oxímetros de pulso y equipos de manipulación de materiales en fábricas de semiconductores.
Referencias
Diseño y fabricación de un sensor delgado y microóptico para creación rápida de prototipos, sensores MDPI
Microsensores fotoeléctricos, Panasonic
Fotomicrosensores, Omron
Módulo de sensor óptico PPG con emisores rojos/IR integrados y AFE, dispositivos analógicos
Mapeo fiable de obleas, Balluff