חיישני מיקרו צילום כוללים מגברים מובנים וזמינים במגוון תצורות, עם קרני אור מאופנן, לא מאופנן ומקוטב. הם משמשים כדי לספק חישה או מיקום מדויקים ויציבים של חומרים, רכיבים או מכלולים. לחלקם יש קישוריות משולבת, כמו דירוגי סביבה IO-Link ו-IP 67.
השימושים בחיישני צילום מיקרו כוללים ציוד ייצור מדויק במפעלי Industry 4.0, טיפול בפרוסים ב סמיקונדקטור פעולות ייצור, וזיהוי photoplethysmography (PPG) של חמצון דם (SpO2) במדדי דופק.
שאלות נפוצות זו סוקרות עיצובים שונים של חיישני צילום וכיצד הם מותאמים ליישומים ספציפיים.
חיישני מיקרו צילום בעלי חריץ העברה מזהים נוכחות של עצם כשהוא עובר דרך החריץ, או הצמצם, וקוטעים את אלומת האור מהפולט. בנוסף לזיהוי עצמים, חיישנים אלו יכולים לשמש למיקום מדויק של עצמים. הציר האופטי של הפולט והמקלט קבועים, מה שמפשט את ההתקנה. חיישנים אלו זמינים במגוון רחב של תצורות וסוגי מחברים (איור 1).
חיישני מיקרו צילום באמצעות אלומה מורכבים מיחידות פולט ומקלט נפרדות. הם פועלים על אותו עיקרון של הפסקת קרן כמו חיישני חריצים, אך ניתן למקם את הפולט והמקלט רחוק זה מזה ומתאימים ליישומים הדורשים הפרדות חישה ארוכות. יישור נכון של הפולט והמקלט הוא קריטי בעת שימוש בחיישנים אלה.
חיישני מיקרו צילום מחזירי אור, הנקראים לפעמים חיישנים מפוזרים, כוללים את הפולט והמקלט באותו מודול. כאשר חפץ נכנס לאזור החישה, האור מוחזר למקלט. כמה חיישני מיקרו צילום מחזירי אור מתוכננים עם היכולת לזהות סימונים מודפסים על האריזה. חיישנים רפלקטיביים מוגבלים הם עיצובים מיוחדים המותאמים לפעול בנוכחות אובייקטים ברקע שעלולים לגרום לביצועי חישה לא יציבים.
חיישני מיקרו צילום רטרו-רפלקטיביים מיועדים ליישומים הזקוקים למרחקי חישה ארוכים. הפולט והמקלט נמצאים במודולים נפרדים ודורשים יישור לפעולה תקינה. כאשר חפץ עובר דרך אלומת האור מהפולט, הוא חוסם את האור מלהגיע למקלט ומתגלה. הצורך ביישור מדויק של הפולט והמקלט מקשה על דיוק גבוה עם חיישן מסוג זה.
אוקסימטר דופק
אוקסימטר דופק משתמש במאפייני ספיגת האור השונים של המוגלובין מחומצן (HbO2) והמוגלובין חסר חמצן (RHb) באורכי גל ספציפיים של אור. אוקסימטר דופק יושם באמצעות שתי נוריות LED, LED אדום 660 ננומטר ו-LED IR 940 ננומטר, ומקלט פוטודיודה הפועל בתצורה רפלקטיבית בחיישן מיקרו צילום משולב במיוחד.
החיישן פועל בשלושה שלבים. ראשית, הנורית האדומה מפעימה, ואות ההחזרה נמדד; לאחר מכן, נורית ה- IR מופעמת, ואות ההחזרה נמדד; לבסוף, אות הרקע נמדד כששתי נוריות ה-LED כבויות כדי למנוע הפרעות ממקורות אור זרים. פונקציית החישה מפולחת לארבע פוטודיודות הניתנות לריבוי לשניים או ארבעה ערוצים אופטיים נפרדים המחוברים לבלוק עיבוד האות האנלוגי, בהתאם לדרישות התכנון (תרשים 3).
טיפול בפרוסות
לפעמים אפילו חיישני מיקרו גדולים מדי. בפאב אוטומטי של פרוסות מוליכים למחצה, הפרוסים מועברים בין מכונות עיבוד בתרמילים מאוחדים הנפתחים חזיתית מיוחדים (FOUPS). כאשר פרוסים מונחים ב-FOUPS על ידי מטפל ברובוט, הם עשויים להיות מיושרים לא נכון, חלק מהחריצים עשויים להיות ריקים או חריצים מסוימים עשויים להכיל פרוסות מרובות. המטפל ברובוט שמקבל את ה-FOUPS צריך לזהות ופלים חסרים, לא מיושרים או מרובים. אחרת, הפרוסים היקרים מאוד עלולים להינזק, וכתוצאה מכך הפסדים כספיים משמעותיים.
עובי הפרוסים ב-FOUPS הוא רק כמה מילימטרים, וחיישן זיהוי הצילום של פרוסות חייב להיות דק במיוחד. עבור יישום זה, חיישן מיקרו צילום רגיל עם מגבר מובנה גדול מדי. פותחו חיישני מיקרו צילום מיוחדים עם מודול מגבר חיצוני. חיישני אלומה זו מורכבים מיחידות משדר ומקלט בעובי 1.5 מ"מ המחוברות למודול המגבר באמצעות כבלים גמישים (איור 4). כשהם מותקנים באפקטור קצה של מטפל רקיק, הם יכולים לזהות במהירות ובאמינות חריצים ממולאים כהלכה, פרוסות מוטות ופלים כפולים.
<br>
סיכום
חיישני מיקרו צילום כוללים מגברים מובנים וזמינים למגוון רחב של יישומים. הם משמשים בעיקר עבור חישת אובייקטים ומיקום, אבל עיצובים מותאמים אישית זמינים עבור יישומים מיוחדים כמו דופק אוקסימטרים וציוד טיפול בחומרים יצרנים מוליכים למחצה.
הפניות
עיצוב וייצור של חיישן דק ומיקרו-אופטי ליצירת אב טיפוס מהיר, חיישני MDPI
חיישנים מיקרו-פוטואלקטריים, פנסוניק
חיישני צילום, אומרון
מודול חיישן אופטי PPG עם פולטי אדום/IR משולבים ו-AFE, התקנים אנלוגיים
מיפוי רקיק אמין, Balluff