Der Standard schlägt zurück

Lichtgitter – Selbst komplexe Messungen bedürfen keiner komplizierten Sensorik. Wo Standard-Sensorik von Einweglichtschranken an ihre Grenzen kommt, hilft eine einfache Lösung weiter.

10. September 2008

Im allgemeinen Automatisierungs-Hype mit komplizierter intensitätsoder konturbasierender Sensorik geraten immer öfter bewährte und qualitativ hochwertige Lösungsansätze der Standard-Sensorik aus dem Blickfeld. Dabei stehen hier vielfältige Lösungen zur Verfügung, die sich im industriellen Einsatz schon dauerhaft bewährt haben. Werden diese aber überhaupt benötigt, wenn mit einer sogenannten eierlegenden Wollmilchsau jede Anforderung und Eventualität abgedeckt ist?

Anhand eines konkreten Beispiels lässt sich diese Frage leicht beantworten. Zur Klärung dient das Einfachste, was die optische Sensorik zu bieten hat – die Einweglichtschranke. Bekanntermaßen wird für komplizierte Messaufgaben eine Vielzahl einzelner Lichtschranken benötigt. Dabei ist nicht nur die Ausrichtung der Sensoren bei der Montage sehr zeitaufwendig, sondern auch die Einrichtung des Systems mit passender Ansteuerung, Auswertung und Verarbeitung der Einzelsignale. Was wäre, wenn mehrere Einweglichtschranken in ein einziges Gehäuse gepackt würden, diese durchtaktet wären, um eine gegenseitige Beeinflussung zu verhindern und die Messergebnisse über eine Standard-Schnittstelle, fertig ausgewertet, zur Verfügung gestellt würden? Das wäre eine leicht zu implementierende, kostengünstige Standard-Sensorik-Komponente.

Standard spart Zeit und Geld

Diese Idee hat der schweizerische Sensorikspezialist Baumer Electric mit ihrem messenden Lichtgitter aus der neuen Lichtgittergeneration SpiderScan realisiert. Die neuen Lichtgitter, mit bis zu 672 Sensoren, sind hoch auflösend und können neben Höhen- oder Konturen-Erfassung auch zur Positionierung, Ein-/Ausgangskontrolle oder Typenerkennung eingesetzt werden. Durch die parallele Anordnung der Lichtschranken ist es unbedeutend, an welcher Stelle sich das Objekt im Messfeldbereich befindet. Am Ende sind die Messergebnisse an allen Positionen gleich. Vorteil: Die Messobjekte müssen nicht aufwendig positioniert werden.

Sollte zur Beurteilung eines Objektes die Erfassung der Höhe oder Breite nicht ausreichen oder sollen die Messobjekte in zwei oder drei Dimensionen anhand ihrer Form beurteilt werden? Auch diese Anforderung wurde bei der Entwicklung bedacht. Alle an der Messung beteiligten Systeme werden über ein einziges Kabel verbunden und sind entsprechend untereinander synchronisiert – das verhindert die gegenseitige Beeinflussung im Mehrsystembetrieb. Bei der Messung auf einem Laufband kann das Lichtgitter zum Beispiel mit einem Drehgeber synchronisiert werden und mittels Zeitnahme auch das Volumen des Objektes bestimmen.

Wird für bestimmte Anwendungen eine höhere Auflösung gefordert sein, kommt die Funktion Doppelabtastung zum Tragen. Hierbei verläuft zwischen den parallelen Strahlen ein weiterer, schräger Strahl. Damit halbiert sich der Strahlabstand in der Mitte des Messfeldes und das Resultat ist eine erhöhte Auflösung von 1,25 Millimeter. Die Funktion Smoothing legt fest, wie viele Strahlen für die Messung des Objekts mindestens unterbrochen sein müssen. So können Gegenstände, die nicht erkannt werden sollen, aus dem Messbereich herausgefiltert werden, oder verschmutzte Teile des Messfeldes ausgeblendet werden.

Pfiffig ist Baumers Ansatz, die Montage des Lichtgitters möglichst einfach zu halten. Aufwendige Ausrichtungs- und Justierungsarbeiten, die bei der Installation von optischen Systemen klassischerweise auftreten, fallen weg. Auch gehören umständliche Signalpegelbetrachtungen oder gar die Ausrichtung mittels Ausrichthilfen der Vergangenheit an. Die Einstellarbeiten werden dadurch vereinfacht, dass im Betrieb zu jeder Sendediode nur jeweils der entsprechende Empfänger aktiviert und eine weitwinklige Abstrahlung des Senders somit möglich und sogar erwünscht ist. Dieser Lichtkegel sichert auch bei starken Erschütterungen einen zuverlässigen Betrieb und je nach Ausführung hilft eine Leuchtdiode oder ein 4-stelliges LED-Display an der Empfangseinheit bei der Ausrichtung von Sender und Empfänger. Um einen einwandfreien Betrieb auch unter rauen Umgebungsbedingungen zu gewährleisten, wie zum Beispiel in der Holzindustrie, ist das System in einem robusten Metallgehäuse verbaut, das der Schutzklasse IP 65 entspricht.

Wie aufwendig ist die Einbindung des Lichtgitters in das Gesamtsystem? Für die Kommunikation zu einer übergeordneten Steuerung gibt es verschiedene standardisierte parallele und serielle Schnittstellen wie RS-422, ein Synchron-Seriel-Interface (SSI) oder eine parallele Schnittstelle – teure Eingangskarten oder Ähnliches werden nicht benötigt. Für die Anpassung der Einheit steht die Parametrier- und Auswerte-Software SpiderView zur Verfügung. Mithilfe des leicht zu bedienenden Windowsbasierten Tools, lassen sich alle Parameter des Lichtgitters individuell und schnell verändern. Unter betriebswirtschaftlichen Aspekten sprechen einige Argumente für das SpiderScan-Konzept. Das Lichtgitter ist kostengünstiger als eine Lösung mit einzelnen Einweglichtschranken, da für die Inbetriebnahme nur eine einmalige Ausrichtung nötig ist und auch eine aufwendige Verkabelung entfällt. Durch die integrierte Auswertung erfolgt die Ausgabe der Messergebnisse direkt per Standard-Schnittstelle, das heißt: Keine umständliche Integration der einzelnen Lichtschranken in das Gesamtsystem, keine Programmierarbeiten für die Auswertung der einzelnen Systeme und nur ein einziger Steuereingang.

A. Bayer, Baumer Electric/csc

Erschienen in Ausgabe: 06/2008