Flexible Lösung in der Ecke

Titelgeschichte

Sensorik – Viele Aufgaben in der Automatisierung und Sicherheitstechnik lassen sich traditionell mit Lichtgittern lösen. Intelligente Visionsensoren bieten jetzt für beide Anwendungsfelder eine platz- und kostensparende hochflexible Alternative.

28. Juni 2012

Ein vielseitig einsetzbares Element vieler Maschinen und Anlagen sind Lichtgitter und Lichtschranken, mit denen sich eine zahlreiche Automatisierungsanwendungen wie auch Sicherheitslösungen umsetzen lassen. Als eine einfach zu bedienende Alternative zum Lichtgitter hat der Sensorik- und Sicherheitstechnikspezialist Sick mit Sitz im südbadischen Waldkirch jetzt zwei Baureihen von leistungsfähigen Infrarot-Visionsensoren vorgestellt, mit denen sich diese Aufgaben besonders flexibel, schnell, platzsparend und kostengünstig lösen lassen.

Die neuen Visionsensoren der Baureihen V300WS und VLC100 arbeiten ähnlich wie ein Reflexions-Lichtgitter, bieten jedoch eine deutlich höhere Flexibilität bei der Gestaltung des Schutzfelds. Die technische Basis der Geräte ist ein Bildverarbeitungssystem bestehend aus einem Infrarot-Sender und einem leistungsfähigen Kamera-Chip mit intelligenter Programmierung sowie einem speziellen Reflektorband, das im Blickfeld des Sensors montiert wird und das Schutzfeld definiert.

Die Kamera erfasst das vom Reflektor zurückgeworfene Infrarotlicht und wertet das resultierende Bild innerhalb weniger Millisekunden aus. Veränderungen im Schutzfeld, wie beispielsweise ein Eingriff mit der Hand in die Gefahrenstelle oder eine überhängende Palette auf einem Fördersystem, können so in kürzester Zeit detektiert werden. Sender, Empfänger und die gesamte Elektronik des Sensors sind in einem einzigen kompakten Gehäuse integriert, dessen charakteristische dreieckige Form eine perfekte Integration der Geräte in die Ecken von Profilrahmen ermöglicht.

Flexible Schutzfeldgestaltung

Zur Definition des Schutzfeldes dient ein robustes selbstklebendes Reflektorband, das exakt auf die erforderliche Länge zugeschnitten werden kann. Das resultierende Schutzfeld endet somit genau dort, wo der Reflektor endet. Totzonen oder unnötige Störungen durch Objekte außerhalb des unbedingt zu überwachenden Bereichs gehören damit der Vergangenheit an. Das Schutzfeld muss dabei zudem nicht zwingend rechteckig sein. Stattdessen kann das Reflektorband auch ungewöhnlichen Konturen folgen, sodass sich beispielsweise auch Rundungen oder Stufen in das Schutzfeld integrieren lassen. Störende Objekte, wie beispielsweise ein Kabelkanal, können so einfach umgangen werden.

Schnelle Installation

Zum Aufbau des flexiblen Systems genügt es, die Kamera so zu platzieren, dass das Reflektorband in ihrem Sichtbereich liegt. Der Blickwinkel der Kamera misst dabei in Längsrichtung ca. 110 Grad, seitlich erfasst das System einen Bereich von etwa 10 Grad nach links und rechts. Den Reflektor sucht die Kamera danach auf Knopfdruck ohne aufwendige Feinjustage selbstständig. Der Sensor kann somit sehr variabel in das Maschinendesign integriert werden, sodass er beispielsweise vor mechanischen Beschädigungen geschützt ist.

Die robuste Oberfläche des Reflektorbandes erlaubt einen dauerhaften Einsatz auch unter rauen Bedingungen. Dies bestätigen Langzeittests, bei denen beispielsweise eine beladene Kiste 10.000-mal über den Reflektor geschoben wurde. Zudem kann das intelligente System mögliche Störungen der Reflektorstruktur, wie beispielsweise Kratzer, ignorieren bzw. von einem zu detektierenden Objekt unterscheiden.

Speziell für die zuverlässige und barrierefreie Absicherung von Arbeitsfenstern an Montage-, Handhabungs- und Industrierobotern, Prüfmaschinen und anderen manuell bedienten Arbeitsstationen mit zyklischem oder sporadischem Eingriff eignet sich das sichere Kamerasystem V300WS, das in der für sicherheitstechnische Einrichtungen typischen Signalfarbe Gelb lackiert ist. Mit dem System lassen sich Lösungen realisieren, bei denen die Sicherheitskategorie 3 bzw. Performance Level PLd nach ISO 138491 oder SIL2 nach IEC 61508 gefordert wird.

Kostengünstige Sicherheitslösung

In vielen Fällen handelt es sich dabei um Anwendungen wie halbautomatische Test-, Prüf- oder Montagemaschinen, bei denen bisher aus Mangel an Alternativen kostenaufwendige und voluminöse Lichtvorhänge der nächsthöheren Sicherheitseinstufung verwendet werden mussten. Hier bietet der V300WS durch die passende Sicherheitsauslegung sowie das innovative Gehäusekonzept eine kostengünstigere Lösung.

Der Sensor kann dabei Fenster bis zu einer Größe von 1,50 Meter x 1,50 Meter absichern. Die Auflösung beträgt wahlweise 20, 24 oder 34 Millimeter. Durch den gleichzeitigen Einsatz von zwei synchronisierten Geräten lässt sich die Schutzfeldgröße auf 3Meter x 1,50Meter verdoppeln. Zudem ermöglichen zwei über Eck montierte V300-Kameras die ergonomisch optimierte Gestaltung eines barrierefreien abgesicherten Arbeitsplatzes. Die beiden Kamerasysteme synchronisieren sich dabei automatisch.

Eine Lösung für viele Standard-Aufgaben in der Automatisierung bieten dagegen die im typischen Sick-Blau gehaltenen 2DLichtgitter der Baureihe VLC100 mit Auflösungen von sechs bis 18 Millimeter. Eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten für diese Sensoren ergibt sich zum Beispiel in der Intralogistik. So muss etwa bei der Übergabe von Paletten von einer festen zu einer anfahrenden Transporteinheit oder umgekehrt sichergestellt werden, dass der Spalt zwischen beiden Einheiten auf der ganzen Höhe frei ist, damit bei der Übergabe der Last weder die Ladung verrutschen noch eine Palette verklemmen kann. Um eine Kollision zu vermeiden, muss der Spalt daher zuverlässig überprüft werden. Die Anforderungen an die Genauigkeit liegen hier bei etwa 15 Millimeter.

Im Vergleich zum sicheren Kamerasystem V300 lassen sich mit dem VLC100 deutlich größere Bereiche absichern. So liegen die maximal möglichen Felddimensionen hier bei 2,00 Meter x 2,00 Meter. Eine solche Spaltüberwachung war bisher in der Regel nur mit herkömmlichen Lichtgittern möglich, bei denen sich allerdings die richtigen Längen der Sende- und Empfängereinheiten nicht immer optimal entsprechend der Applikation einrichten lassen. Auch hier bietet das neue System eine flexibel einsetzbare Alternative mit einer Vielzahl neuer Anwendungsmöglichkeiten.bt z

AUF EINEN BLICK

- Die Visionsysteme VLC100 und V300 WS von Sick sind eine flexible und kostengünstige Alternative zum Einsatz von Lichtgittern in der Automatisierungs- und Sicherheitstechnik.

- Die kamerabasierte Lösung erlaubt eine sehr flexible Gestaltung des überwachten Bereichs.

- Das kompakte Gehäuse ermöglicht die geschützte und platzsparende Montage in einer Ecke.

- Die intuitive Ein-Knopf-Bedienung sowie die automatische Ausrichtung vereinfachen die Inbetriebnahme.

Erschienen in Ausgabe: 05/2012