Lückenloser Lichtvorhang

Sensorik

Optosensorik – Die optische Erkennung von Objekten aufgrund ihrer Größe, Form oder Position im Raum ist keine triviale Aufgabe. Ein hochauflösender Lichtbandsensor kann bis zu sechs verschiedene Objekte anhand minimaler Unterschiede identifizieren.

19. März 2014

Eine häufige Aufgabe in der Fertigung wie auch beim Verpacken oder bei der Qualitätskontrolle ist es, unterschiedliche Objekte zu zählen und anhand von Größen- oder Höhenunterschieden zu identifizieren, zu vergleichen oder zu sortieren. Dies geschieht in der Regel mit optischen und somit berührungslosen Messverfahren. Allerdings ließen sich entsprechende Lösungen bislang nur mit einem hohen Aufwand realisieren – vor allem, wenn die gesuchten Maßunterschiede sehr gering sind. Beispielsweise erfordern Handling und Parametrierung unterschiedlicher Sensoren sowie der entsprechenden Controller viel Zeit und spezielle Kenntnisse der Mitarbeiter, die die Komponenten installieren, in Betrieb nehmen und bedienen müssen. Ähnliches gilt für PC-gestützte Systeme, die zudem noch einen erheblichen Kostenfaktor darstellen können.

Dass es auch einfacher geht, beweist jetzt der Sensorikspezialist Balluff aus Neuhausen auf den Fildern nahe Stuttgart: Das Unternehmen hat einen hochauflösenden Lichtband-Sensor entwickelt, der ohne weiteres Zubehör wie Controller, PC oder spezielle Software arbeitet, dabei hohe Funktionalität bietet und sich obendrein auch noch einfach in Betrieb nehmen und bedienen lässt.

Das Lichtband besteht aus einem Sender mit einem leistungsstarken Rotlichtlaser, dessen Licht über ein Prisma zu einem 50 Millimeter breiten absolut homogenen Lichtband aufgefächert wird, sowie einem Empfänger mit einer hochauflösenden CCD-Zeile, die mögliche Objekte im Lichtfeld eindeutig erkennt. Ausgewertet wird dabei nicht die Lichtmenge des homogenen Laser-Rotlichts, sondern die Größe und Position des Objekts innerhalb des Lichtbandes. Auf diese Weise erfasst das System zum Beispiel bei einer Drahtwickelmaschine nicht nur die Dicke des Drahts, sondern auch seine Lage entlang der aufgewickelten Spule.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Die Auflösung von weniger als 0,1 Millimeter bei eine maximalen Distanz von zwei Metern zwischen Sender und Empfänger erschließt vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und ermöglicht beispielsweise die hochgenaue Spurverfolgung laufender Bahnen innerhalb des Lichtbandes. Bei einem Abstand bis 30 Zentimeter erreicht das System sogar eine Auflösung von besser als 0,025 Millimeter, sodass sich auch sehr kleine Objekte zuverlässig erkennen lassen.

Das Lichtband arbeitet völlig autark und liefert fertige Detektionsergebnisse. Für die Objekterkennung sind keine weiteren Geräte oder Komponenten nötig, die für die Auswertung miteinander kommunizieren müssten. Das verringert nicht nur die zu übertragende Datenmenge, sondern entlastet auch die übergeordnete Steuerung von den zur Objekterkennung und -auswertung notwendigen Berechnungen. Je nach Applikation wird so eventuell lediglich eine einfache und damit kostensparende Steuerung benötigt. In jedem Fall entfällt der sonst für den Abgleich der unterschiedlichen Geräte erforderliche Zeitaufwand.

Einfache Installation

Eine im Empfänger integrierte Multifunktionsanzeige vereinfacht die Ausrichtung des Lichtbands und ermöglicht die Einstellung unterschiedlicher Erkennungsmodi und Toleranzlevel. Dabei lassen sich per Tastendruck bis zu sechs unterschiedliche Objekte einlernen und den drei standardmäßig vorhandenen binärcodierten Digitalausgängen zuordnen. Die Darstellung auf dem Display lässt sich bei Bedarf um 180 Grad drehen und entsprechend den aktuellen Lichtverhältnissen am Einsatzort variieren, sodass immer eine gute Ablesbarkeit gewährleistet ist. Dazu kommen zwei unabhängig voneinander konfigurierbare Analogausgänge, deren Strom- oder Spannungssignale man vielfältig nutzen kann, etwa für eine Kanten- oder Mittelpunkterkennung. Die Ausgänge lassen sich zwischen »steigend« oder »fallend« umschalten, wobei die Messwerte in Millimetern direkt am Display angezeigt werden.

Die übersichtliche Menüstruktur erleichtert die Anpassung an die jeweilige Anwendung. So lassen sich beispielsweise störende Maschinenteile im Messfeld in 0,1-Millimeter-Schritten ausblenden. Alternativ kann der auszublendende Bereich auch automatisch bei der Erstinbetriebnahme eingelernt werden. Damit lassen sich unterschiedliche Objekte anhand von minimalen Größenunterschieden sicher identifizieren, vergleichen und sortieren.

Sensor und Empfänger sind in einem robusten Metallgehäuse mit Abmessungen von 100 x 113 x 26 Millimeter untergebracht und wiegen lediglich 375 bzw. 300 Gramm. Sender- und Empfängeroptik sind durch eine reflexionsfreie Glasscheibe geschützt. Die Schutzart IP65 gewährleistet Schutz vor eindringendem Staub und Wasser. Ab Mai 2014 bietet Balluff zusätzlich eine Variante mit IO-Link-Schnittstelle, die erweiterte Kommunikationsmöglichkeiten bietet.

Auf einen Blick

- Die Balluff GmbH mit Sitz in Neuhausen auf den Fildern ist ein global tätiger Anbieter von Sensorik- und Connectivity-Lösungen mit weltweit mehr als 2.600 Mitarbeitern.

- Das Produktportfolio des familiengeführten Unternehmens bietet ein komplettes Sortiment an Sensoren, Wegmess- und RFID-Systemen sowie Networkinglösungen für alle Bereiche der Fabrikautomation.

Erschienen in Ausgabe: 02/2014