Reflexe ohne Reflektor

Technik

Lichtschranken – Schwachpunkt von Lichtschranken ist die Reflexion. Eine neue Form optoelektronischer Sensoren kommt ohne Reflektor aus, sie arbeitet zuverlässig wie eine Lichtschranke, aber unkompliziert wie ein Lichttaster.

21. März 2011

Objekte zu detektieren geht mit optoelektronischen Sensoren besonders gut und sicher. Eine Lichtschranke bemerkt sofort, wenn ein Objekt ihren geschlossenen Lichtstrahl physikalisch unterbricht. Solche Reflexions- und Einweg-Lichtschranken gelten als zuverlässigste Art der Objekterkennung.

Um eine Lichtschranke nutzen zu können, muss in einer Maschine zusätzlich zum Sensor ein separater Reflektor oder Empfänger montiert werden. Vor allem in kleinen Maschinen wie Handhabungsautomaten fehlt dafür jedoch häufig der Platz und es war bisher notwendig, schon bei der Konstruktion der Maschine den Platz für Reflektor oder Empfänger einzuplanen und das Maschinendesign entsprechend anzupassen. Auch in größeren Maschinen fehlt oft die Fläche für die Montage eines Empfängers. In diesem Fall erfordert das entweder eine vorzeitige Änderung des Maschinendesigns oder eine nachträglich angebrachte Befestigungsmöglichkeit.

Auch der Austausch von Empfängern zu Wartungszwecken oder von zerstörten Reflektoren bedeutete immer einen Mehraufwand. Zerstörte Reflektoren sind vor allem in der Lebensmittelindustrie anzutreffen, da hier sehr aggressive Reinigungsmittel zum Einsatz kommen.

Neues Prinzip entwickelt

Diesen Aufwand und die daraus resultierenden Kosten soll der Anwender jetzt mit den neuen Smartreflect-Lichtschranken Baumer erheblich reduzieren können. Dabei wird der geschlossene Lichtstrahl zwischen Sensor und einem Maschinenteil aufgebaut. Ein Objekt unterbricht den Lichtstrahl und lässt den Sensor schalten. Voraussetzung ist nur, dass sich ein definierter Hintergrund im Erfassungsbereich des Sensors befindet, der als Referenz dient.

Sender und Empfänger sind im gleichen Gehäuse untergebracht, was den separaten Empfänger überflüssig macht. Darüber hinaus benötigt der Smartreflect aber auch keinen Reflektor, um den Lichtstrahl zu schließen. Der Lichtstrahl wird durch die Reflexion des Lichts von einer beliebigen Oberfläche innerhalb des Erfassungsbereichs zurück zum Empfangselement geleitet. Auf diese Oberfläche wird der Sensor eingelernt und sie liefert ihm somit sein Referenzlichtsignal. Aus diesem Grund kann man beim Wirkprinzip der neuen Sensoren von Hintergrundreflexion sprechen.

Der Smartreflect detektiert Objekte unabhängig von ihrer Form, Farbe und Oberflächenbeschaffenheit und das laut Baumer sehr zuverlässig. Außerdem weist die Lichtschranke im Gegensatz zur Reflexions-Lichtschranke keinen Blindbereich vor ihrer Frontscheibe auf.

Um in einer Maschine, in der der Platz begrenzt ist oder die Möglichkeit fehlt, einen Reflektor zu montieren, kann ein beliebiger Teil der Maschinenoberfläche als Referenz für die Reflexion dienen. Dafür muss der Anwender den Sensor auf das Referenzsignal des Hintergrundes einlernen. Dieses setzt sich aus einem Distanzsignal für den Abstand zum Hintergrund und einem Signal für die Stärke des empfangenen Lichts zusammen. Ein intelligenter Rechenalgorithmus verknüpft die beiden Größen und legt das Referenzsignal fest.

Wenn sich ein Objekt in den Erfassungsbereich des Sensors bewegt, ändern sich Abstand und Lichtintensität. Der Sensor erkennt Veränderungen der Signale, also eine Veränderung zur Referenz, und somit das Objekt. Die kombinierte Auswertung der beiden Parameter gibt Anwendern Sicherheit, dass der Sensor zuverlässig arbeitet.

Der Hintergrund, der das Referenzsignal liefert, kann hell oder dunkel, aus Kunststoff oder Metall sein. Speziell für Edelstahloberflächen, wie sie in lebensmittelverarbeitenden Maschinen zu finden sind, hat Baumer die Smartreflect-Sensoren im Hygiene- und Washdown-Design optimiert. Diese Sensoren sind auf Edelstahl als Referenz eingestellt und erreichen eine Reichweite von 800 Millimetern. Auf diese Weise lassen sich Förderbänder, die in der Lebensmittelindustrie meist 600 Millimeter breit sind, verlässlich überwachen.

Für jeden etwas dabei

Mit den Serien 07, 12, 14 und 16 und unterschiedlichen Gehäusegrößen von 8 x 16,2 x 10,8 bis 15,4 x 50 x 50 Millimetern steht für jeden Platzbedarf der richtige Sensor zur Verfügung. Die Miniatursensoren der Serie 07 sind zum Beispiel sehr gut für die Einbindung in Handhabungsautomaten geeignet.

Die Smartreflect-Variante ONDM 16 hat im Gegensatz zu den anderen Sensoren einen Laser. Dank des sehr kleinen Spots detektiert sie sehr präzise, denn sie erfasst Objekte ab 0,1 Millimeter Größe. Dank der kurzen Ansprechzeit lösen alle Smartreflect-Sensoren auch Anwendungen mit hohen Durchlaufgeschwindigkeiten.

Mehrere Merkmale der Bauteile erleichtern die Installation: Smartreflect-Lichtschranken arbeiten größtenteils mit Rotlicht, mit dem sich die Sensoren leicht auf die Referenzoberfläche ausrichten lassen. Zudem müssen Anwender nur den Sensor und keinen separaten Empfänger oder Reflektor in die Anlage integrieren. Auch das Einlernen der Geräte geht schnell: Dazu verfügen sie über eine Teach-in-Funktion, die laut Baumer sehr komfortabel ist. So wurde bei den Sensoren ein Einpunkt-Teach-in eingeführt.

Die Lichtschranke wird anhand ihres Lichtstrahls auf den Hintergrund ausgerichtet, dieser wird über den Teach-in-Knopf oder das Potentiometer bestätigt und dann ist der Sensor betriebsbereit. Im Justierungsmodus zeigt der Sensor an, wann das empfangene Lichtsignal qualitativ am besten für eine zuverlässige Detektion ist. Dies kann vor allem bei schrägen Flächen, wie sie etwa in Lebensmittelmaschinen vorkommen, von Vorteil sein.

Die Smartreflect-Lichtschranken ergänzen sich auch mit den Reflexionslichttastern mit Hintergrundausblendung. Wenn kein Hintergrund in Reichweite ist, auf den sich der Sensor ausrichten kann, werden häufig Hintergrundausblender eingesetzt. Mit ihnen lassen sich Objekte verschiedener Farben und Oberflächen unabhängig davon sicher erkennen. Befindet sich jedoch ein heller Hintergrund in Reichweite, stoßen die Hintergrundausblender an ihre Grenzen.

Hier bieten sich die neuen Sensoren an. Sie sind nicht nur farbunabhängig, sondern erkennen auch dunkle Objekte vor hellem Hintergrund. Mit der Nutzung von Edelstahl als Referenz bei hoher Reichweite hat sich das Einsatzgebiet der Smartreflect- Sensoren nochmals erweitert.

Erschienen in Ausgabe: 02/2011