Baumer10219Fachartikel

Unempfindlichkeit gegen Fremdlicht, Erkennen von Objekten mit ultra-schwarzen und glänzenden Oberflächen sowie transparente Objekten und das bei gleichbleibend hoher Messgeschwindigkeit in möglichst kompakten Maschinendesigns: Vor diesen Herausforderungen stehen die Hersteller optischer Sensoren. Baumer bietet mit den neuen Miniatursensoren der Baureihe O200 eine Lösung an, die auch unter anspruchsvollen Umständen zuverlässig und schnell funktioniert. So lässt sich das Effizienzpotenzial heutiger Fertigungsprozesse voll ausschöpfen.

 

­­Baumer20219Angesichts der engen Taktung heutiger hocheffizienter Produktionsprozesse kann auch ein kurzer Ausfall der Fertigungsmaschine teure Konsequenzen haben. Neben der Software stellt auch die Sensorik eine potentielle Fehlerquelle dar. Denn wenn ein Sensor ein Objekt oder eine Position nicht zuverlässig und in der vorgesehenen Geschwindigkeit erkennt, kann das den gesamten Prozess stören.

Aufgrund ihrer Vielseitigkeit, der hohen Reichweite, sowie einem sichtbaren und fokussierten Lichtstrahl, bieten optische Miniatursensoren die perfekte Voraussetzung für den Einsatz in der modernen Fertigung. In modernen Produktionsumgebungen stehen optoelektronische Sensoren jedoch vor verschiedenen Herausforderungen.

Energieeffiziente LED-Lampen als Herausforderung

Die erste Herausforderung besteht in der zunehmenden Verbreitung von hocheffizienten und leuchtstarken LED-Leuchten, etwa als Deckenbeleuchtung oder im Belichtungssystem von Kameras. LED-Leuchten bieten eine hohe Energieeinsparung von bis 90 % sowie eine deutlich längere Lebensdauer als konventionelle Leuchtmittel wie Glühlampen oder Leuchtstofflampen. LED-Leuchtmittel werden jedoch typischerweise mit sehr viel höheren Frequenzen im Bereich von 50 bis 150 kHz moduliert und weisen je nach Vorschaltgerät unterschiedliche Eigenschaften (Ripple, Mittenfrequenz, Frequenzänderung, Signalform) auf.

Baumer30219Das macht sie  zu einer potentiellen Störquelle für Lichtschranken und Lichttaster. Diese senden Lichtpulse im Mikrosekundenbereich mit Repetitionsraten von 10 bis 30 kHz aus. Bei einer Unterabtastung des Störsignals durch den Sensor kann es somit zu niederfrequenten Störsignalen kommen und es werden Fehlschaltungen verursacht, da diese Störsignale nicht innerhalb der Messzykluszeit kompensiert werden können.

Neben der Beleuchtung führen auch andere Sensoren oder indirekte Reflexionen - etwa durch glänzende Maschinenteile - zu Störeinflüssen. Diese verlangsamen die Messzyklen bei vielen optoelektronischen Sensoren. Enge Platzverhältnisse erhöhen die Wahrscheinlichkeit für Störungen zusätzlich, da dort die Sensoren in kurzen Abständen zueinander verbaut werden.

Eine weitere Herausforderung liegt in der Erkennung von „schwierigen“ Objekten. Das sind für optoelektronische Sensoren etwa solche mit einer tiefschwarzen oder glänzenden Oberfläche aber auch transparente Objekte. Die physikalischen Eigenschaften wie Remission, Absorption und Transmission dieser Objekte bereiten Sensoren beim Umwandeln der Lichtstrahlen in elektrische Signale Schwierigkeiten, da zu wenig Licht für eine zuverlässige Signalauswertung zurück zum Sensor kommt.

Die optischen Miniatursensoren der Baureihe O200 bieten für all diese Herausforderungen eine überzeugende Lösung.

Einmalige Fremdlichtsicherheit

Baumer40219Die O200-Sensoren bieten dank ihrem Fremdlicht- Algorithmus höchste Detektionssicherheit unabhängig von der Lichtsituation. Zu Beginn eines jeden Messzyklusses erkennen die Sensoren Störlichtquellen durch schnell getaktete Hell-Dunkel-Messungen. Die durch den Fremdlicht-Algorithmus identifizierten Störquellen werden unterdrückt und das optimale Frequenzspektrum ausgewählt. Dank einer kontinuierlichen Bewertung des Spektrums passt sich der Sensor automatisch an Änderungen in der Umgebungsbeleuchtung an. Zusammen mit einer hochpräzisen Optik und einer leistungsfähigen Elektronik garantiert dies eine gleichbleibend hohe Messgeschwindigkeit mit einer kurzen Ansprechzeit von 0,5 ms. Diese Kombination aus Geschwindigkeit und Fremdlichtsicherheit ist einzigartig auf dem Markt.

Extrem vielseitige Sensoren

Die O200 Reflexion-Lichtschranken mit Hintergrundausblendung sind laut Hersteller die Besten Ihrer Klasse und bieten Fremdlichtsicherheit ohne Geschwindigkeitsverlust. Dank erhöhter Funktionsreserven erreichen sie eine Reichweite von 120 mm auf ultraschwarze Objekte wie Handygehäuse. Für zusätzliche Reichweite kann per IO-Link der O200 High-Power-Modus aktiviert werden.

Baumer50219O200-Varianten mit V-Optik verfügen über einen fokussierten Lichtstrahl mit nur 0,2 mm Durchmesser. So können glänzende oder transparente Objekte wie Ampullen in der Laborautomation problemlos im Nahbereich erfasst werden. Für extrem kompakte Maschinendesigns wie sie z. B. in sehr teuren Reinraumumgebungen notwendig sind, stellen die O200 „Smartreflect“-Lichtschranken die optimale Lösung dar. Sie bieten die Zuverlässigkeit einer Lichtschranke aber ohne die Nachteile eines Reflektors - und das bei einer Reichweite von bis zu 180 mm. Für noch größere Reichweiten bietet das Portfolio Reflexions-Lichtschranken bis 4 m und Einweg-Lichtschranken mit bis zu 6 m Reichweite. Das sind nur einige Beispiele für das Leistungsspektrum der O200-Baureihe. 

Smart, intuitiv bedienbar, digital connected

Alle O200 Sensoren haben eine IO-Link-Schnittstelle, die neben der komfortablen automatisierten Parametrierung durch bidirektionale Kommunikation smarte Optionen eröffnet. So können die Sensoren Metainformationen wie Betriebsstunden, Einschaltzyklen oder Informationen zur Betriebs- und Prozessoptimierung senden – beste Voraussetzungen für Predictive Maintenance.

Baumer60219Für die Einstellung direkt am Sensor bieten die O200 zwei Optionen: Die Sensoren können über einen Leitungs-Teach oder über das verschleissfreie „Qteach“-Verfahren von Baumer ohne mechanische Veränderung der Optik optimal auf die Applikation eingestellt werden. Varianten mit fixen Tastweiten müssen nicht eingelernt werden und sind sofort einsatzbereit. Für Konstrukteure bieten die O200-Sensoren ein besonderes Highlight: Als erste optoelektronische Sensoren bieten sie 3D-CAD-Daten mit integriertem Strahlverlauf. Das spart kostbare Zeit, die bisher aufgewendet werden musste, um den Strahlverlauf mühsam aus Datenblättern nachzuzeichnen.

Die O200-Sensoren eignen sich aufgrund ihrer Fremdlichtsicherheit, sicheren Objekterkennung, intuitiven Bedienbarkeit und smarten Konnektivität in kompakter Form bestens für den zuverlässigen Einsatz in Industrie 4.0-Anwendungen.


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