Die zuverlässige Erkennung von transparenten Objekten wie Glas, Flaschen oder Folien stellt Automatisierungstechniker immer noch vor Herausforderungen. Umgebungsbedingungen und Verschmutzungsrisiko, Geschwindigkeit der Erkennung, Objektentfernung sowie unterschiedliche Materialeigenschaften favorisieren jeweils verschiedene Sensortechnologien. Weit verbreitet sind neben verschmutzungsunempfindlichen Ultraschall-Sensoren, die hochtransparente Objekte erkennen, Lösungen auf Basis punktgenauer, optoelektronischer Sensoren. Traditionell sind dies Reflexions-Lichtschranken, die die Installation eines Reflektors voraussetzen und so relativ wartungsintensiv sind. Deshalb ergänzen seit einiger Zeit Lichtschranken ohne Reflektor das Portfolio von Baumer, was den Installations- und Wartungsaufwand reduziert. Die wichtiger werdende Flexibilität von Anlagen ist eine weitere Herausforderung. Eine Lösung bieten die neuen Baumer O300- und O500 SmartReflect Transparent Sensoren. Mit einer Reichweite von bis zu einem Meter und einer Ansprechzeit von 0,25 ms ermöglichen sie die performante Erkennung transparenter Objekte ohne Reflektor. Zudem ist es möglich, durch intelligente automatische Konfiguration verschiedene Objektarten mit nur einem Sensortyp sicher zu erkennen.
Unempfindlich bei Verschmutzung
Je höher die Transmission des Objekts und je näher es am Hintergrund detektiert werden soll, desto schwerer ist es für den Sensor zwischen einem verschmutzten Hintergrund und dem Objekt zu unterscheiden. Um die Detektion robuster zu gestalten, kann man die Hintergrundposition und den Erfassungsbereich differenzieren, das heißt, den Erfassungsbereich einzuschränken. Damit erhöht sich aber auch der Bereich, in dem keine Objekterfassung möglich ist. Die Original-SmartReflect Transparent Sensoren erreichen durch einen neu entwickelten Auswertealgorithmus gleichwertige Verschmutzungsunempfindlichkeit, ohne den Erfassungsbereich einzuschränken.
Große Reichweite, kleiner Blindbereich
Lichtschranken ohne Reflektor beruhen auf dem Triangulationsprinzip. Die Reflektion eines beliebigen Hintergrunds in einem fixen Abstand wird eingelernt. Objekte, die zwischen Hintergrund und Sensor positioniert werden, reflektieren das Licht in einem größeren Winkel und triggern damit die Lichtschranke. Über die Winkelmessung wird die maximale Reichweite von der Baugröße bestimmt. Durch die intelligente Verknüpfung von Reflektionswinkel und -intensität des empfangenen Lichts, sind nun Reichweiten von 1.000 mm möglich, und das bei einer kompakten Gehäusehöhe von 45 mm. Gleichzeitig ist der Blindbereich mit 15 Prozent von der Hintergrundposition sehr klein. Große Reichweite und ein möglichst kleiner Blindbereich sind für Automatisierungstechniker ein wichtiges Auswahlkriterium. Die Flexibilität in der Konstruktion bei der Sensorpositionierung wird so erhöht, und der Einbau ist an geschützten Positionen möglich. Zusätzlich lässt sich die Komponentenvielfalt reduzieren. Werden Reichweiten über einen Meter gefordert, sind Reflexionslichtschranken mit Reflektor auch für transparente Objekte geeignet.
Höhere Geschwindigkeit
Schnellere Be- und Verarbeitungszeiten beziehungsweise hohe Maschinengeschwindigkeiten bei gleichbleibender Produktionsqualität und -stabilität ermöglichen signifikante Produktivitätssteigerungen. Für hohe Maschinengeschwindigkeiten sind perfomante Sensorlösungen eine entscheidende Voraussetzung. Durch den optimierten SmartReflect Transparent Detektions-Algorithmus wurde die Auslesegeschwindigkeit des optischen Empfängers deutlich verbessert, was eine Ansprechzeit von kleiner 0,25 msek ermöglicht. Bei schnellen Maschinen zur Folienproduktion bedeutet dies eine Reaktion innerhalb von 2 mm Förderstrecke. In der Flaschenförderung mit einem Durchsatz von 70.000 Flaschen pro Minute (2 m/sek) entspricht dies 0,5 mm. Dabei gilt es, bei hohen Geschwindigkeiten und minimalen Abständen auch den Strahlverlauf der Lichtquelle zu berücksichtigen. Mit der Baumer PinPoint LED wird ein fokussierter Strahlverlauf erreicht, der in vertikaler Ausrichtung des Sensors die Detektion von Objekten mit sehr kleinen Abständen ermöglicht.
Flexibilität und Prozesssicherheit
Herausforderungen für optoelektronische Sensoren sind die verschiedenen Strukturebenen von Kunststoffen und deren Herstellung. Sie weisen sehr unterschiedliche Eigenschaften auf, welche sich in Depolarisationseffekten oder Transmissions-Differenzen niederschlagen. Daher verfügen die Geräte von Baumer über drei Sensitivitätslevels, um die vielfältigen Objekte detektieren zu können. Die manuelle Parametrierung der Sensoren erfolgt mit einem beliebigen ferromagnetischen Werkzeug über das einfache und verschleißfreie Einlernverfahren qTeach von Baumer. Nach dem Einlernen verriegelt sich der Sensor automatisch und bietet so zusätzliche Prozesssicherheit.
Vorteilhaft ist auch der Flexibilitätsgewinn durch die Möglichkeit der Parametrierung von Ansprech- und Abfallverzögerung, minimaler Pulsdauer oder exakter Schaltpunkte für unterschiedliche Objekte mit IO-Link. Mit den neuen O300/O500 SmartReflect Transparent Sensoren können die Komplexität bei der Entwicklung sowie die Betriebskosten von Anlagen deutlich reduziert werden.
