Erhöhte Flexibilität bei optischer Detektion mit Lichtschranken

Lernwilliges Licht

Um die sicherste Art der optischen Objekterkennung, nämlich die Lichtschranke, nutzen zu können, muss in einer Maschine zusätzlich zum Sensor ein separater Reflektor oder Empfänger montiert werden. Vor allem in kleinen Maschinen, wie z.B. in Handlingsautomaten, fehlt dafür jedoch häufig der Platz. Nur indem man bei der Konstruktion der Maschine schon den Platz für Reflektor oder Empfänger einplante und das Maschinendesign entsprechend anpasste, konnten Lichtschranken eingesetzt werden. Auch in grösseren Maschinen trifft man auf ein ähnliches Problem, wenn keine Fläche für die Montage des Reflektors/Empfängers zur Verfügung steht. In diesem Fall musste bisher entweder eine vorzeitige Änderung am Design der Maschine stattfinden oder eine Befestigungsmöglichkeit nachträglich eingebaut werden. Auch der Austausch von Empfängern zu Wartungszwecken oder von zerstörten Reflektoren ¿ anzutreffen vor allem in der Lebensmittelindustrie, da hier besonders aggressive Reinigungsmittel verwendet werden ¿ bedeutet einen Mehraufwand. Dieser Aufwand und die daraus resultierenden Kosten können dank der SmartReflect Lichtschranken von Baumer nun erheblich reduziert werden.

Kein Reflektor notwendig

Funktionsprinzip: Ein Objekt unterbricht den geschlossenen Lichtstrahl zwischen Sensor und Maschinenteil. (Fotos: Baumer)

Bei den SmartReflect Sensoren sind Sender und Empfänger 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 geschlossen. Auf diese Oberfläche wird der Sensor eingelernt und sie liefert ihm somit sein Referenzlichtsignal. Aus diesem Grund kann man bei SmartReflect Sensoren auch von Hintergrundreflexion sprechen. Sobald ein Objekt den geschlossenen Lichtstrahl physikalisch unterbricht, schaltet der Sensor. Dabei kann er Objekte unabhängig ihrer Form, Farbe und Oberflächenbeschaffenheit zuverlässig detektieren. Ausserdem weist die SmartReflect Lichtschranke, im Gegensatz zur Reflexions-Lichtschranke, keinen Blindbereich vor ihrer Frontscheibe auf.

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Maschinenteil als Referenz für Reflexion

In einer Maschine mit beengten Platzverhältnissen oder ohne Montagemöglichkeit für Reflektoren kann die beliebige Oberfläche, die als Referenz für die Reflexion dient, ein Teil der Maschine sein. Dafür muss der Sensor auf das Referenzsignal des Hintergrundes eingelernt werden. Das Referenzsignal 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 zum einen der Abstand und zum anderen die Lichtintensität. Der Sensor erkennt Veränderungen der Signale, also eine Veränderung zur Referenz, und somit das Objekt. Die kombinierte Auswertung der beiden Grössen gibt dem Anwender maximale Sicherheit für die zuverlässige Funktion des Sensors. Der Hintergrund, der das Referenzsignal liefert, kann hell oder dunkel, aus Kunststoff oder Metall sein. Speziell für Edelstahloberflächen wie sie in Lebensmittel verarbeitenden Maschinen zu finden sind wurden die SmartReflect Sensoren im Hygiene- und Washdown-Design optimiert. Diese sind auf Edelstahl als Referenz optimiert und erreichen eine hohe Reichweite von 800 mm. So werden die meist ca. 60 Zentimeter breiten Förderbänder in diesem Bereich optimal überwacht.

Arbeiten mit Rotlicht

Darüber hinaus, dass nur der Sensor und kein separater Empfänger oder Reflektor in die Anlage integriert werden muss, vereinfachen weitere Eigenschaften die Installation der SmartReflect Lichtschranken. So arbeiten sie z.B. grösstenteils mit Rotlicht, mit dem die Sensoren leicht auf die Referenzoberfläche ausgerichtet werden können. Ausserdem kann für verschiedene Anwendungen mit unterschiedlichen Platzanforderungen aus diversen Sensorvarianten gewählt werden. Mit den SmartReflect Sensoren der Serien 07, 12, 14 und 16 mit Gehäusegrössen von nur 8 x 16,2 x 10,8 Millimeter bis zu 15,4 x 50 x 50 Millimeter steht für jeden Platzbedarf der passende Sensor zur Verfügung. Die Miniatursensoren der Serie 07 sind z.B. sehr gut für die Einbindung in Handlingsautomaten geeignet. Die SmartReflect Lichtschranke ONDM 16 arbeitet im Gegensatz zu den anderen Sensoren mit Laser. Dank der sehr kleinen Spotgrösse wird er für hochpräzise Detektionsaufgaben eingesetzt. Er kann Objekte ab nur 0,1 mm Grösse erfassen. Dank der kurzen Ansprechzeit lösen der ONDM 16 und die anderen SmartReflect Sensoren auch Anwendungen mit hohen Durchlaufgeschwindigkeiten zuverlässig. Um die Inbetriebnahme der Sensoren für den Anwender so einfach wie möglich zu gestalten, verfügen die SmartReflect Lichtschranken über eine komfortable Teach-in-Funktion. So wurde bei den Sensoren ein 1-Punkt-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. Zusätzlich wurde der Teach-in um eine unterstützende Funktion erweitert. Im Justierungs-Modus 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 beispielsweise in Lebensmittelmaschinen vorkommen, von Vorteil sein. Ausserdem bringt diese Funktion eine weitere substanzielle Zeitersparnis bei der Sensorinstallation.

Einsatzmöglichkeiten

Die SmartReflect Lichtschranken ergänzen sich mit den bereits vielfach eingesetzten Reflexionslichttastern mit Hintergrundausblendung. Wenn kein Hintergrund in Reichweite ist, auf den der Sensor schauen kann, werden häufig Hintergrundausblender eingesetzt. Sie eignen sich, um Objekte verschiedener Farben und Oberflächen unabhängig davon zu erkennen. Befindet sich jedoch ein heller Hintergrund in Reichweite, stoßen die Hintergrundausblender an ihre Grenzen. Hier sind dann SmartReflect Sensoren eine gute Wahl. Sie sind nicht nur farbunabhängig, sondern erkennen auch dunkle Objekte vor hellem Hintergrund einwandfrei. bw

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