Optoelektronischer Sensor

Die heutigen Fabriken sind mit optischen Sensoren ausgestattet, die Objekte erkennen und Details wie Farbe oder Kontrast während der Produktion kontrollieren können. Viele solcher Lösungen sind auf dem Markt erhältlich und werden auch von Balluff angeboten. Was sind ihre Merkmale und Anwendungen? Diese Frage versuchen wir im folgenden Artikel zu beantworten.

Mehrdimensionale Funktionalität

Die Hauptfunktion optoelektronischer Sensoren besteht darin, die Anwesenheit von Objekten zu erkennen - sie können deren Form, Farbe, Abstand oder Dicke erkennen. Das ist aber noch nicht alles, denn optoelektronische Sensoren haben eine breite Palette von Anwendungen in der industriellen Automatisierung, wo wir ihr Potenzial voll ausschöpfen können. Ein gutes Beispiel dafür ist die Pharmaindustrie und die Chargenkontrolle bei der Verpackung von Medikamenten. Ein äußerst nützliches Merkmal ist in diesem Fall die Teach-in-Funktion, die eine einfache und schnelle Parametrierung des Sensors auf der Grundlage der Merkmale der erfassten Komponente von Interesse, wie z. B. deren Vorhandensein in einem bestimmten Abstand, ermöglicht. Die Sensoren erkennen auch die Farbe, die Schattierung, Kontrastunterschiede oder lumineszierende Elemente genau. Dank des Teams ist es möglich, fehlerhafte Bauteile schnell aus dem Produktionsprozess zu isolieren.

Optoelektronische Sensoren sind sehr präzise und haben im Vergleich zu induktiven Näherungssensoren einen größeren Erfassungsbereich. Bei Sensoren, die mit einer IO-Link-Schnittstelle ausgestattet sind, können wir zudem aus der Ferne das Messfenster parametrieren, die Schaltschwelle einstellen und haben vollen Zugriff auf die Prozessdaten. Darüber hinaus ermöglicht IO-Link eine Fernparametrierung, so dass wir in nur 10 Sekunden einen voll funktionsfähigen Sensor erhalten. Ein weiterer Vorteil sind die präventiven Wartungsfunktionen. In der Praxis bedeutet dies, dass uns der Sensor z. B. über Linsenverschmutzung, Betriebsposition (Neigung), Vibration, Betriebsstunden oder Signalqualität informiert. Für diejenigen, die pragmatische Vorteile suchen, gibt es Miniatursensoren, die auch in sehr engen Räumen installiert werden können.

Nicht standardisierte Anwendungen

Wenn die Besonderheiten des Prozesses (z. B. Produktvereinheitlichung und Standardisierung) es erfordern, sind auch Sensoren mit erweiterten Fähigkeiten erhältlich, die neben ihren Standardfunktionen eine breitere Anwendung haben. Multifunktionssensoren sind ein gutes Beispiel dafür.

Dabei handelt es sich um einen einzigen Sensor, der als 4 Sensoren mit unterschiedlichen Funktionsprinzipien arbeiten kann, d. h. reflektierend mit Hintergrundausblendung, retroreflektierend, retroreflektierend oder mit Barriere. Da ein solcher Sensor in mehreren Modi arbeiten kann, brauchen wir nicht in 4 separate Geräte zu investieren und können ihn nach Belieben parametrieren, z. B. erkennt er einmal Behälter, die die Linie passieren, und in der nächsten Anwendung prüft er, ob sich ein Deckel auf dem Bauteil befindet.

Zusätzlich zur Standardfunktion der Objekterkennung können wir einfache Logikfunktionen in den Sensor programmieren, um z.B. die Geschwindigkeit rotierender Bauteile zu steuern oder die erkannten Bauteile zu zählen. So gibt der Sensor erst dann ein Signal aus, wenn er die von uns vorgegebene Anzahl von Bauteilen gezählt hat. Sensoren, die mit einer IO-Link-Schnittstelle ausgestattet sind, zeichnen sich durch eine vereinfachte Parametrierung aus. Nachdem ein Sensor ausgetauscht wurde, können über IO-Link Parameter aus der Ferne hochgeladen werden. So muss der Benutzer die Parameter nicht mehr von Hand eingeben, sondern alles geschieht automatisch, nach dem Prinzip "Plug and Play".

Wir tauschen den Sensor gegen einen neuen aus und seine Konfiguration bleibt unverändert. Mit einer solchen Lösung lässt sich der Zeitaufwand für den gesamten Austauschprozess erheblich reduzieren. Für die Erkennung von Glasartikeln wie Gläsern oder Flaschen sind auch fortschrittliche Reflexionssensoren mit Polarisationsfilter zur Erkennung transparenter Oberflächen eine interessante Option.

Ein zusätzlicher Vorteil von Reflexionssensoren ist die Hintergrundausblendung, die z. B. bei der Erkennung eines Kunststoffstifts in einem Bauteil gleicher Farbe und gleichen Materials nützlich ist. Der Sensor ist in der Lage, das Bauteil auch dann zu erfassen, wenn sich unmittelbar dahinter ein Hintergrund befindet, der heller ist als das zu erfassende Objekt. Der Sensor "schneidet" den Hintergrund automatisch ab und erkennt nur das, was sich direkt vor ihm befindet. Die neueste Serie von Sensoren ermöglicht eine Erkennung mit Hintergrundausblendung bis zu einer Reichweite von 5 m.

CCD-Reflexionssensoren

Unter den fortschrittlichen Technologien ist die Serie der Reflexionssensoren mit CCD-Matrix zu erwähnen, die zusätzlich in der Lage sind, den Hintergrund zu analysieren und zu kompensieren und den Einfluss der wechselnden Außenbeleuchtung zu unterdrücken. Dank dieser Funktionalitäten erkennt der Sensor selbst stark glänzende und reflektierende Bauteile bei wechselnder Beleuchtung präzise. Ein gutes Beispiel hierfür sind Werkzeugmaschinen, bei denen Teile, die mit Kühl- oder Schmiermitteln beschichtet sind, das Licht stark reflektieren, sowie Geräte, die in Hallen betrieben werden, in denen sich die Beleuchtung je nach Tages- oder Jahreszeit ändert.

Sensoren für "Spezialaufgaben"

Die fortschrittlichen Möglichkeiten und Anwendungen von Sensoren hören damit aber nicht auf. Wenn der Einbauraum sehr begrenzt ist, sind optische Miniatursensoren mit einem Kopf von nur 2 mm ideal. Sie sehen aus wie faseroptische Sensoren, sind aber mit einem elektrischen Kabel ausgestattet und können selbst auf engstem Raum montiert werden. Werden dagegen präzise Farbsensoren benötigt, dann sind True-Colour-Sensoren, mit denen sich Farben, die sich nur um Nuancen - z.B. den Farbton - unterscheiden, erkennen lassen, ein "Hit". Solche Modelle werden z. B. in der Automobilindustrie eingesetzt, um die Farbe von Bauteilen wie Autotürgriffen oder verschiedenen Arten von Kappen zu unterscheiden.

Optoelektronische Sensoren bieten über ihre Standardfunktionen hinaus eine ganze Reihe von Möglichkeiten. Sie müssen nur Ihren Bedarf und den Verwendungszweck des Sensors angeben, und Sie werden mit Sicherheit eine Lösung finden, die für Sie "maßgeschneidert" zu sein scheint.