Optoelektronische Sensoren

Lichtband identifiziert Teile und erkennt die Position

| Autor / Redakteur: Stefan Hornung * / Gerd Kucera

Bild 1: Bei der maximalen Distanz von 2 m wird eine hohe Auflösung von besser als 0,1 mm erreicht; bei nur 0,3 m Abstand ist eine Auflösung von besser als 0,025 mm gegeben.
Bild 1: Bei der maximalen Distanz von 2 m wird eine hohe Auflösung von besser als 0,1 mm erreicht; bei nur 0,3 m Abstand ist eine Auflösung von besser als 0,025 mm gegeben. (Bild: Balluff)

Das hier vorgestellte Lichtbandsystem zur Objekterkennung verwendet einen Rotlichtlaser mit 2 m Reichweite. Es arbeitet autark ohne weiteres Zubehör wie beispielsweise PC oder spezieller Software.

In der Fertigung, beim Verpacken oder im Rahmen der Qualitätskontrolle müssen unterschiedliche Objekte mit teilweise minimalem Größen- oder Höhenunterschied sicher identifiziert, verglichen oder sortiert werden. Optische Verfahren bieten hier deutliche Vorteile, doch entsprechende Lösungen zeigten sich mitunter auch als aufwendig, etwa in der Handhabung und Parametrierung.

Aus diesem Grund hat Balluff das Light Array entwickelt. Der Sender BLA 50A-001-S115 Emitter (Bild 1 links) erzeugt mittels Rotlicht-Laser ein hochaufgelöstes Lichtband. Das Licht des Lasers wird dazu über ein Prisma aufgefächert. So entsteht ein homogenes Lichtfeld mit überall gleicher Intensität. Objekte im Lichtfeld wirken abschattend, was die hochauflösende CCD-Zeile im Empfänger BLA 50A-001-S115 Receiver eindeutig erkennt.

Auf diese Weise lässt sich z.B. bei einem Draht nicht nur die Dicke prüfen, sondern auch seine Position erfassen, da nicht die Lichtintensität ausschlaggebend ist. Auch die präzise Spurverfolgung laufender Bahnen innerhalb des 50 mm breiten Lichtbandes ist so möglich (Bild 2); bei der maximalen Distanz von 2 m wird eine Auflösung von besser als 0,1 mm erreicht; bei nur 0,3 m Abstand ist eine Auflösung von besser als 0,025 mm gegeben.

Das Lichtbandsystem liefert fertige Detektionsergebnisse; zur Objekterkennung sind keine weiteren Geräte oder Komponenten nötig, die für die Auswertung miteinander kommunizieren müssten. Das reduziert den Traffic auf den Datenleitungen. Gleichzeitig wird die übergeordnete Steuerung von den zur Objekterkennung und Objektauswertung notwendigen Berechnungen entlastet. Je nach Applikation ist dann eventuell sogar eine kleinere und damit kostengünstigere Steuerung verwendbar.

In jedem Fall entfällt der sonst für den Abgleich der unterschiedlichen Geräte einzuplanende Zeitaufwand. Zeitsparend bei Inbetriebnahme und Bedienung wirkt sich zudem die hohe Funktionalität des Lichtbandes aus.

Klartextanzeige vereinfacht Inbetriebnahme und Bedienung

Sender und Empfänger sind über das grafische Live-Bild der im Empfänger integrierten Multifunktionsanzeige (Bild 3) einfach und schnell auszurichten. Der Anwender kann zwischen unterschiedlichen Erkennungsmodi wählen und die Toleranz-Level an die eigene Applikation anpassen. Per Tastendruck lassen sich bis zu sechs unterschiedliche Objekte einlernen und den drei standardmäßig vorhandenen binär codierten Digitalausgängen zuordnen.

Zusätzlich stellt das Lichtbandsystem zwei Analogausgänge zur Verfügung, deren 4-20-mA-Strom- oder 0-10-V-Spannungssignale man vielfältig nutzen kann, beispielsweise für Kanten- oder Mittelpunkterkennung und anderes mehr. Sie lassen sich unabhängig voneinander konfigurieren und zwischen steigend oder fallend umschalten, wobei die Messwerte in mm im Display des Empfängers (Geräteoberseite) angezeigt werden. Die übersichtliche Menüstruktur mit gut verständlichen Klartextanweisungen unterstützt den Anwender bei der Anpassung.

Die einzelnen Menüpunkte wählt der Anwender per Pfeiltasten (Empfängeroberseite) an und bestätigt mit OK. Zur Konfiguration muss man also keine „Kürzel“ lernen und nicht in Listen nachschlagen. Außerdem ist das Display entsprechend der Einbausituation anpassbar, da sich die Darstellung bei Bedarf um 180° drehen lässt. Den Kontrast kann man entsprechen den aktuellen Lichtverhältnissen am Einsatzort variieren, was immer eine gute Ablesbarkeit gewährleistet.

Störende Objekte im Messfeld lassen sich bei Bedarf ausblenden (Blanking). Dazu genügen ebenfalls wenige Eingaben am Display. Das Lichtband ignoriert dann z.B. Einbauten oder Objekthalterungen. Erkannt wird beispielsweise nur der zu prüfende Draht, nicht aber seine Halterung oder ein anderes Maschinenteil, das aufgrund der Einbausituation ins Messfeld ragt (Bild 2).

Den vom Sensor auszublendenden Bereich definiert der Anwender beidseitig in 0,1-mm-Schritten. Alternativ kann der auszublendende Bereich auch automatisch bei der Erstinbetriebnahme eingelernt werden; das beschleunigt die Installation und vermeidet langwieriges Nachjustieren.

Das Lichtbandsystem arbeitet an Versorgungsgleichspannungen zwischen 15 und 30 V. Sensor und Empfänger sind mit Abmessungen von 100 mm x 113 mm x 26 mm kompakt und wiegen lediglich 375 bzw. 300 g. Sie sind jeweils in einem robusten Metallgehäuse untergebracht; eine widerstandsfähige und reflexionsfreie Glasscheibe schützt Sender- und Empfängeroptik.

Sender und Empfänger des Lichtbandes erfüllen die Anforderungen der Schutzart IP65 und sind damit für den Einsatz im industriellen Umfeld gut gerüstet. Das Metallgehäuse kann sich zudem nach der Montage nicht verformen; die Bohrungen für die Schrauben geben nicht nach. Zur Kommunikation gibt es das System auch mit IO-Link-Schnittstelle.

* Stefan Hornung ist Produktmanager optoelektronische Sensoren bei Balluff, Neuhausen.

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Schreiben Sie uns hier Ihre Meinung ...
(nicht registrierter User)

Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
Kommentar abschicken
copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 43107387 / Sensorik)