Optische Miniatursensoren

Sensoren von Baumer bieten hohe Fremdlichtsicherheit

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Unempfindlichkeit gegen Fremdlicht, Erkennen von Objekten mit ultra-schwarzen und glänzenden Oberflächen sowie transparente Objekte und das bei gleichbleibend hoher Messgeschwindigkeit in möglichst kompakten Maschinendesigns – vor all 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.

Markus Imbach, Product Manager, Andrea Memminger-Wäsch, Marketing Manager, Sensor Solutions, Baumer Electric AG

Inhaltsverzeichnis

1. Energieeffiziente LED-Lampen – eine helle Herausforderung für optoelektronische Sensoren
2. Fremdlichtsicherheit für höchste Zuverlässigkeit
3. Vielseitige Sensoren-Baureihe
4. Smart, intuitiv bedienbar und digital Connected

Haben Sie mal ausgerechnet, wie viel es kostet, wenn Fertigungsmaschinen auch nur kurz ausfallen? Angesichts der engen Taktung heutiger effizienter Produktionsprozesse kann auch eine kurze Verzögerung teure Konsequenzen haben. Neben der Software stellt auch die Sensorik eine potenzielle 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 – eine helle Herausforderung für optoelektronische Sensoren

Die erste Herausforderung besteht in der zunehmenden Verbreitung von leuchtstarken LED-Leuchten, etwa als Deckenbeleuchtung oder im Belichtungssystem von Kameras. LED-Leuchten bieten eine hohe Energieeinsparung von bis ca. 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 kHz – 150 kHz moduliert und weisen je nach Vorschaltgerät unterschiedliche Eigenschaften (Ripple, Mittenfrequenz, Frequenzänderung, Signalform) auf. Das macht LED-Leuchtmittel zu einer potenziellen Störquelle für Lichtschranken und Lichttaster. Diese senden Lichtpulse im Mikrosekundenbereich mit Repetitionsraten von 10 kHz – 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 diese Herausforderungen eine Lösung.

Fremdlichtsicherheit für höchste Zuverlässigkeit

Die Sensoren der Baureihe bieten dank ihrem Fremdlicht- Algorithmus höchste Detektionssicherheit unabhängig von der Lichtsituation. Zu Beginn eines jeden Messzyklus 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 präzisen 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 laut Hersteller einzigartig auf dem Markt.

Vielseitige Sensoren-Baureihe

Die Reihe bietet ein umfangreiches Lösungsportfolio mit zahlreichen Highlights. Die O200-Reflexion-Lichtschranken mit Hintergrundausblendung bieten Fremdlichtsicherheit ohne Geschwindigkeitsverlust. Dank erhöhter Funktionsreserven erreichen sie eine Reichweite von 120 mm auf ultraschwarze Objekte wie z.B. Handygehäuse. Für zusätzliche Reichweite kann per IO-Link der High-Power-Modus aktiviert werden. Sensor-Varianten mit V-Optik verfügen über einen fokussierten Lichtstrahl mit nur 0,2 mm Durchmesser. So können glänzende oder transparente Objekte wie beispielsweise Ampullen in der Laborautomation problemlos im Nahbereich erfasst werden. Für sehr kompakte Maschinendesigns wie sie in Reinraumumgebungen notwendig sind, stellen die „SmartReflect“-Lichtschranken der Baureihe die 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 vier Meter und Einweg-Lichtschranken mit bis zu sechs Meter Reichweite. Das sind nur einige Beispiele für das Leistungsspektrum der Baureihe.

Smart, intuitiv bedienbar und 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. Für die Einstellung direkt am Sensor bieten die Sensoren zwei Optionen: Sie können über einen Leitungs-Teach oder über das verschleißfreie „qTeach“-Verfahren von Baumer ohne mechanische Veränderung der Optik auf die Applikation eingestellt werden. Varianten mit fixen Tastweiten müssen nicht eingelernt werden und sind sofort einsatzbereit. Für Konstrukteure bieten die 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 Sensoren bieten Fremdlichtsicherheit, sichere Objekterkennung auch bei schwierigen Oberflächen, intuitive Bedienbarkeit und smarte Konnektivität – und das in kompakter Form. Damit sind sie geeignet für den zuverlässigen Einsatz in Industrie 4.0-Anwendungen. jg

www.baumer.com

Details zu den O200-Miniatur-Lichtschranken und -Lichttastern von Baumer
hier.pro/zyT5O

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