Lichtschranke Lichtgitter für komplexe Messaufgaben

Im allgemeinen Automatisierungs-Hype mit komlexer intensitäts- oder konturbasierender Sensorik, geraten die bewährten und qualitativ hochwertigen Lösungsansätze der Standard-Sensorik oftmals aus dem Blickfeld. Dabei hat man hier mannigfaltige Möglichkeiten, die sich im industriellen Einsatz bewährt haben — wie ein Beispiel von Baumer Electric zeigt.

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Die Einweg-Lichtschranke ist das Einfachste, was die optische Sensorik zu bieten hat. Für komplizierte Messaufgaben müssen deshalb meist viele davon eingesetzt und Stück für Stück ausgerichtet werden, was mitunter sehr viel Zeit in Anspruch nimmt. Diese dann anzusteuern, auszuwerten und die Einzelsignale zu verarbeiten benötigt nochmals einen großen Teil der zur Verfügung stehenden Ressourcen. Grund genug für Baumer Electric, eine neue Lichtgitter-Generation zu entwickeln, bei der sich mehrere dieser Lichtschranken — und zwar bis zu 672 Stück — zusammen in ein Gehäuse packen lassen. Durchtaktet, um die gegenseitige Beeinflussung zu verhindern, stellen sie das Ergebnis über eine Schnittstelle, bereits fertig ausgewertet, zur Verfügung.

So bieten die messenden Lichtgitter SpiderScan eine prozesssichere Lösung vieler Aufgaben wie Höhen- oder Konturerfassung, Positionierung, Ein-/Ausgangskontrolle oder Typenerkennung — und das mit derselben hohen Auflösung für alle Messfeldgrößen. Durch die parallele Anordnung der Lichtschranken ist es unbedeutend, an welcher Stelle im Messfeldbereich sich das Objekt befindet. Die Messergebnisse sind an jeder Position identisch und somit muss kein erhöhter Aufwand bei der Positionierung der Objekte getroffen werden.

Außerdem lassen sich so bei der Installation die Kosten senken, denn es ist nur eine einmalige Ausrichtung nötig und eine aufwändige Verkabelung entfällt komplett. Mittels der integrierten Auswertung im Gerät erfolgt die Ausgabe der Messergebnisse direkt über die Schnittstelle, das heißt: Keine umständliche Integration der einzelnen Lichtschranken in das Gesamtsystem, keine Programmierung für die Auswertung der einzelnen Systeme und nur ein Steuereingang wird benötigt — das spart Geld, Ressourcen und vor allem Zeit.

Gerade bei optischen Systemen ist das Ausrichten und Justieren oft mit großem Aufwand verbunden. Umständlich muss der Signalpegel betrachtet oder die Ausrichtung mittels einer Ausrichthilfe vorgenommen werden. Dagegen wird beim SpiderScan im Betrieb zu jeder Sendediode nur der entsprechende Empfänger aktiviert und eine weitwinklige Abstrahlung des Senders ist somit möglich — und erwünscht. Dieser Lichtkegel sichert zusätzlich selbst bei starken Erschütterungen einen zuverlässigen Betrieb des Lichtgitters und das Einstellen während der Montage wird wesentlich vereinfacht. Je nach Ausführung hilft eine Leuchtdiode oder ein 4-stelliges LED-Display an der Empfangseinheit bei der Ausrichtung von Sender und Empfänger zueinander.

Einfach gelöst ist auch die Beurteilung des Messobjektes anhand seiner Form in 2- oder 3D — wenn die Höhe oder Breite eines Objektes allein nicht ausreicht. Dabei werden alle an der Messung beteiligten Systeme über ein Kabel verbunden und untereinander synchronisiert, was die gegenseitige Beeinflussung im Mehrsystembetrieb verhindert. Bei der Messung auf einem Laufband lässt sich SpiderScan beispielsweise mit einem Drehgeber synchronisieren und so einfach das Volumen eines Objektes bestimmen.

Kurze Zyklus- und Auswertezeiten

Hervorzuheben sind auch die für dynamische Prozesse notwendigen kurzen Ansprechzeiten. Die SpiderScan-Familie punktet hierbei mit sehr niedrigen Taktraten und Auswertezeiten — und lässt sich somit für Aufgaben einsetzen, bei denen es auf Schnelligkeit und Präzision ankommt. Das wiederum steigert die Durchsatzzeiten in der Produktion und senkt die Stückkosten. Zudem erreicht das Lichtgitter dank seines robusten Metallgehäuses und Schutzklasse IP65 eine hohe Zuverlässigkeit. Für die Kommunikation zu einer übergeordneten Steuerung stehen dem Lichtgitter parallele und serielle Schnittstellen zur Verfügung, etwa RS422 und Synchron-Seriel-Interface (SSI).

Doppelabtastung und Smoothing

Für einige Anwendungen sind höhere Auflösung und eine damit verbundene verbesserte Objekterkennung gefordert. Dabei hilft die Funktion Doppelabtastung, bei der zwischen den parallelen Strahlen ein weiterer schräger Strahl eingefügt wird. Auf diese Weise halbiert sich der Strahlabstand in der Mitte des Messfeldes, was zu einer erhöhten Auflösung von 1,25 mm führt. Die Funktion Smoothing legt fest, wie viele Strahlen für die Messung der Größe eines Objektes mindestens unterbrochen sein müssen. So lassen sich Gegenstände, die nicht erkannt werden sollen, aus dem Messbereich herausfiltern oder verschmutzte Teile des Messfeldes ausblenden. Schließlich steht mit der Parametrier- und Auswerte-Software SpiderView ein einfaches Windows-basiertes Werkzeug zur Verfügung, mit dem alle Parameter des Lichtgitters veränderbar sind.

Fazit: Auch wenn für bestimmte Anwendungen hochkomplexe Sensorik notwendig ist, wird sie die Standard-Sensorik nicht verdrängen. Für diese spricht die bewährte und ausgereifte Technik, die einfachere Handhabung und die geringeren Gesamtkosten.

*Andreas Bayer, Produktanager, Baumer in Friedberg/Deutschland

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