Industrielle Bildverarbeitung Smarte Profilsensoren – das Ende der Vorurteile

Von Dr. Henri Ehrke*

Smarte Profilsensoren können aufwändige Vision-Systeme ersetzen und machen die Qualitätskontrolle einfacher und kostengünstiger. Doch manche Anwender scheuen sich. Warum?

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In der Inline-Kontrolle gewinnen smarte Profilsensoren als Alternative zu aufwändigen Vision-Systeme an Bedeutung.
In der Inline-Kontrolle gewinnen smarte Profilsensoren als Alternative zu aufwändigen Vision-Systeme an Bedeutung.
(Bild: Baumer)

Alle schielen auf sie: Die OEE (Gesamtanlageneffektivität). Nur wenige Unternehmen erreichen mehr als 85 Prozent und sind damit Weltspitze. Die Mehrheit der Unternehmen verharrt laut einer Studie des Beratungshauses Baker Tilly Roelfs zwischen 65 und 85 Prozent – im Durchschnitt. Der Faktor Qualität spielt bei der Berechnung dieses KPI eine wichtige Rolle.

Wie schon ein bekanntes Zitat sagt: „Qualität bedeutet, dass der Kunde und nicht die Ware zurückkommt.“ Das unterstreicht das enorme Gewicht der Qualitätskontrolle. Daher gewinnen auch smarte Profilsensoren in der Inline-Kontrolle als Alternative zu aufwändigen Vision-Systeme an Bedeutung. Denn: Sie sind schneller zu implementieren, leichter zu handhaben und ohne Bildverarbeitungs-Know-how nutzbar. Anwender berichten von Zeitersparnissen von bis zu zwei Wochen und Kostenreduzierungen im fünfstelligen Bereich. Trotzdem gibt es noch manche Vorurteile gegenüber der Technik.

Vier Sätze, die Baumer-Berater immer wieder zu hören bekommen und ihre Antworten.

1. „Was ist denn ein smarter Profilsensor – ein neuer Marketingslogan?“

Ein Profilsensor ist ein Sensor, der es ermöglicht die Höhenkontur eines Objektes zu messen. Er ist somit eine Mischung aus einem Distanzsensor, der entlang der Dimension z misst, und einer Flächenkamera, die in der Ebene xy misst und dazu sehr kompakt. Zur Messung wird von der Laserdiode eine Linie auf das Objekt projiziert. Dieses Licht wird teilweise vom Objekt in den Sensor zurückreflektiert. Aufgrund der Position der reflektierten Laserlinie auf der im Sensor verbauten Kamera und anhand von Kalibrationsdaten liefert der Sensor ein Höhenprofil des Objektes und zwar kalibriert und direkt in Milllimeter.

Klassischerweise liefert ein Profilsensor lediglich die Profildaten, die der Anwender dann noch weiterverarbeiten muss. Dies geschieht zumeist auf einem PC oder IPC. So ist es möglich, frei die Auswertung zu programmieren und mithilfe eines Encoders und Förderbandes auch 3D-Messungen zu erzeugen. Dafür braucht der Anwender Ressourcen und Zeit.

Bei einem smarten Profilesensor ist dieses langjährige Applikationswissen quasi im Sensor selbst verpackt. Ein weiterer Vorteil: Diese Sensoren liefern konkret Ergebnisse in Millimeter.

2. „Komplexe Sensoren erfordern spezielle Software. Darauf haben wir keine Lust.“

Bei den Baumer Sensoren ist die Bediensoftware mit dabei – ohne externe Software. Der Anwender spart sich das Installieren einer Software auf dem PC und muss nur die IP-Adresse oder Bezeichnung des Sensors in einen Webbrowser eingeben. Danach können die User den Sensor über eine Oberfläche parametrisieren. Der Anwender arbeitet quasi direkt auf dem Sensor. Ein Schwerpunkt der Baumer-Entwickler lag deshalb auf der Bedienoberfläche

Buchtipp

Das Buch Industriesensorik beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen.

3. „Ja, aber ein reiner Profilsensor liefert ja nur Profilkonturinformationen. Das reicht mir nicht.“

Stimmt. Damit daraus Messwerte abgleitet werden können, müssen Anwender in einer externen Software eine Auswertung programmieren. Das kostet Zeit. Doch mit den in einem smarten Profilsensor integrierten Werkzeuge lässt sich aus einem vordefinierten Werkzeugkasten auswählen, was der Sensor messen soll. Jedes Messwerkzeug, beispielsweise die Höhe oder die Gerade, hat unterschiedliche Ausgabewerte, wie die Höhendifferenz oder das Maximum oder Minimum des gesamten Profils.

Zum Aktivieren und Einstellen werden weder Programmiererfahrung noch ein tiefgreifendes Vision Know-how gebraucht. Während des Einstellens wird der Nutzer durch eine Visualisierung im Profilgraphen geführt, so dass zu jeder Zeit und ohne weiteren Aufwand klar ist, was der Sensor sieht. Die Werkzeuge sind so konzeptioniert, dass die Ergebnisse direkt von der SPS weiterverwendet werden können.

4. „Hm. Aber die Daten in die Steuerung zu bekommen ist ein Graus. Protokoll-Umsetzer und Co. kosten Zeit.“

Smarte Sensoren von Baumer zeichnen sich nun dadurch aus, dass sehr viele Protokolle im Sensor integriert und somit nativ verfügbar sind. Teilweise sind diese sogar parallel nutzbar. So können sie beispielsweise Daten über Modbus TCP, OPC UA und IO-Link parallel empfangen. Die meisten Protokolle sind Ethernet-basiert und greifen somit auf Standardkomponenten zurück, was eine Integration deutlich beschleunigt. Zusammen mit dem bedienerfreundlichen Webinterface kann das Lesen der vom Sensor erzeugten Daten in der SPS so zu einer leichten Aufgabe werden.

* Dr. Henri Ehrke, Product Mangagement Advanced Sensorik bei Baumer

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