Sensoren mit Hintergrundausblendung: Störquellen ohne Chance

Wenn Fertigungsmaschinen auch nur kurz ausfallen, hat das teure Konsequenzen. Eine potenzielle Fehlerquelle ist dabei die Sensorik. Denn wenn ein Sensor ein Objekt oder eine Position nicht zuverlässig und in der vorgesehenen Geschwindigkeit erkennt, kann das den gesamten Prozess stören. Zwar bieten optische Miniatursensoren dank ihrer Vielseitigkeit, der hohen Reichweite, sowie einem sichtbaren und fokussierten Lichtstrahl die perfekte Voraussetzung für den Einsatz in der modernen Fertigung. In modernen Produktionsumgebungen stehen optoelektronische Sensoren jedoch vor verschiedenen Herausforderungen.

Die erste Herausforderung besteht in der zunehmenden Verbreitung von hocheffizienten und leuchtstarken LED-Leuchten. Denn LED-Leuchtmittel werden typischerweise mit Frequenzen im Bereich von 50 kHz bis 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 bis 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. Auch andere Sensoren oder indirekte Reflexionen, etwa durch glänzende Maschinenteile, führen zu Störeinflüssen.

Diese verlangsamen die Messzyklen bei vielen optoelektronischen Sensoren. Enge Platzverhältnisse erhöhen die Wahrscheinlichkeit für Störungen zusätzlich. Eine weitere Herausforderung liegt in dem Erkennen von schwierigen Objekten, etwa solchen mit einer tiefschwarzen oder glänzenden Oberfläche, aber auch von transparenten Objekten. 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 O200-Sensoren bieten dank ihres innovativen Fremdlicht-Algorithmus höchste Detektionssicherheit unabhängig von der Lichtsituation. Zu Beginn eines jeden Messzyklus erkennen sie Störlichtquellen durch schnell getaktete Hell-Dunkel-Messungen. Die 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 hochpräzisen Optik und einer leistungsfähigen Elektronik garantiert dies eine gleichbleibend hohe Messgeschwindigkeit mit einer kurzen Ansprechzeit von 0,5 ms.

Dank erhöhter Funktionsreserven erreichen die O200-Reflexion-Lichtschranken mit Hintergrundausblendung eine Reichweite von 120 mm auf ultraschwarze Objekte. Für zusätzliche Reichweite lässt sich per IO-Link der O200-High-Power-Modus aktivieren. Die O200-Varianten mit V-Optik verfügen über einen fokussierten Lichtstrahl mit nur 0,2 mm Durchmesser. Für extrem kompakte Maschinendesigns stellen die O200-SmartReflect-Lichtschranken die optimale 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.

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. Für die Einstellung direkt am Sensor gibt es zwei Optionen: Die Sensoren können über einen Leitungs-Teach oder über das verschleißfreie qTeach-Verfahren von Baumer ohne mechanische Veränderung der Optik optimal auf die Applikation eingestellt werden. Varianten mit fixen Tastweiten müssen nicht eingelernt werden und sind sofort einsatzbereit. aru