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Besser messen und Auswerten

Text: Holger Unger, Pepperl+Fuchs FotoS: Pepperl+Fuchs
Auch wenn man es optoelektronischen Sensoren äußerlich nicht ansieht, sorgen Weiterentwicklungen für stete Veränderungen in ihrem Innern. So bietet die Kombination eines verbesserten Mess- und Auswerteverfahrens mit einfacher Parametrierung und einer modernen digitalen Schnittstelle spannende Möglichkeiten.

Hersteller von Maschinen und Anlagen sind bei der technischen Weiterentwicklung ihrer Produkte nicht zuletzt auf Neuentwicklungen bei Zulieferkomponenten angewiesen. Zu den wichtigen Voraussetzungen, um das entscheidende Mehr an Funktionalität, Bedienerfreundlichkeit und Performance für den Kunden zu realisieren, gehört eine zeitgemäße Sensorik. Leistungsfähige Lichtschranken gehören zu den Elementen, die alle Anwendungsbereichen des Maschinenbaus benötigen.Ein Beispiel für vielseitig und flexibel einsetzbare Opto-Sensoren liefert Pepperl+Fuchs mit der Serie MLV41. Die Serie wurde fortlaufend weiterentwickelt und durch Neuentwicklungen ergänzt. Ein Produkt daraus ist der schaltende Lichttaster mit Messkern, dessen Fähigkeiten über die einfacher, schaltender Triangulatoren hinaus reicht. In vielen industriellen Anwendungen gilt es, Objekte zuverlässig vor einem bestimmten Hintergrund zu erkennen. Das ist die Domäne von Lichttastern mit Hintergrundausblendung, die mit einer Differenzialdiode arbeiten. Je nachdem ob das Licht von einem nahen Objekt oder vom weiter entfernten Hintergrund reflektiert wird, fällt es auf das Nah- oder Fernelement. Daraus lässt sich ausgangsseitig ein Schaltsignal generieren. In Einsatzbereichen mit stark wechselnden Umgebungsbedingungen jedoch kann es durch spiegelnde oder durchsichtige Materialien zu fehlerhaften Detektionen kommen.

Aus Zwei werde Eins: Distanzsensor mit Taster

Auf der Suche nach Optimierungsmöglichkeiten und leistungsfähigeren Alternativen ist ein Blick über den Tellerrand in Richtung der aufwändigeren und teureren Distanzsensoren interessant. Denn diese liefern in Form eines Messwerts eine präzise Auskunft über den Abstand eines Gegenstandes zum Sensor. Verarbeitet man diese Information intelligent weiter und wertet sie aus, eignen sich die Sensoren prinzipiell zur Detektion von Objekten vor Hintergründen. Auf dieser Basis ist ein Standardsensor entstanden, der die Fähigkeiten eines Distanzsensors auf einen Taster überträgt und diesen leistungsfähiger und sicherer macht ohne komplex und kostspielig zu sein.Der Reflexions-Lichttaster MLV41-8-H-IO nutzt die Multi-Pixel Technology (MPT). Sie basiert auf einem Triangulationsprinzip und erlaubt eine sicherere Objekterfassung und eine Ausblendung störender Einflüsse. Die intelligente Messdatenauswertung ermöglicht zudem die Abbildung verschiedener Schaltfunktionen. Als Empfänger fungiert eine Fotodioden-Zeile, auf der der vom Sensor ausgestrahlte und am Objekt reflektierte Lichtstrahl abhängig von der Entfernung auf unterschiedliche Positionen projiziert wird. Mit Hilfe eines Mikroprozessors und entsprechenden Software-Algorithmen lässt sich dann der genaue Objektabstand bestimmen.Hohe Präzision und (Wiederhol-)Genauigkeit sowie eine einfache Handhabung standen im Mittelpunkt der Entwicklung. Das Licht der Dünnschicht-LED PowerBeam zum Beispiel ist sehr hell und mit 640nm Wellenlänge gut sichtbar, was die Ausrichtung und Inbetriebnahme im gesamten Erfassungsbereich einfach macht. Der Lichtfleck ist homogen, liefert eine scharfe Abbildung ohne zentralen Bondschatten und besitzt eine im Vergleich zu anderen LEDs hohe Energiedichte. Dadurch erfasst der Opto-Sensor auch dunklere Objekte über große Entfernungen. Die integrierte Messfunktionalität erlaubt es dem Sensor, verschiedene Schaltfunktionen mit ein und demselben Gerät nachzubilden. Über die IO-Link-Schnittstelle lässt sich jedem der zwei vorhandenen Gegentaktausgänge eine separate Schaltschwelle zuweisen. Die Geräte können wahlweise als Taster mit Hintergrundausblendung, oder -auswertung, im Fensterbetrieb mit Vorder- und Hintergrundausblendung sowie in einem Hysteresemodus arbeiten.

Präzise Schaltvorgänge

Der Lichttaster mit Messkern erreicht gute Leistungswerte innerhalb eines Tastbereichs von 20...500mm oder eines Einstellbereichs von 40...500mm. Beschränkt man sich auf einen Tast- und Einstellbereich bis 120mm gestattet der entsprechend kleinere Lichtfleck besonders präzise Schaltvorgänge. Insbesondere punkten die MPT-Sensoren im Gegensatz zu herkömmlichen Tastern mit Differenzialdioden auch mit einer bis zur Endtastweite gleichbleibenden Schwarz-Weiß/Weiß-Schwarz-Differenz von kleiner als 5Prozent.Bei der Parametrierung des Messkerns erlaubt die integrierte IO-Link-Schnittstelle eine standardisierte und effiziente Offline- und Inline-Kommunikation; bereits vorhandene Verdrahtungen kann der Anwender direkt weiter verwenden. Interessant ist der als Diagnosewert ebenfalls über IO-Link zur Verfügung gestellte aktuelle Abstandsmesswert, der sich zur schnellen und einfachen Inbetriebnahme nutzen lässt. Als weiteres Zubehör zur Offline-Parametrierung der Sensoren gibt es eine IO-Link-Master-Hardware mit USB-Anschluss.

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