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Schwacher Kontrast - Starker Sensor

Text: Peter Keppler, Stemmer Fotos: sunstock; Stemmer
Als Augen der Steuerung sind Sensoren meistens ganz nah dran am Prozess. Für die Verpackungsbranche müssen sie geringe Kontrastabweichungen erkennen und sich schnell auf neue Formate einstellen. Mit IO-Link unterstützen sie nun auch die Steuerung.

Mehr als 50 Jahre Erfahrung und eine enge Zusammenarbeit mit Verpackungsmaschinenherstellern lässt Sick in der neuen Kontrastsensorfamilie KT Mini zusammenfließen. Bei der Entwicklung wurde vor allem auf die Miniaturisierung, verbesserte Leistung und einfache Bedienung geachtet. Zudem war die Integration erweiterter Parametrier-, Diagnose- und Visualisierungsfunktionen ein wichtiger Aspekt. Gleichzeitig bilden die neuen Ausführungen KT Mini Core und KT Mini Prime die Anforderungen ab, die von unterschiedlichen Verpackungsmaschinen, differenzierten Automatisierungsgraden und individuellen Flexibilitätserfordernissen gestellt werden.

Sicher Kontraste erkennen

Hochleistungsmaschinen für die Primär- oder Sekundärverpackung zeichnen sich in den meisten Fällen durch hohe Durchsatzleistungen bei großer Chargenflexibilität aus. Maschinenstillstand durch vermeidbare Fehlfunktionen oder zeitaufwändigen manuellen Formatwechsel werden schnell richtig teuer. Effizienz im Prozess und in der Maschinensteuerung ist daher der Ansatz, den Sick mit dem Kontrastsensor KT Mini Prime verfolgt. Mit einer Ansprechzeit von 35 µs gehört er nach Angaben des Herstellers zu den schnellsten Kontrastsensoren - nicht nur im Miniatursegment. Seine RGB-Dreifarben-LED bietet höchstmögliche Erkennungssicherheit auch bei schwachen Kontrasten, da die Druckmarke immer mit der LED beziehungsweise einem Lichtspektrum beleuchtet wird, das einen sehr hohen Kontrast zwischen Marke und Hintergrund erzielt. Mit der auf jetzt 20 Graustufen deutlich verfeinerten Grauwerterkennung ist zudem eine noch deutlichere Kontrastunterscheidung möglich - was zum Beispiel dem Farb- und Musterdesign von Verpackungen oder der Positionierung von Druckmarken auf Tuben oder Schachteln neue Freiheitsgrade eröffnet. Glänzend sind auch die Detektionsergebnisse bei spiegelnden und stark reflektierenden Verpackungsoberflächen: Der vergrößerte Dynamikbereich des Sensors macht auch die sichere Kontrasterkennung auf sonst kritischen Materialien möglich und bietet so neue Einsatzbereiche.

Sowohl die Möglichkeit zum statischen Teach In auf die Marke und auf den Hintergrund als auch das dynamische Teach In, bei dem das Tastgut durch das Sichtfeld des Sensors bewegt wird, sind in den KT Mini Prime integriert und ermöglichen hohe Flexibilität bei der Inbetriebnahme. Durch die Teach-Funktion close to the mark kann die Schaltschwelle nah an der Remission einer Druckmarke eingestellt werden. Bei einem Wechsel der Verpackungsfarbe und gleicher Druckmarke kann so die eingestellte Schaltschwelle ohne Änderung weiter genutzt werden.

Erweiterte Möglichkeiten

IO-Link ist in der Prime-Version integriert und eröffnet viele Möglichkeiten der bidirektionalen Kommunikation zwischen Sensor und Automatisierungssystem. So kann der Kontrastsensor nicht nur den digitalen Schaltzustand übertragen, sondern auch zahlreiche Zusatzinformationen: zum Beispiel die Qualität des Kontrastes, die aktuellen Sensorparameter oder seine Seriennummer. Hinzu kommt ein weiterer wichtiger Vorteil von IO-Link: Als serielle Schnittstelle zwischen dem Kontrastsensor und der I/O-Baugruppe ist es gerade bei Hochleistungs-Verpackungsmaschinen sinnvoll, die Ferndiagnosefähigkeit für die Anlagenverfügbarkeit zu nutzen. Zudem unterstützt IO-Link die automatische Anlagendokumentation und die Validierbarkeit ganzer Maschinen bis auf die Feld- beziehungsweise Sensorebene.

Formatwechsel ohne Zeitverlust

Entscheidend für den Endanwender sind die umfangreichen Möglichkeiten zum Parameter-Download aus einer Maschinensteuerung. Bei einem Formatwechsel, der im Konsumgüterbereich fast immer mit einem Farb- oder Designwechsel von Verpackungen einhergeht, können einmal eingelernte Chargen-Parameter automatisch aus dem Automatisierungssystem in den Sensor geladen werden. Wird ein neuer Produktionsauftrag per Barcode eingescannt oder über das Bedienpanel aktiviert, erhält der Sensor innerhalb weniger Millisekunden den zum Auftrag gespeicherten und dazu passenden Parametersatz, zum Beispiel mit den Kontrastwerten von Marke und Hintergrund und der Schaltschwelle. Eine manuelle Einstellung am Sensor ist dann nicht erforderlich. Die Einstellungen sind von einer Produktvariante zu anderen einfach reproduzierbar. Dadurch können Sensoren problemlos ausgetauscht werden. Der zeitliche Vorteil der Parametrierung per Download vervielfacht sich, wenn in einer Maschine mehrere gleiche Sensoren mit identischer Kontrasterkennungsfunktion parametriert werden müssen. Das erhöht die Verfügbarkeit und Produktivität.

Konzentration auf das Wesentliche

Mit der Version Core ist in der gleichen Produktfamilie ein Kontrastsensor vorhanden, der hinsichtlich Grauwertabstufung und Glanzdynamik ebenfalls eine gute Performance hat, sich dabei aber kostenbewusst auf wesentliche Merkmale konzentriert. So arbeitet der KT Mini Core mit einer Weißlicht-LED, die sich als neutrales Sendelicht bei kontrastreichen Marken eignet. Ist der Kontrast ausreichend, kann für unterschiedliche Marken bei gleichem Hintergrund dieselbe Schaltschwelle eingestellt werden. Dies geschieht statisch und entweder über ein Drehknopfpotenziometer, wie es vor allem in Asien bevorzugt wird, oder über ein bündig mit dem Gehäuse abschließendes Potenziometer, das mit Hilfe eines Schraubendrehers bedient wird. Das Ausgangssignal kann wahlweise PNP- oder NPN-schaltend ausgeführt sein.

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