Sensorik
Die Entwicklung neuer Sensoren im Zusammenspiel mit den Auswerteeinheiten basiert auf der zunehmenden Miniaturisierung von mikroelektronischen Bauelementen, der Vernetzung von Sensoren und der schnellen Verarbeitung der Signale. Anwendungen zielen auf Zuverlässigkeits- und Sicherheitsbedürfnisse aller Art (Industrie, Automobil, Umwelt) und die Vereinfachung des täglichen Lebens. Komplexe Aufgaben werden zukünftig durch Integration verschiedener Sensorquellen innerhalb programmierbarer Auswerteeinheiten deutlich schneller bearbeitet. Die Vernetzung von kostengünstigen, miniaturisierten Sensoren ermöglicht die dezentrale Überwachung einer Vielzahl von Einzeldaten, die von der Fertigungstechnik über die Steuerung von Warenströmen und der Umweltanalytik bis hin zum betreuten Wohnen vorteilhaft eingesetzt werden. Die Fachzeitschrift swisspack international berichtet im Fachteil «Sensorik» regelmässig über die neusten Entwicklungen in diesem
Bereich.


 
 
Neue Fabrik für Photonics-Chips
Beat De Coi, Gründer der Cedes AG, baut eine Fabrik für optische Halbleiter. Die neu gegründete Espros Photonics Corporation, epc, deren Verwaltungsratspräsident De Coi ist, wird Photonics-Chips (das Wort Photonics setzt sich aus Photon, Lichtteil und Elektronik zusammen) nach kundenspezifischen Anforderungen herstellen. «Dazu sind derzeit nur wenige Halbleiterfabriken in den USA und Japan befähigt», so De Coi. Die bestehenden Fabriken sind nach seinen Worten auf Kamerachips in riesigen Mengen spezialisiert und es ist für Cedes nicht einfach, in ihrem Nischenmarkt einen guten Lieferanten der industriellen Photonics-Halbleiter zu finden. Die Schwierigkeit bestehe darin, optische Signale und Datenverarbeitung auf einem Chip zu vereinen; das sei mit Standardprozessen nicht zu bewerkstelligen. Der in Landquart domizilierte Hersteller optoelektronischer Sensoren wird denn auch zu den wichtigsten Abnehmern der epc gehören. Die Investitionen für die unweit von Cedes gelegenen Chipfabrik belaufen sich auf rund 100 Mio. Franken. In einer ersten Phase sollen rund 200, langfristig bis zu 500 neue Stellen geschaffen werden.
Warnschilder überflüssig
Laser Klasse 1 Sensoren machen Warnschilder wie «Laserstrahlung - Nicht in den Strahl blicken» überflüssig, da sie unbedenklich für das menschliche Auge sind. Die Sensoren haben die geringste Laserleistung nach EN60825-1. Eine beschichtete Optik macht die Sensoren resistent gegen Kratzer und Verschmutzungen. Die niedrige Leistungs- und Energiedichte überzeugt. Laut Lexikon wird die Laserschutzklasse 1 wie folgt beschrieben: Sicher unter vernünftigerweise vorhersehbaren Bedingungen. Augenschutz und Schutzkleidung sind beim Einsatz der Sensoren genauso wenig notwendig wie ein Strahlfänger oder -abschwächer. Statt Warnschilder genügt eine Kennzeichnung auf dem Gerät. wenglor bietet seinen Kunden weltweit Laser Klasse 1 Sensoren an: Einweglichtschranken, Spiegelreflexschranken, Reflextaster mit Hintergrundausblendung und Lichtlaufzeitsensoren für Messaufgaben. Ein Sonderkatalog steht den Kunden im pdf-Format zur Verfügung.
In-line Qualitätskontrolle von Blisterverpackungen
Compar AG liefert Lösungen im Bereich der industriellen Bildverarbeitung und Robotik. Für die Qualitätskontrolle mit Visionsystemen kommen je nach Aufgabenstellung PC-basierte Systeme oder intelligente Kameras zum Einsatz. Im Rahmen der Qualitätssicherung werden Blisterverpackungen von Kontaktlinsen auf mehrere Kriterien hin geprüft:
  • Korrektheit der Beschriftung (Dioptrien, Expire Date, Lot Number)
  • Lesung und Qualitätsbeurteilung des 2D Datamatrixcodes
  • Position des Druckbildes relativ zum Blister
  • Vollständigkeit und Unversehrtheit des Siegelrandes.

    • Für die Prüfung werden jeweils 10 Blister auf einem Palett präsentiert. Die Zykluszeit für die gesamte Prüfung darf maximal 2s betragen. Die Resultate der Inspektion müssen vom Visionsystem an die SPS kommuniziert werden. Als Vorgaben zur Inspektion werden Daten wie Stärke der Linsen (Dioptrien) vorgängig von der SPS an das Visionsystem kommuniziert. Die Anforderungen für eine Validierung nach den Standards der Pharmaindustrie werden vom System bereits standardmässig erfüllt. Die Illustration zeigt ein Kamerabild für die verschiedenen Prüfungen von 2D Datamatrixcode, OCV, Druckbildposition und Versiegelung.
    Lösung Hardware: Auf Grund der gleichzeitig durchzuführenden verschiedenen Prüfungen wird ein PC-basiertes System «visionexpert» eingesetzt. Damit die 10 Blister mit genügender Auflösung und Detailtreue aufgenommen werden können, wird eine Digitalkamera Sony XCD-SX910 eingesetzt. Um alle Qualitätskriterien prüfen zu können, wird für die Beleuchtung eine Kombination aus Auflicht und Durchlicht verwendet. Die Kommunikation mit der SPS wie Triggersignal und gut/schlecht-Entscheide gehen über eine Parallelschnittstelle mit Optokopplern. Die Sollvorgaben für die Beschriftung werden als ASCII-String über RS232 von der SPS an das Visionsystem übertragen. 
    Lösung Software: Mit dem System visionexpert werden die Anforderungen bezüglich Flexibilität des Prüfablaufs, Parametrierung, Validierung, Dokumentierung und Rückverfolgbarkeit erfüllt. Die Software muss die Funktionalität bieten für die Lesung und Qualitätsbeurteilung des 2D Datamatrixcode, für die Überprüfung der Schrift (Optical Character Verification = OCV) und für die allgemeinen Aufgaben der Bildverarbeitung wie Kantenmessung, Lagemessung des Druckbildes usw. Zur Erfüllung dieser Anforderungen verwendet visionexpert die Bildverarbeitungsbibliotheken von Cognex.
    Neuer Farbsensor für die industrielle Farberkennung
    Für dunkle Farbtöne oder schlecht reflektierende Oberflächen reicht die Empfindlichkeit konventioneller Farbsensoren oft nicht aus. Balluff hat deshalb den neuen integralen RGB-Farbsensor BFS 27K im Programm, der zusätzlich zur den Farbwerten auch die Helligkeit berücksichtigt. Das ist z.B. immer dann erforderlich, wenn Prüflinge trotz Perforationen oder strukturierten Oberflächen und damit unterschiedlich reflektierenden Bereichen zuverlässig erkannt werden sollen. Typische Anwendungsbereiche für das robuste Gerät, das mit Schaltfrequenzen von bis zu 1,5 kHz arbeitet, gibt es bei Qualitätskontrollen, z.B. in der Montage-, Handhabungs- und Verpackungstechnik. Die Bedienung und Parametrierung ist einfach und praxisgerecht. Die drei Sensor-Ausgänge lassen sich direkt am Gerät im Teach-in-Verfahren einstellen und parametrieren. Dabei kann man jeweils bis zu 10 Toleranzstufen definieren und verschiedene Auswertealgorithmen wählen. Noch komfortabler geht es mit der passenden Software. Hier lassen sich bis zu 20 Referenzwerte definieren. Bei unterschiedlichen Prüfaufgaben entstehen dann keinerlei Umrüstzeiten.
    Umfassende Einsatzmöglichkeiten der Farbsensorik
    Balluff hat sein optoelektronisches Produktprogramm um die neuen Farbsensoren der Serie BFS 27K erweitert. Diese Sensoren sind hochempfindliche Messgeräte und eignen sich deshalb auch zum Erkennen dunkler Farben. Herausragende Merkmale sind zum einen kürzeste Ansprechzeiten für Anwendungen bei hohen Geschwindigkeiten und zum anderen die hohe Farbempfindlichkeit insbesondere gegenüber dunklen Farben und Objekten mit geringer Reflektivität. Selbst kleine Farbabweichungen bei Qualitätskontrollen von Textilien, Leder oder Kunststoffen, lassen sich erkennen. Diese Farbsensoren haben drei unabhängige Ausgänge. Die Einstellung und Parametrierung erfolgt über Teach-in. Am Sensor selbst werden die Einstellungen am Display angezeigt. Bei den Varianten mit RS 485 Schnittstelle können die einzelnen Ausgänge zusätzlich über Software über ein Visualisierungsgerät angezeigt werden. Zur Feinabstimmung haben die Farbsensoren verschiedene Auswertealgorithmen für Farbart und Intensität und 10 Toleranzstufen. Farbsensorik findet sich wieder im gesamten Umfeld der Robotik, Automation und Qualitätssicherung sowie in Produktionsprozessen. Qualitätssicherungsmassnahmen, die Selektion von Teilen nach Farbe oder auch die Erkennung von Farben bei Kabeladern sind mögliche Aufgabenstellungen, die der Farbsensor BFS 27K bestens löst. Passendes Zubehör wie Haltewinkel oder Steckverbinder hält Balluff in seinem umfangreichen Produktprogramm bereit.
    Schlanke Lichtgitter
    Lichtgitter übernehmen in Maschinen und Anlagen wichtige Aufgaben in der Absicherung von Gefahrenbereichen sowie der Erfassung von Objekten. Dabei sind die Ansprüche hoch. Modernes Design verlangt nach schlanken Komponenten, die sich auch bei engen Platzverhältnissen einbauen lassen. Kürzere Zykluszeiten erfordern leistungsstarke Lichtgitter, welche die Objekt-Daten auch bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten zuverlässig erfassen. Mit den Sicherheitslichtgittern Safe200 und Safe400 sowie dem messenden Lichtgitter Object100 eröffnet der Optosensorik-Spezialist CEDES dem Anlagen- und Maschinenbau neue Möglichkeiten sowohl bei Neukonstruktionen als auch bei Nachrüstungen. Denn alle drei Lichtgitter-Systeme finden mit ihrem extrem kompakten Querschnitt von 15 x 20 mm auch dort Platz, wo andere Systeme aufgrund ihrer Grösse nicht eingesetzt werden können. Dabei ist Safe400 das weltweit kleinste Sicherheitslichtgitter, das die Sicherheitskategorie 4 nach EN 95411 erfüllt. Das messende Lichtgitter Object100 brilliert neben seiner Kompaktheit vor allem durch die hohe Abtastrate von 40-s pro Strahl. Objekte, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen, werden so sicher erfasst.
    Neue Laser-Gabellichtschranken
    Die wenglor sensoric ag bietet das weltweit grösste Angebot an Lasersensoren. Mit Neuentwicklungen baut das Unternehmen seine Führungsposition in diesem Marktsegment nochmals aus. Zehntausend Objekte pro Sekunde erfassen die beiden neuen Laser-Gabellichtschranken aufgrund ihrer kurzen Reaktionszeit von 50 ms. Der feine Laserlichtstrahl, der nicht divergent ist, bewirkt eine gleichbleibende Präzision über die gesamte Gabelöffnung bei einer Wiederholgenauigkeit von 5 mm. Eine differenzierte Teach-In-Technologie erlaubt einen mühelosen Abgleich der Schranken auf unterschiedliche Objekte, auch transparente. Selbst Klarglas kann mit diesen Schranken erkannt werden. Mit Hilfe des roten Laserstrahls ist der Sensor leicht auf die gewünschte Abfrageposition am Objekt auszurichten. Einstellbare Zeitverzögerungen erlauben eine sichere Auswertung des Schaftsignals für nachfolgende Auswertegeräte. Die mit völlig identischen Leistungsmerkmalen aufwartenden Gabellichtschranken werden in den Breiten 30 und 80 mm mit PNP und NPN Ausgangsstufen angeboten, die wahlweise als Öffner oder Schliesser programmiert werden können.
    Erkennung transparenter Objekte
    Die Reflexions-Lichtschranken von Leuze electronic AG im nur 30x10x14 mm kleinen Gehäuse zeichnen sich durch eine stabile Schaltschwelle und eine speziell hohe Empfindlichkeit aus. Damit lassen sich auch feine Lichteffekte von transparenten Objekten, wie Folien oder Glas, erkennen. Die standardmässig eingebauten Polarisationsfilter unterdrücken dabei allfällige Spiegelungen. Die Empfindlichkeit ist einstellbar und eine Einstellhilfe (blinkende Anzeige-LED) erlaubt eine optimale Anpassung an die Applikation. Die Sensoren besitzen ein robustes Polycarbonat-Gehäuse mit Schutzart IP67. Mit 10-30 VDC Versorgungsspannung und antivalenten Schaltausgängen eignen sie sich hervorragend im industriellen Umfeld. Die maximale Schaltfrequenz von 1000 Hz erlaubt die sichere Erfassung auch schneller Vorgänge. Die Sensoren sind standardmässig mit Festkabel oder M8-Stecker ausgerüstet. Alle Geräte beinhalten modernste Elektronik mit speziell wirkungsvoller Fremdlichtunterdrückung und hochwertigen Schutzbeschaltungen. Sie sind unempfindlich gegenüber Fremdlichtquellen (auch HF-Lampen) und funktionssicher auch bei gegenseitiger Gerätemontage (cross-talk-Unterdrückung).