Laufzeitmesser

Photomischdetektoren zum Preis optischer Näherungsschalter
In vielen Anwendungen der Fördertechnik und des Materialhandlings ist es wichtig, die Anwesenheit eines Objekts sicher zu erfassen. Für diese Aufgabe stehen viele verschiedene Sensoren zur Verfügung, die mit unterschiedlichen Messmethoden arbeiten. Photomischdetektoren (PMD), die auf einer Laufzeitmessung von Laserlicht basieren, bieten besonders viele Vorteile. Die PMD-Sensoren sind im Preis vergleichbar mit herkömmlichen optischen Näherungssensoren.

Optische Sensoren kommen in Materialfluss-Anwendungen häufig zum Einsatz – sind aber in manchen Fällen problematisch. Ein typischer Fall ist die Fertigung von Getriebegehäusen. Mit einem hohen Automatisierungsgrad fertigen Zulieferer Getriebegehäuse für namhafte Automobilhersteller. Die Bearbeitungszentren, in denen die spanabhebende Bearbeitung der Getriebegehäuse erfolgt, werden dabei automatisch gesteuert und auch beschickt. Um Kollisionen z.B. bei der Zuführeinrichtung zu vermeiden, ist es notwendig, die Position der Getriebegehäuse und der Warenträger exakt zu erfassen. Mit herkömmlichen optischen Sensoren, wie Lichttaster oder Lichtschranken, ist diese Aufgabe nur schwer zu bewältigen, da diese in unmittelbarer Nähe des Bearbeitungszentrums montiert werden müssen. Das dort eingesetzte Kühl-Schmiermittel würde die optischen Sensoren schnell außer Gefecht setzen und Fehlschaltungen verursachen.

Laufzeitmessung des Lichts

Eine Lösung für solche Anwendungen sind Photomischdetektoren (PMD-Sensoren), die die Zeit messen, die ausgesendetes Laserlicht vom Sensor zum Objekt und wieder zurück benötigt. Diese Laufzeitmessung ist extrem genau, sodass sich der Abstand zum Objekt exakt bestimmen lässt. Um die Laufzeitmessung zu realisieren, wird das Licht einer Laserdiode frequenzmoduliert. Der Sensor misst dann die Phasenverschiebung des reflektierten Lichts und kann so die Laufzeit und damit den Abstand sehr genau bestimmen. Die PMD-Sensoren haben außer der hohen Genauigkeit noch weitere Vorteile: Im Vergleich zu optischen Lichttastern ist dies vor allem die große Reichweite. So bieten die Sensoren O5D und OID eine Reichweite von jeweils 2m. Da gleichzeitig flache Winkel bis zu 20° möglich sind, unter denen das Licht auf das zu messende Objekt trifft, ist eine flexible Montage möglich. Dadurch hat der Anwender viele Möglichkeiten, seine Sensoren einzusetzen – im oben geschilderten Fall also an einer Stelle, wo kein Kühl-Schmiermittel die Sensoren verschmutzt. Auch die Inbetriebnahme ist vergleichsweise einfach: Bei herkömmlichen optischen Sensoren muss der Schaltpunkt in der Anwendung eingestellt werden, wozu u.a. das reale zu erfassende Objekt benötigt wird. Viel einfacher geht dies bei den PMD-Sensoren, bei denen der Schaltabstand schon vor der Inbetriebnahme eingestellt wird. Diesen kann der Anwender entweder ausmessen oder ggf. direkt aus der 3D-Konstruktionszeichung entnehmen. Die Sensoren messen die Entfernung völlig unabhängig von der Oberfläche des Objekts, auch spiegelnde oder matte Oberflächen sind kein Problem. Außerdem funktioniert die Hintergrundausblendung solcher Sensoren nahezu perfekt. Auch reflektierende Oberflächen im Strahlengang des Sensors – ein typisches Beispiel sind hier die Warnwesten von Mitarbeitern – führen nicht zu Fehlmessungen.

Unterschiedliche Bedienkonzepte

Diese Sensoren O5D und OID sind vom Preis durchaus vergleichbar mit herkömmlichen optischen Näherungsschaltern. Damit kann die PMD-Technologie auch bei preissensitiven Anwendungen zum Einsatz kommen. Zudem entspricht die Bauform ungefähr der von optischen Standardsensoren. So ist der O5D ist 56×18,2×46,5mm groß. Neben der Bauform unterscheiden sich die beiden PMD-Sensoren auch im Bedienkonzept. Beim O5D lässt sich der Schaltpunkt über zwei Tasten einstellen. Ein integriertes Display zeigt den aktuell eingestellten Wert in Zentimetern an. Der Schaltpunkt des OID wird über einen Stellring festgelegt, auf dessen Skala der Wert abgelesen wird. Beide Sensoren sind mit einer IO-Link-Schnittstelle ausgestattet, über die sich z.B. die aktuellen Entfernungswerte auslesen lassen. Über die Schnittstelle lassen sich auch verschiedene Eistellungen vornehmen. So kann z.B. der Laser ausgeschaltet werden, wenn der Sensor nicht benötigt wird.

ifm electronic gmbh
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