Neue Vielfalt mit Multi Pixel Technology

Distanzmesskern beflügelt Objektdetektion im Nahbereich
Viele Detektionsaufgaben in der Fabrikautomation erfordern den Einsatz optoelektronischer Sensoren im Nahbereich. Bei solchen Aufgaben setzen Anwender bekannte Standard-Sensoren ein und gehen aus Wirtschaftlichkeitsgründen gezwungenermaßen einen Kompromiss zwischen hoher Erkennungssicherheit und Kostenaspekten ein. Mittels intelligenter MPT-Distanzmesskerne (Multi Pixel Technologie) ist es nun gelungen, Standard-Sensoren mit Fähigkeiten auszustatten, die bisher nur kostspieligeren Gerätevarianten aus dem Bereich der Distanzmessung vorbehalten waren.

Eine deutlich höhere Prozesssicherheit bei Standardanwendungen als bisher ermöglichen jetzt neue Optoelektronik-Serien, die mit der sogenannten Multi Pixel Technology (MPT) arbeiten. Das Geheimnis ist ein Messkern, der die Anwesenheit von Objekten über den Abstand zum Sensor erfasst und so Fehlinterpretationen sicher ausschließt. Zwar ist die Idee, Distanzinformationen zu generieren und daraus die Objektanwesenheit abzuleiten keineswegs neu, jedoch war ein breiter Einsatz klassischer Distanzsensoren für Standardaufgaben bisher zu teuer. Die Multi Pixel Technology nutzt auf der Grundlage des Triangulationsverfahrens eine spezielle Fotodioden-Zeile als Empfangselement, die das von sehr hellen PowerBeam-LEDs ausgestrahlte und am Zielobjekt reflektierte Licht wieder erfasst. Je nachdem auf welchen Bereich bzw. auf welche Pixel das meiste Licht fällt, befindet sich das Zielobjekt näher am Sensor oder ist weiter von ihm entfernt. Für die genaue Auswertung ist ein Mikroprozessor samt hochoptimierter Softwarealgorithmen verantwortlich. Durch die Kenntnis der Distanzinformation sind Sensoren mit MPT-Messkern im Vergleich zu herkömmlichen Lichttastern äußerst unempfindlich gegenüber Unterschieden bezüglich Reflexion oder Farbe des Objekts und zeichnen sich auch in schwierigen Situationen durch eine zuverlässige Objektdetektion aus.

Intelligenter Messkern und IO-Link

Das Prinzip der Distanzmessung ist bei MPT-Standard-Sensoren eine entscheidende Voraussetzung für eine Reihe von Vorteilen bzw. weitergehenden Funktionen, von denen die Anwender unmittelbar profitieren. So macht der intelligente Messkern die neue Sensorgeneration nicht nur zuverlässig, sondern in Verbindung mit der standardmäßig integrierten IO-Link-Schnittstelle auch hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten überaus vielseitig. Die Sensoren unterstützen verschiedene Betriebsarten, z.B. Hintergrundausblendung, Hintergrundauswertung oder einen Fenstermodus, um sowohl einen Bereich des Vordergrunds als auch des Hintergrunds gezielt auszublenden. Weiterhin steht ein Hysterese-Modus zur Verfügung, bei dem sich die Ein- und Ausschaltpunkte beliebig einstellen lassen. Ohne großen Softwareaufwand in der Steuerung lassen sich damit z.B. typische Zweipunktregelungen realisieren. Alle Einstellungen und Parametrierfunktionen sind vorzugsweise über IO-Link möglich. Stattet man eine bestehende Anlage mit MPT-Sensoren aus, muss für den Einsatz von IO-Link die vorhandene Verkabelung nicht geändert werden. In Hinblick auf die Schnittstelle sind für die MPT-Sensoren drei unterschiedliche Einsatzszenarien denkbar. Wer auf Online-Zugriff und jegliche erweiterte Online-Parametriermöglichkeiten verzichtet, kann die Geräte als schaltende Sensoren im herkömmlichen Sinn verwenden. Die konfigurierte Betriebsart ist dann fix eingestellt und kann während des Betriebs nicht verändert werden. Wesentlich flexibler ist die Anbindung an einen IO-Link-Master. Auch hier ist schaltender Betrieb möglich, die Geräte sind aber gleichzeitig über IO-Link diagnostizier- und parametrierbar, wodurch der Anwender Zugriff auf die gesamte Funktionalität des MPT-Messkerns erhält. Das erlaubt z.B. bei Anlagenumstellungen ein blitzschnelles und automatisches Verändern der Parameter bzw. Betriebsmodi. Wichtig ist die Existenz der IODD (IO Device Description), die der Hersteller für jeden MPT-Sensor als Download-Datei zur Verfügung stellt. Sie enthält detaillierte Informationen über die Sensoreigenschaften und einzelnen Parameter, sodass man mit einem standardisierten Software-Werkzeug wie PACTware darauf zugreifen kann. Neben den schaltenden Betriebsarten gestattet IO-Link es auch, die vom Sensor berechnete Objektdistanz als Diagnosewert auszulesen, um die Einstellung und Inbetriebnahme der Geräte zu vereinfachen und zu beschleunigen.

Generierung von 3D-Daten

Bereits verfügbare MPT-Sensoren mit den beschriebenen Eigenschaften findet man als Reflexions-Lichttaster in den Serien MLV41 sowie RL31. Es handelt sich um schaltende Sensoren mit Messkern, bei denen sich mehrere Schaltpunkte definieren lassen. Die Taster verfügen neben IO-Link jeweils über zwei Gegentaktausgänge. Von der MLV41 sind Ausführungen mit einstellbaren Tastbereichen von 20 bis 120mm sowie 20 bis 500mm lieferbar. Der einstellbare Tastbereich der RL31 reicht von 50 bis 800mm. Daneben gibt es bereits den Hochleistungs-Laserlichtschnitt-Sensor LineRunner, der ebenfalls mit der Multi Pixel Technology und dem Triangulationsprinzip arbeitet, aber deutlich komplexer aufgebaut ist. Als Empfangselement kommt hier statt einer Fotodioden-Zeile ein CMOS-Chip zum Einsatz. Das System dient zum Bestimmen von Höhen- und Breiteninformationen und kann in Verbindung mit einem Drehgeber echte 3D-Daten generieren. Die Einsatzgebiete reichen von der Spaltvermessung über die Dichtlippeninspektion bis zur Montageautomation und Roboterbahnkorrektur.

Fazit

Die neuen Sensoren mit Multi Pixel Technology liefern aufgrund der zusätzlichen Entfernungsmessung präzisere und zuverlässigere Schaltsignale als vergleichbare herkömmliche Geräte für den Nahbereich. Als Standard-Sensoren sind sie einerseits kostengünstig und können andererseits durch ihre Funktionsvielfalt und flexiben Parametriermöglichkeiten mit weniger Sensorvarianten ein breiteres Anwendungsfeld in allen Bereichen der Fabrikautomation abdecken.

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