Flächen-Lichtschranke realisiert fehlertolerante Detektion

Egal ob in Fördertechnik und Logistik, beim Produzieren oder Verpacken, jede Unterbrechung automatischer Prozesse in der Fabrikautomation ist mit nicht unerheblichen Kosten sowie Zeitverlusten verbunden. In diesem Zusammenhang gewinnt auch eine hohe Detektionssicherheit der optischen Sensoren besondere Bedeutung. In vielen Fällen mögen Standardlichtschranken gute Dienste leisten, doch sobald vom Normalfall abweichende Bedingungen vorherrschen, sind Fehlschaltungen nicht ausgeschlossen. Dazu können schon kleine Veränderungen der Erscheinungsform, Abweichungen von der Norm und Beschädigungen der Zielobjekte führen.

Für viele Detektionsobjekte gilt: Ähnlich aber nicht gleich
Nahezu in jedem Betrieb, in dem Güter bewegt, angeliefert oder abtransportiert werden, findet man Paletten. Die auf dem Markt verbreiteten Palettentypen geben jedoch kein einheitliches, sondern ein vielmehr heterogenes Bild ab. Sie unterscheiden sich zum einen in ihren Bauformen, Materialien und Herstellungsqualitäten, zum anderen sind sie durch die schweren Belastungen im Industriealltag einem ständigen Verschleiß unterworfen. Die Europaletten, Halbpaletten, Düsseldorferpaletten, Chemiepaletten, Einwegpaletten und etliche weitere Bauformen haben verschiedene Höhen und differierende Reflexionseigenschaften.

Insbesondere die variierenden Objektvorderkanten der Paletten oder des Fördergutes führen optische Standardsensoren mit punktförmiger Erfassungscharakteristik leicht in die Irre. Das gilt erst recht bei Unregelmäßigkeiten durch Beschädigungen und Alterung, bei Abbrüchen oder gar dem Fehlen ganzer Deckbretter. Bei der Düsseldorfer Palette mit ihren speziellen Metalldistanzstücken besteht darüber hinaus die Möglichkeit einer direkten Reflektion des Lichtstrahls. Sind beim Einsatz herkömmlicher einstrahliger Reflektionslichtschranken in solchen Situationen die Reflektoren nicht eindeutig vom Objekt verdeckt und der Lichtstrahl nur zum Teil unterbrochen, wird die Palette nicht oder nicht rechtzeitig erkannt und es kommt zu Fehlschaltungen.

Sechs Lichtstrahlen erkennen mehr
Eine effiziente Lösung für solche und ähnliche Probleme bringt die neue Flächen-Lichtschranke RLG28 von Pepperl+Fuchs. Die Flächen-Lichtschranke vereint die Vorteile unterschiedlicher Sensorkategorien in einem Gerät: Sie ist kompakt und handlich wie eine Standardlichtschranke und arbeitet statt mit nur einem, mit mehreren Lichtstrahlen wie ein Lichtgitter. Damit ersetzt sie bisherige Konstruktionen mit mehreren aufwändig zu installierenden Reflexionslichtschranken oder mit Lichtgittern. Letztere sind nicht nur kostspieliger, sondern auch schwieriger zu montieren, da sie aus Sender und Empfänger bestehen und somit immer den elektrischen Anschluss beider Seiten erfordern. Die Flächen-Lichtschranke dagegen nutzt das Reflexionsprinzip und arbeitet auf einen Reflektor.

Die RLG28 verwendet insgesamt sechs parallele Lichtstrahlen und bildet mit dem gegenüberliegenden Reflektor ein konstantes und durchgehendes 60 mm hohes Detektionsfeld innerhalb ihrer Reichweite von 0...4 Metern. Der Ausgang der Lichtschranke schaltet, sobald die Auswerteelektronik eine Abschwächung des Summensignals von größer 10 % ermittelt. Erkannt werden Objekte ab einer Hindernisgröße von 12 mm, wobei die Auflösung über den gesamten Erfassungsbereich konstant bleibt. So ermöglicht die RLG28 eine lückenlose Detektion größerer, kleinerer und auch unförmiger Objekte und ist gleichzeitig weitgehend tolerant gegenüber alltäglichen Veränderungen, Beschädigungen oder Unzulänglichkeiten, wie sie beispielsweise bei der Paletten-Förderung auftreten.

Gehäuse- und anschlusskompatibel zu Standardlichtschranken
Ein besonderer Anwendernutzen ergibt sich durch die Unterbringung der Technik in einem kompakten Standardlichtschrankengehäuse das sich firmenübergreifend auf dem Markt etabliert hat. Die mechanische und elektrische Kompatibilität ermöglicht einen 1-zu-1-Austausch herkömmlicher Problemlichtschranken gegen die neue Flächen-Lichtschranke ohne Änderungen am Steuerungskonzept und an der Verkabelung. Sogar vorhandene Reflektoren lassen sich weiter verwenden.

Das Gerät kombiniert hohe Sensorleistung mit einem modernen Bedien- und Anzeigekonzept, wobei letzteres gemäß dem europäischen Anzeigenstandard F25 ausgeführt ist. Helle Dünnschicht-LEDs bilden eine gut ausgeleuchtete homogene Lichtfläche. Das hellrote gut sichtbare Licht erlaubt eine einfache Ausrichtung bei der Montage und optimale Sichtkontrollen bei Tests und der Inbetriebnahme. Das Ausgangssignal steht an zwei antivalenten Gegentakausgängen zur Verfügung und ist umschaltbar zwischen Hell-/Dunkelschaltung. Die Ansprechzeit beträgt 1 ms bei einer Schaltfrequenz von 250 Hz. Im Betrieb zeichnet sich das System durch hohe Fremdlichtunempfindlichkeit, Folien- und Spiegelfestigkeit, Rüttel- und Vibrationsfestigkeit und Schutz vor gegenseitiger Beeinflussung aus. Umfassende Information über Betriebs- und Schaltzustand erhält das Personal mittels heller gut sichtbarer Anzeige-LEDs.

Schritt in Richtung fehlertoleranter Detektion
Die Entwicklung der neuen Flächen-Lichtschranke bedeutet einen wichtigen Schritt hin zur fehlertoleranten Detektion. Analog dem alten Sprichwort ‚vier Augen sehen besser als zwei‘ gilt für die RLG28: Sechs Lichtstrahlen detektieren besser als einer. Das Konzept der Flächen-Lichtschranke löst das alte und nahezu überall präsente Problem einer unzuverlässigen Objekterkennung unter ungünstigen und wechselnden Randbedingungen, wie es im Industriealltag zur Realität gehört. Sie meistert Situationen wie wechselnde und unförmige Objekterscheinungsformen oder schwierige Materialien souverän und macht Neuausrichtungen und Justierarbeiten bei Los- und Chargenwechseln fortan überflüssig.

Die hohe Schutzart IP67, die Spiegel- und Vibrationsfestigkeit und der zulässige Arbeitstemperaturbereich von -30...+60 °C eröffnen zahlreiche Einsatzbereiche in der Fördertechnik, der Verpackungstechnik oder der Automobilindustrie. Spezialisiert auf die zuverlässige Erkennung von Objektvorderkanten und die konstante Objekterfassung eignen sich die Flächen-Lichtschranken RLG28 nicht nur für die unterschiedlichsten Paletten, sondern auch für Säcke oder andere Objekte ohne definierte Form, für verpackte Gegenstände, zur Überhangkontrolle oder als Mutingsensor. Dabei spielt die Objektbeschaffenheit keinerlei Rolle mehr. So ist auch bei der Auswurfkontrolle herabfallender Objekte eine sichere und ortsunabhängige Erfassung gegeben.