Die Anwesenheit von Bauteilen und anderen Objekten zu überprüfen, gehört zu den häufigsten Automatisierungsaufgaben. In den meisten Fällen ist dies eine Aufgabe für einen Reflexionslichttaster mit Hintergrundausblendung (HGA). Dieser erkennt ein Objekt auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen, beispielsweise bei Fremdlichteinfall, spiegelnden Oberflächen oder wenn das Objekt dunkler ist als der Hintergrund. Denn HGA-Taster arbeiten nach dem Prinzip der Abstandsmessung und registrieren deshalb nur das Licht, das ein bestimmter, voreingestellter Ort reflektiert. Auf diese Weise lassen sich Objekt und Hintergrund stets auseinanderhalten und beispielsweise die Anwesenheit von Schrauben auf einem Förderband erkennen, auch wenn das Förderband stärker reflektiert als das Objekt.

Hier genügt ein Lichttaster, um zu erkennen, wie viele Flaschen sich auf dem Band befinden.

Hier genügt ein Lichttaster, um zu erkennen, wie viele Flaschen sich auf dem Band befinden.Sensopart

Für einfache Da/nicht-da-Erkennungsaufgaben sind HGA-Taster wegen ihrer hohen Prozessstabilität und Wirtschaftlichkeit eine gute Wahl. Sie kommen vor allem bei Automatisierungsprozessen zum Einsatz, bei denen eine hohe Geschwindigkeit gefordert ist oder die Sensoren sehr kleine Teile erkennen müssen. Aufgrund ihrer kompakten Bauweise lassen sie sich zudem auch bei beengten Platzverhältnissen meist problemlos unterbringen: So betragen die Maße des Subminiatur-Lasertasters der Reihe F10 von Sensopart 21 mal 14 mal 8 mm, der deshalb auch in kleine Lücken passt.

Mehrere Dinge gleichzeitig erledigen

An ihre Grenzen stoßen Lichttaster allerdings, wenn sie mehr als ein Objektmerkmal gleichzeitig erfassen sollen. Im Prinzip lassen sich solche Aufgaben zwar durch Einsatz mehrerer Taster lösen, der Einsatz eines bildverarbeitenden Vision-Sensors kann hier jedoch die bessere Lösung sein. Vision-Sensoren ermöglichen eine flächige Analyse von Objekten und sind somit in der Lage, sämtliche interessierenden Merkmale auf einen Blick zu erfassen. Durch die sogenannte Lagenachführung kann ein Vision-Sensor zudem Objekte auch dann identifizieren, wenn sie nicht wiederholgenau in der eingelernten Position erscheinen. So erkennt der Vision-Sensor beispielsweise auch eine Schraube, die verkehrt herum auf dem Förderband liegt, sodass eine lagerichtige Zuführung möglich ist.

In ihrer Funktionsweise unterscheiden sich Vision-Sensoren grundlegend von schaltenden Sensoren. Im Gehäuse eines Vision-Sensors steckt ein Bildverarbeitungssystem mit Objektiv, LED-Beleuchtung, Bildchip, Signalprozessor für die Bildauswertung sowie digitalen Ein/Ausgängen und Schnittstellen. Das Einlernen des Vision-Sensors erfolgt über eine PC-Konfigurationssoftware. Im laufenden Betrieb benötigt er aber keinen PC, der Vision-Sensor arbeitet dann autark wie ein klassischer Sensor. Verbreitete Anwendungen von Vision-Sensoren sind die Objekt- und Farberkennung sowie das Codelesen. Darüber hinaus gibt es branchenspezifische Speziallösungen, beispielsweise für die Positionierung und Bruchkontrolle von Solarzellen. Neben diesen anwendungsspezifisch vorkonfigurierten Vision-Sensoren bieten verschiedene Hersteller auch frei programmierbare Systeme an, mit denen der Anwender seine Automatisierungslösung aus einzelnen Funktionsbausteinen zusammenstellen kann.

Gemeinsam geht’s oft besser

Aufgrund der Fähigkeit von Vision-Sensoren, mehrere Merkmale gleichzeitig zu erkennen, lassen sich auch komplexe Auswertungen mit nur einer Bildaufnahme durchführen. So ermöglicht der Visor-Objektsensor von Sensopart das gleichzeitige Erkennen von beliebig vielen Merkmalen, das heißt, er kann mehrere Da/nicht-da-Anfragen gleichzeitig beantworten. Darüber hinaus liefert er noch mehr Informationen außer der reinen Anwesenheit, die für eine Gut-/Schlechtentscheidung relevant sind. Ein Beispiel für eine solche Anwendung ist die Deckelkontrolle in einer Flaschenabfüllanlage: Hier erkennt ein HGA-Taster das Vorhandensein des Deckels, während ein Vision-Sensor die zusätzliche Information liefern kann, ob der Deckel korrekt auf der Flasche sitzt. Eine weitere typische Aufgabe, die beide Sensortypen gemeinsam erledigen, ist die Vollständigkeitskontrolle, zum Beispiel von einer Pralinenschachtel: Der Lichttaster signalisiert die Anwesenheit der Schachtel auf dem Förderband, und der Vision-Sensor prüft, ob alle Pralinen in der Schachtel vorhanden und am richtigen Platz sind.

Komplexer heißt auch vielfältiger

Neben der Komplexität der Automatisierungsaufgabe gibt es noch weitere Kriterien, die eine Entscheidung für das eine oder andere System bedingen können. So lassen sich bei Vision-Sensoren mehrere Konfigurationen direkt im Speicher des Sensors ablegen und bei Bedarf einfach abrufen, während der Anwender einen HGA-Taster bei einer Konfigurationsänderung – beispielsweise bei einem Produktwechsel – gegebenenfalls neu einlernen muss. Auch bei der Datenausgabe sind Vision-Sensoren flexibler als klassische Sensoren mit Hintergrundausblendung: die Visor-Reihe verfügt beispielsweise über bis zu sechs Schaltausgänge, die sich den Ausgabedaten beliebig zuordnen und mit Logikfunktionen belegen lassen, sowie über mehrere Schnittstellen wie Ethernet, RS422 oder RS232 für das Anbinden an übergeordnete Steuerungen. Der Anwender kann das Protokollformat der Datenübertragung weitgehend frei zusammenstellen, was das Anpassen an vorhandene Anlagenumgebungen vereinfacht.

Wer die Wahl hat

Nicht immer muss es das komplexeste sein. Je nach Anwendung genügt auch ein preisgünstiger Lichttaster.

Nicht immer muss es das komplexeste sein. Je nach Anwendung genügt auch ein preisgünstiger Lichttaster.Sensopart

Die Entscheidung pro Taster oder pro Vision-Sensor lässt sich nicht pauschal treffen, denn jedes System hat seine spezifischen Stärken. Es kommt immer auf die konkreten Anforderungen und Randbedingungen der jeweiligen Anwendung an. Dabei gilt keineswegs immer ein kategorisches Entweder oder, sondern sehr häufig auch ein Sowohl als auch: So kann ein schaltender Sensor als Trigger für einen Vision-Sensor dienen, der anschließend eine komplexe Prüfaufgabe ausführt – wie in den Beispielen der Deckelkontrolle oder der Vollständigkeitskontrolle der Pralinenschachtel. Auf diese Weise leistet jedes System das, was es am besten kann.

Fabian Ehret

ist Produktmanager für optoelektronische Sensoren bei Sensopart Industriesensorik GmbH in Gottenheim.

Christian Ott

ist Leiter Produktmanagement Vision bei Sensopart Industriesensorik GmbH in Gottenheim.

(dl)

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