Pepperl+Fuchs AG
Lichtgitter sorgt für Überstandskontrolle und Objekterkennung
Optoelektronischer Alleskönner

Die Lichtgitter der Serie LGS eignen sich für sichere Objekterfassungs- aufgaben in  der Lager- und Fördertechnik, der Verpackungstechnik und dem Logistikbereich. Die Einsatzmöglichkeiten reichen dabei von An- wesenheits- und Überstandskontrollen über Mess-, Sortier- und Zähl- aufgaben bis hin zur Lage- und Formkontrolle durch eine Identifikation von Objekten. Dabei lässt sich das Gerät ohne Hilfsmittel und Software manuell über ein Touchfield parametrieren oder über eine IO-Link-Schnitt- stelle konfigurieren.


Die schnelle Objekterkennung wird auch durch Aktivierung der dreifachen Strahlauskreuzung nicht verlängert. Letztere führt im Mittel zu einer Verdop- pelung der Auflösung und Erkennung auch kleiner Objekte.

In einem Metall verarbeitenden Betrieb stoppt plötzlich das Förderband. Die Elek- tronik meldet dem Bediener einen Fehler. Auf dem Band befinden sich Git- terboxen mit Aluminiumflachbändern, die auf Länge geschnitten und im Anschluss in Boxen sortiert wurden. Ein kurzer Blick des Bedieners auf die Gitterbox genügt, um den Fehler zu erkennen: Ein Flachband steht 30 Zentimeter über und tanzt im Gegensatz zu den anderen mehreren Hundert in der Box aus der Reihe. Somit ist die Voraussetzung für den Transport bzw. die Lagerung nicht erfüllt. Weil die Gitterboxen dabei gestapelt werden, darf keines der Bänder überstehen. Da das Transportband stillsteht, ist ein Zutritt erlaubt. Der Bediener schiebt das Alumi- niumband in die Gitterbox. Der Fehler ist bereinigt und das Band läuft weiter. Die Gitterbox mit den Flachbändern wird kurze Zeit später ihren Platz im Höhenregal oder auf einem Lkw finden.


Überstandskontrolle – Überstehende Flachbänder in einer Gitterbox wer- den sicher erkannt.

Überstandskontrolle und Objekterkennung
In dem Betrieb prüfen Lichtgitter der Serie LGS von Pepperl + Fuchs jede einzelne der Gitterboxen. Dabei kommen gleich zwei detektierende Disziplinen in Kombi- nation zum Einsatz, die die Geräte beherrschen. Senkrecht montierte Lichtgitter sorgen in diesem Fall für eine Überstandskontrolle von Objekten, die aus der Gitterbox herausragen und ein liegend montiertes Lichtgitter für die Objekterken- nung der Gitterbox selbst.

Zuverlässige und langlebige Technik, die ein gutes Preis-Leistungsverhältnis auf- weist, ist für diese Routineaufgaben gefragt. Die Lichtgitter verfügen über eine leistungsfähige Erkennungstechnologie. Diese ist mit intelligenter Mikroprozessor- auswertung gepaart. Sie wurden auf der Basis der Gehäuse von Lichtgittern der Sicherheitstechnik von Pepperl + Fuchs im Werk in Berlin entwickelt und werden seit kurzem in Serie gefertigt.

Da sie in unterschiedlichen Größen und mit verschiedenen Strahldichten erhältlich sind, eigenen sich die Lichtgitter nicht nur für die Prüfung von Gitterboxen am Förderband, sondern auch für viele andere Aufgaben, wie etwa zum Zählen und Prüfen von Paketen oder Paletten. Darüber hinaus verfügen sie über mehr Funktionen und Extras als bisherige Standard-Lichtgitter am Markt.

Pepperl+Fuchs AG - Lichtgitter Bild 1
In der Empfängereinheit der Serie LGS befindet sich ein neuartiges Touchfield, das über zwei Touch-Bottons und eine Reihe von beleuchteten Piktogrammen verfügt. Alle Funktionen lassen sich hier softwarelos mit wenigen Tastenbetä- tigungen aktivieren.

Der Aufbau des Lichtgitters
Die Lichtgitter der Serie LGS bestehen aus einer Sender- und einer Empfän- gerleiste, die ein Erfassungsfeld aus infraroten Lichtstrahlen mit einer Feldhöhe von bis zu 3 200 Millimetern aufspannen können. Verschiedene Modelle mit Auf- lösungen von 8, 17, 25, 50 und 100 Millimetern Parallelstrahlabstand stehen zur Verfügung. Im Empfängermodul sind alle Elektronikkomponenten integriert, die für eine Signalauswertung notwendig sind. Ein separates Schaltgerät ist also nicht notwendig. Das Lichtgitter zeichnet sich durch eine schnelle Objekterkennung bzw. Strahlauswertung aus, denn die Ansprechzeit bei der Auswertung von 100 Strah- len beträgt nur 5 Millisekunden. Darüber hinaus unterstützt es eine dreifache Strahlenauskreuzung. Dabei werden der Parallelstrahl, der vorausgehende und der nachfolgende Strahl – also jeweils drei benachbarte Kanäle zeitgleich – abgetastet. Somit entsteht eine Halbierung der Auflösung. Der Strahlabstand von 50 Millimetern hat also zunächst eine Auflösung von 50 Millimetern. Diese wird jedoch durch die Auskreuzung auf 25 Millimetern reduziert. Somit können mit dem gleichen Lichtgitter kleinere Objekte erkannt werden, ohne ein Lichtgitter mit ge- ringerem Strahlabstand einzusetzen.

Pepperl+Fuchs AG - Lichtgitter Bild 4
Für den häufigen Einsatzfall der Höhenkontrolle sind die Lichtgitter mit drei separaten Höhen-Schaltausgängen ausgestattet.

Das Lichtgitter erkennt drei verschiedene Höhenprofile
Doch das Lichtgitter kann durch seine Extras  viel mehr leisten. Für einige wie- derkehrende Aufgaben wurden zusätzliche Betriebsmodi implementiert. Sie erleichtern die Automatisierung in vielen Situationen und ermöglichen aktuelle Erkennungslösungen bei Kundenapplikationen.

Oft werden einfache und doch sichere Lösungen für Höhen- und Durchhang- kontrollen gesucht  Hierfür  gibt drei separate Ausgänge am Empfänger, die die Höhe kontrollieren können. Jedem dieser drei Ausgänge kann ein Strahlbündel, mindestens jedoch ein Strahl zugeordnet werden. Nachdem der Anwender ent- sprechende Referenzobjekte eingelernt hat, können folglich drei verschiedene Höhenprofile erkannt und gemeldet werden.

Mittels Geometrie werden Objekte identifiziert
Objekte lassen sich mit den Lichtgittern nicht nur detektieren, sondern sogar identifizieren und somit über ihre Geometrie wiedererkennen. Es sind dabei nicht nur massive Gegenstände identifizierbar, sondern auch solche mit Durchbrüchen und Öffnungen, wie man sie z.B. in der Automobilindustrie als Karosserieteile findet. Die Objektidentifikation funktioniert im Stillstand und bei Objekten, die sich bewegen. Ein beliebiges Objekt kann hierfür mit nur einem Tastendruck eingelernt werden. Die Objektposition wird dabei automatisch mit dem Objekt eingelernt.
Das Lichtgitter funktioniert ohne PC

Alle Funktionen können über das Touchfield in der Empfängereinheit eingestellt werden. Mit zwei Touch-Buttons und beleuchteten Piktogrammen können alle Einstellungen einfach programmiert werden. Mit der Schritt-für-Schritt-Program- mierung ist man weder auf einen PC mit spezieller Software noch auf andere externe Hilfsmittel angewiesen. Es genügt zum Beispiel tatsächlich ein Tas- tendruck, um ein Objekt für eine Identifizierung einzulernen. Und genauso einfach lassen sich auf diese Weise Höheninformationen und Objektpositionen speichern. Sind Anlagenteile dauerhaft störend und reichen in das optische Erfassungsfeld, können die betreffenden Strahlen durch die Blanking-Funktion deaktiviert werden.

Pepperl+Fuchs AG - Lichtgitter Bild 5
Durch flexible Einlernoptionen wie invertiertes Einlernen, sind nicht nur mas- sive Gegenstände identifizierbar, sondern auch solche mit Durchbrüchen und Öffnungen, wie hier Karosserieteile in der Automobilindustrie.

Mit dem Lichtgitter parametrieren und online diagnostizieren
Das Kommunikationssystem „IO-Link“ qualifiziert die Lichtgitter LGS für zukünftige Vernetzungsstrategien und bindet die intelligenten Sensoren an ein Automatisie- rungssystem. Dabei werden sowohl die elektrischen Anschlussdaten als auch ein Kommunikationsprotokoll digitalisiert. Bei dieser Kommunikation gestattet das Gerät alternativ zur manuellen Bedienung und Konfiguration zusätzliche Funktionen wie Remote-Parametrierung und Online-Diagnose.

Der Beitrag zur Nachhaltigkeit
Der optionale Standby-Modus eignet sich für Einsatzfälle, bei denen das Licht- gitter nicht im Dauerbetrieb arbeitet. Man aktiviert ihn durch Anlegen einer Dauerspannung an den Testeingang des Senders. Das verringert nicht nur den Stromverbrauch, sondern schont die Sende-LEDs und verlängert die Lebens- dauer des Gerätes.

Für Tiefkühlanwendungen in der Lebensmittelbranche ist das Lichtgitter auf Wunsch in einer Ausführung mit einer Tauglichkeit für Umgebungstemperaturen von bis zu minus 30 Grad erhältlich.  Sender und Empfänger verfügen hierbei jeweils über eine eigene Temperaturstabilisierung.

Die Montage der Lichtgitter
Das Lichtgitter im leichten Aluminium-Gehäuse erfüllt die Schutzart IP67. Die extrudierte dunkel eingefärbte Frontscheibe ist entsprechend sicher abgedichtet. Mit Schnellspann-Montagewinkeln kann es an drei Profilseiten mit dem Plug-&- Play-Prinzip befestigt werden. Alternativ können auch Löcher in das Gehäuse gebohrt oder Nutsteine verwendet werden. Da das Lichtgitter oben und unten einen synchronen Strahl besitzt, kann es zweiseitig betrieben werden – also auch auf dem Kopf. Die Schaltungsart kann auf hell oder dunkel parametriert werden. Die Betriebsreichweite der Serie LGS reicht beim Standardmodell bis zu sechs, bei erhöhter Reichweite bis zu acht Metern.  Die Signalstärke wird im Betrieb permanent nachgeführt. Somit werden Einflüsse durch Temperatur oder Ver- schmutzung kompensiert.

Fazit
Mit ihrer Flexibilität und Betriebsartenvielfalt erledigen die neuen Lichtgitter LGS nicht nur die Standardaufgaben für einfache Lichtgitter, sondern sie lösen auch viele bisher problematische Erfassungsaufgaben sicher und unkompliziert.

Der Mitarbeiter im Hochregallager ist begeistert von den zwei eingesetzten Licht- gittern zur Kontrolle und Erfassung der Gitterboxen und Paletten. Die Einlagerung läuft problemlos und Nacharbeiten wie Paletten reparieren, Böden austauschen oder Werkstücke im Lager richtig positionieren gehören der Vergangenheit an. In der vorgesehenen Reihe kommen nur noch einwandfreie Boxen, Paletten und Pakete zur Einlagerung an. Und zufrieden ist auch der Produktionsleiter, denn seitdem die Lichtgitter der Serie LGS von Pepperl + Fuchs verwendet werden, hat sich die Durchlaufzeit fast verdoppelt.

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