Schluß mit null Durchblick

LASERLICHTSCHRANKE - Staub und Schmutz sind die natürlichen Feind jeder optischen Problemlösung, Bilderkennung funktioniert dann eher wie das Lesen im Kaffeesatz. Das Berliner Unternehmen Visolux setzt auf Durchblick bei schlechter Sicht. Spezialgebiet der Laserlichtschranke E18/EV18-LAS ist der Einsatz in rauher Industrieumgebung: Auch bei starken Verschmutzungen und hohem Staubaufkommen gewährleistet die automatische Schwellwertanpassung eine hohe Funktionssicherheit und Schaltpräzision - selbst wenn der Lichtempfang auf 20 Prozent des Normalwertes bei verschmutzungsfreier Lichtstrecke absinkt.

12. April 2001

Bei vielen Anwendungen müssen Lichtschranken über größere Entfernungen kleinste Objekte, enge Lücken oder feine Positionsunterschiede zuverlässig erfassen, zum Beispiel bei Teilezuführungen in der Verpackungs- oder Fördertechnik oder beim Erkennen von Stapelhöhen in der Papier- und Druckindustrie. Dabei werden die optischen Sensoren häufig mit für sie denkbar ungünstigen Umgebungsbedingungen konfrontiert. So können Staubablagerungen oder andere Verschmutzungen die automatisierten Betriebsabläufe an Maschinen oder Anlagen empfindlich stören, bis hin zum Funktionsausfall. Intelligente Sensoren warnen rechtzeitig vor dem Ausfall und passen den Schaltpunkt kontinuierlich an den Verschmutzungsgrad an. So verlängern sie die störungsfreie Betriebszeit der Maschine oder Anlage.

Geradezu geschaffen für den Einsatz in rauher Industrieumgebung ist die Einweglichtschranke E18/EV18-LAS aus dem Hause Visolux. Dank des intensiven Laserlichts kann der Sensor im einbaufreundlichen M18-Gehäuse mühelos große Distanzen überbrücken. Ohne daß eine manuelle Fokussierung notwendig ist, erkennt er auch kleinste Objekte über die komplette Lichtachse zuverlässig. Die Lichtschranke arbeitet mit kolliminiertem Laserlicht, das heißt die Strahlen verlaufen nahezu parallel. Bei einer Distanz von 1,5 m beträgt der Lichtbündeldurchmesser weniger als 1,5 mm. Durch die hohe Schaltfrequenz von 10 kHz werden auch zeitlich kurze Vorgänge sicher erkannt. Die fest eingestellte Hysterese verhindert ein Signalflattern des Ausgangs, wenn etwa ein Objekt den Lichtstrahl nur teilweise abdeckt.

Lichtschranke »merkt« sich Verschmutzungsgrad

Ihre Leistungsfähigkeit kann die Lichtschranke vor allem dort ausspielen, wo die Umgebungsbedingungen besonders rauh sind, zum Beispiel in Schleifereien. Denn auch bei starken Verschmutzungen und hohem Staubaufkommen gewährleistet die automatische Schwellwertanpassung eine hohe Funktionssicherheit und Schaltpräzision: Die Schaltschwelle, die normalerweise bei etwa 60 Prozent der maximalen Signalstärke liegt, wird dynamisch nachgeführt. Den jeweils aktuellen Verschmutzungsgrad signalisiert der Betriebszustand des Alarmausgangs. Solange bei freiem Lichtweg der Signalpegel noch höher als 30 Prozent des Normalpegels ist, bleibt der Alarmausgang inaktiv. Er beginnt mit circa 0,5 Hz zu oszillieren, wenn sich der Empfang durch steigende Verschmutzung weiter verschlechtert und wird schließlich ständig aktiv, wenn der Signalpegel unter 20 Prozent des Normalwertes sinkt. Selbst zu diesem Zeitpunkt funktioniert die Lichtschranke noch einwandfrei; der Griff zum Lappen verhindert dann den drohenden Funktionsausfall.

Der Schaltzustand des Alarmausgangs bleibt - unabhängig vom Zustand des Signalausgangs - solange erhalten, bis der Signalpegel bei freiem Lichtweg die Kriterien für einen anderen möglichen Schaltzustand erfüllt. Vor Ort signalisiert eine Funktionsanzeige die jeweiligen Betriebszustände. Wenn beispielsweise durch Verschmutzung der Signalpegel bei freiem Lichtweg unter 30 Prozent des Normalwertes sinkt, beginnt die LED zu blinken. Der an den Verschmutzungsgrad angepaßte Schwellwert wird in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt und bleibt so beim Abschalten der Maschine beziehungsweise Anlage oder bei Stromausfall erhalten. Die Lichtschranke »merkt« sich den Verschmutzungsgrad, vor erneutem Anfahren der Anlage ist keine Reinigung der Optik notwendig.

Bei Anwendungen, die eine besonders hohe Schaltgenauigkeit erfordern, erreicht der Sensor mit einer speziellen werkseitigen Empfängerkonfiguration bei leicht verringerter Verschmutzungskompensation eine Auflösung von mindestens 0,1 mm; das Schaltsignal ist auf 30 Mikrometer und besser reproduzierbar. Damit eignet sich die Laserlichtschranke auch für präzise Positionieraufgaben. Für die statische Abfrage haarfeiner Teile, die kleiner als der Laserstrahldurchmesser sind, ist die Lichtschranke werkseitig auch ohne Schwellwertanpassung lieferbar.

Metall schützt den Sensor gegen Außenstreß

Sender und Empfänger der Laserlichtschranke sind in einem montagefreundlichen, in Richtung der Lichtachse etwa 80 mm langen M18-Gehäuse untergebracht. Es besteht komplett aus Metall, der Sensor hält also auch hohen mechanischen Belastungen stand. Auf der planen Optikabdeckung aus widerstandsfähigem Glas kann sich Schmutz nur schlecht ansetzen. Außerdem ist die ebene Fläche sehr einfach zu reinigen. Ein M12-Steckverbinder mit Metallgewinde vereinfacht den elektrischen Anschluß. Durch den sichtbaren Lichtfleck ist die Ausrichtung auch über große Distanzen problemlos. Wechsellichtbetrieb erhöht die Fremdlichtsicherheit, zum Beispiel bei Sonneneinstrahlung oder künstlicher Beleuchtung.

Die Lichtschranke arbeitet mit Gleichspannungen zwischen 10 und 30 V und bei Umgebungstemperaturen zwischen 0 und +60 °C. Sie erfüllt serienmäßig die Anforderungen der Schutzart IP67, das heißt der Sensor ist vollkommen staubdicht und gegen Eintauchen geschützt. Die PNP-Transistorausgänge sind kurzschlußfest. Der Schaltstrom beträgt maximal 200 mA, so das sich entsprechende Lasten bei Bedarf auch direkt schalten lassen. Die Lichtschranke entspricht der Laserschutzklasse 2, somit sind keine besonderen Schutzmaßnahmen erforderlich.

Erschienen in Ausgabe: 05/2000