Sowohl in der Fertigung als auch bei der Montage oder im Rahmen der Qualitätskontrolle müssen unterschiedliche Objekte oftmals anhand minimaler Größen- oder Höhenunterschiede identifiziert und verglichen werden. Ein neuartiges Lichtband überprüft bereits bei der Vormontage, ob zum vorgewählten Sensortyp das richtige Sensorgehäuse eingelegt wurde.

Unterschiedliche Objekte in der Herstellung, bei der Montage oder der Qualitätskontrolle zu identifizieren und zu vergleichen, ist für Sensoren eine anspruchsvolle Aufgabe. Üblicherweise werden dazu optische und damit berührungslose Verfahren eingesetzt, wenngleich deren Handhabung eher aufwändig ist. Einen neuen Weg geht der Sondermaschinenbauer Müko aus Weinstadt-Beutelsbach. An einer halb automatischen Montageanlage für induktive Sensoren setzt er bei der optischen Objekterkennung auf die Vorteile des neuartigen Lichtbands BLA von Balluff. Dieses identifiziert, vergleicht oder sortiert Objekte bereits anhand minimaler Größen- oder Höhenunterschiede. Es arbeitet vollkommen autark, das heißt ohne weiteres Zubehör wie einen PC oder spezielle Software.

Stationen der Sensormontage
Der Fertigungsprozess beginnt, indem der Werker an der ersten Station manuell die Einzelteile für den zu montierenden Sensor einlegt. Dann drückt er die Start-Taste und das Balluff-Light-Array prüft, ob die korrekten Teile vorliegen. Dazu werden der Durchmesser des Rohres und des Stecker-Ansatzes erfasst und an die übergeordnete Steuerung weitergeben. Erst wenn die gemessenen Dimensionen zu dem vom Werker vorgewählten Sensortyp passen, erfolgt die Freigabe für den Fügeprozess mit genau definierten Kräften und Wegstrecken. Liegt eine Verwechslung vor, wird dies visuell signalisiert, der Werker quittiert und entfernt das fehlerhafte Teil. Danach wird die Anlage automatisch für einen neuen Fertigungsablauf frei gegeben. Ist der Fügeprozess abgeschlossen, entnimmt der Werker von Hand das fertige Teil und setzt es in einen Werkstückträger ein. Sobald dieser mit vier Induktivsensoren voll bestückt ist, wandern die Sensoren in der verketteten Anlage in die nachfolgende Ausschäumstation. Dort wird eine genau definierte Menge der Ausschäummasse in jedes Gehäuse injiziert, bevor die Sensoren zum Aushärten des Polymers einen Wärmtunnel passieren. Jeweils acht Sensoren kommen dann zur Endkontrolle und werden anschließend in Blisterpackungen versandfertig gemacht.

Funktionsweise des Lichtbandes
Das hochauflösende Lichtband BLA mit einer Breite von 50 Millimetern hat eine Reichweite von bis zu zwei Metern. Es besteht aus einem Sender mit einem leistungsstarken Rotlichtlaser sowie einem Empfänger und arbeitet vollständig autark. Beide Komponenten sind jeweils in einem Metallgehäuse untergebracht und mit Abmessungen von 100 x 113 x 26 mm relativ kompakt und damit einfach in Anlagen zu integrieren. Mit der Schutzart IP65 sind sie optimal für den industriellen Einsatz gerüstet, Sender und Empfänger sind durch eine widerstandsfähige und reflexionsfreie Glasscheibe geschützt.

Undurchsichtige Objekte, wie zum Beispiel die Sensorgehäuse, wirken abschattend auf das Lichtfeld des Light Arrays. Die hochauflösende CCD-Zeile des Empfängers erkennt dies mit hoher Präzision und Auflösung. Das ist die Voraussetzung dafür, die geringen Unterschiede zwischen den Gehäusen präzise ermitteln zu können. Selbst bei einer maximalen Distanz von zwei Metern bietet das Lichtband eine Auflösung besser als 0,1 Millimeter. Somit lassen sich auch sehr kleine Objekte einwandfrei erkennen. Das funktioniert nur deshalb, weil das Lichtband ein absolut homogenes Lichtfeld mit überall gleicher Intensität bietet. Der Schlüssel zu dieser Funktionsweise liegt in der Konstruktion des Lichtbands. Mittels eines Prismas wird das Laserlicht gleichmäßig aufgefächert.

Mit dem Lichtband lässt sich neben der Dicke auch gleichzeitig die Position eines Objektes erfassen. Das ist dann interessant, wenn es beispielsweise darum geht, die Position eines durch das Beobachtungsfeldes laufenden Drahtes zu erfassen. Ein weiterer Vorteil liegt in der autarken Arbeitsweise des Lichtbands. Es liefert endgültige Detektionsergebnisse ohne weiteres Zubehör. Damit entfällt der sonst erforderliche Datenaustausch mit weiteren Komponenten oder Geräten, was nicht nur den Verkehr auf der Datenleitung minimiert, sondern gleichzeitig auch die Steuerung entlastet.

Komfortable Bedienung
Sender und Empfänger des Lichtbands sind über das grafische Live-Bild der im Empfänger integrierten Multifunktionsanzeige einfach und schnell auszurichten. Der Anwender kann zwischen unterschiedlichen Erkennungsmodi wählen und die Toleranz-Level an die eigene Anwendung anpassen. Per Tastendruck lassen sich unterschiedliche Objekte einlernen und den drei binärcodierten Digitalausgängen zuordnen. Zusätzlich stellt das Lichtband zwei analoge Ausgänge zur Verfügung, deren Signale sich vielfältig verwenden lassen. Müko nutzt einen der Ausgänge, um die Werte der Größenmessung an die Steuerung auszugeben. Die Ausgänge lassen sich unabhängig voneinander konfigurieren und zwischen steigend oder fallend umschalten, wobei die Messwerte in Millimetern direkt am Display angezeigt werden. Eine Variante des Lichtbands mit IO-Link-Schnittstelle wird zukünftig ebenfalls verfügbar sein.

Der Anwender kann das Display der Einbausituation anpassen, indem er die Darstellung bei Bedarf um 180° dreht. Dabei ist stets eine gute Ablesbarkeit gegeben, denn auch der Kontrast lässt sich entsprechend den aktuellen Lichtverhältnissen am Einsatzort variieren. Zudem bietet das Lichtband die Blanking-Funktion an. Damit lassen sich störende Objekte im Messfeld bei Bedarf ausblenden, wozu wenige Eingaben am Display erforderlich sind. Das Lichtband ignoriert dann zum Beispiel Einbauten oder Objekthalterungen und erkennt nur das zu prüfende Sensorgehäuse.
Den vom Sensor auszublendenden Bereich definiert der Anwender beidseitig in 0,1-Millimeter-Schritten. Alternativ kann der auszublendende Bereich auch automatisch bei der Erstinbetriebnahme eingelernt werden, was die Installation beschleunigt und langwieriges Nachjustieren vermeidet.