Moritz Gerig, Produktmanager Ultraschallsensoren in der Division Identification & Measuring, Sick AG, Reute
Der Anwender kann Ultraschallsensoren individuell an ihre Mess- und Detektionsaufgabe anpassen. So lässt sich die Empfindlichkeit der Entfernungsmesser – und damit der Erfassungsbereich ihrer Schallkeule – stufenlos anpassen, wodurch sich Objekte in der Umgebung gezielt ein- oder ausblenden lassen. Darüber hinaus können die Sensoren durch die Auswahl der Schaltmodi „Distanz zu Objekt“, „Schaltfenster“ oder „Objekt zwischen Sensor und Hintergrund“ auf einfache Weise unterschiedliche Schaltfunktionen und Ausgangslogiken abbilden – und dank adaptierbarer Filtereinstellungen lassen sich selbst komplexe Aufgabenstellungen zuverlässig lösen. Parametrierung und Visualisierung der Sensorfunktionalität erfolgen per Software. Die Temperaturerfassung an der aktiven Sensoroberfläche in Verbindung mit einer Temperaturkompensation sorgt für präzise Messergebnisse.
Füllstände von Flüssigkeiten und Schüttgütern
Die Überwachung von Füllhöhen ist eine der häufigsten Aufgabenstellungen für Entfernungsmesser im industriellen Umfeld. Der breite Erfassungsbereich sowie die große Reichweite des UM30-2 bieten die Voraussetzungen, um beispielsweise metallische Kleinteile mit glänzenden Oberflächen in Vibrationsförderern zuverlässig zu detektieren. Montiert in einem Depalettierroboter erkennt der Sensor ebenso sicher gestapelte Pressteile für den Fahrzeugbau. Mit Hilfe seines Displays und der beiden Teach in-Tasten kann der UM30-2 schnell und flexibel eingestellt werden.
Bei der Füllstandmessung in einer maschinennahen Ölauffangwanne nutzt der widerstandsfähige UC12 den großen Vorteil der farbunabhängigen Detektion. In dieser Applikation ist er in der Lage, einen bauform- und anschlusstechnisch identischen Lichttaster zu ersetzen. Zahlreiche Anwendungsfelder bieten sich dem trotz seiner großen Reichweite kompakten UC30 in der Agrarwirtschaft. In Lagersilos sowie in den Sammelbehältern auf Erntefahrzeugen beweisen sich die verschiedenen Entfernungsmesser der Produktfamilie trotz wechselnder Helligkeit, unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften sowie Staubbildung als hochperformante Detektionslösungen. Werden Lebensmittel in Blisterschalen verpackt, erkennen und kontrollieren die besonders platzsparenden zylindrischen Sensoren der Produktfamilie UM12 die Füllhöhe in der Schale vor dem nächsten Verpackungsschritt. Der Miniatursensor UC4 erlaubt sogar das Messen in Reagenzgläsern.
Entfernungsmesser zur Inhaltskontrolle von Behältern
Besonders breit ist das Einsatzspektrum der Entfernungsmesser in der Anwesenheits- und Inhaltskontrolle. Die platzsparende Bauform und die zuverlässige Messung auf hochglänzende Oberflächen sind die Stärken der UC4 bei der Detektion von Siliziumblöcken im Rahmen der Waferherstellung sowie der Erkennung bestückter Leiterplatten in Transfermodulen. In der Lager- und Kommissioniertechnik liefern die zylindrischen UM12 und UM18-2 mit ihren schnellen Ansprechzeiten prozesssichere Informationen über die Anwesenheit und den Inhalt von Kleinteilebehältern. Darüber hinaus sind die Sensoren in der Lage, beispielsweise flache Glasplatten unterschiedlicher Stärke und Tönung oder vollständig transparente Objekte wie Klarsichtfolien, Petrischalen oder Tiefziehschalen für die Verpackung von Lebensmitteln zuverlässig zu detektieren.
Durchmesser- und Dimensionserfassung mit Entfernungsmessern
Zur Durchmesserkontrolle und Dimensionsmessung kommt in den meisten Fällen die ProduktfamilieUM18-2 in Kurzbauform zum Einsatz. Mit der Verbindung aus kleiner Bauform und einer Reichweite bis über einen Meter spielt der UM18-2 sein volles Potential aus. Beim Abrollen von Endlosmaterial wie Papier, Kunststoff, Textilien oder Metallen von einem Coil messen sie den größer werdenden Abstand zwischen der Rollenoberfläche und dem Entfernungsmesser. Rechtzeitig vor dem vollständigen Abrollendes Materials geben die Sensoren ein Signal zum Rollenwechsel aus und minimieren so die Stillstandzeiten der Anlage. Bei der zwei- und der dreidimensionalen Objektvermessung werden die eingesetzten Ultraschallsensoren im Multiplexing-Mode betrieben. Dies vermeidet die gegenseitige Beeinflussung der Sensoren und gewährleistet präzise und prozesssichere Messergebnisse.
Doppellagen- und Klebestellenkontrolle
Bei der Verarbeitung von Blechen, Druckbögen, Wellpappen, Kartonzuschnitten, Selbstklebefolien oder Chipkarten ist es aus Gründen der Prozesssicherheit, der Qualität und der Maschinenverfügbarkeit wichtig, dass das Material nur einlagig zugeführt wird. Verklebungen, Vakuumbildung oder Adhäsionskräfte können jedoch dazu führen, dass beim Anheben einer Lage gleichzeitig eine weitere mit angehoben oder eingezogen wird. Dies zuverlässig zu detektieren ist Aufgabe des zweiteiligen Ultraschallsensors UD18 zur Doppellagenerkennung.
Ausgewertet wird hierbei die materialbedingte Dämpfung der Ultraschallimpulse zwischen Sender und Empfänger. Hierzu wird die spezifische Dämpfung einer Materiallage eingelernt und im Prozess mit dem tatsächlichen Dämpfungsverhalten verglichen. Auf diese Weise detektiert das System, ob dem Prozess eine, zwei oder gar keine Lage zugeführt wird. Auswählbare Dämpfungsstufen erleichtern die Plug-and-play-Inbetriebnahme und bieten durch deren Wechsel im laufenden Anlagenbetrieb ein zusätzliches Plus an Flexibilität in der Anwendung. Durch das optionale individuelle Einlernen von Materialien lösen die UD18 Sensoren selbst anspruchsvollste Applikationen zuverlässig. Die Klebestellenkontrolle nutzt mess- und auswertetechnisch das gleiche Prinzip.
Bei glänzenden oder transparenten Oberflächen
Die zahlreichen Produktfamilien und Sensorvarianten im Bereich Ultraschall decken unterschiedliche Einsatzfelder und Industrien ab. Die Entfernungsmesser bieten sowohl mechanisch als auch elektrisch die im Markt üblichen Anschlussmöglichkeiten und Bauformen, was die Austauschbarkeit gegen Sensoren mit anderen Wirkprinzipien sowie die Kompatibilität zu einer Vielzahl von Anwendungen gewährleistet. Den Ultraschallsensoren, die mit IO-Link ausgestattet sind, öffnet sich durch die Möglichkeit der Kommunikation zu Parametrierungs- und Diagnosezwecken das Tor zu Industrie 4.0 und zur Smart Factory.
Ultraschall-Entfernungsmesser erzeugen kurze, hochfrequente Schallimpulse oberhalb von 16 kHz, die sich in der Luft mit Schallgeschwindigkeit ausbreiten. Treffen sie auf Objekte, können sie je nach Oberfläche durch diese hindurchtreten oder von ihr absorbiert bzw. reflektiert werden. Aus der Zeitspanne zwischen dem Aussenden der Schallpulse und dem Empfangen des Echosignals berechnet der Ultraschallsensor die Entfernung zum Objekt. ge
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