Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo

Snímače s modrým světlem v balicí lince

V balicích linkách plastových lahví se pro kontrolu, zda uchopovače lahve skutečně uchopily, používají optické bezdotykové snímače. Protože je poblíž uchopovače jen velmi omezený prostor pro montáž, jsou vyžadovány extrémně malé snímače schopné poskytovat spolehlivé a reprodukovatelné výsledky, a to bez ohledu na úhel snímání. Jako zdaleka nejspolehlivější řešení se osvědčil subminiaturní snímač společnosti SensoPart řady F10 s LED emitující modré světlo (obr. 1).

 

Subminiaturní optické snímače s laserem a LED

V mnoha zařízeních není prostor pro umístění konvenčních typů snímačů. To je jedinečná příležitost pro snímače F10, které se vejdou téměř do každého prostoru. Ať již v manipulačních a polohovacích zařízeních, při výrobě solárních článků nebo při osazování polovodičových součástek.
 
Fotoelektrický difuzní snímač s potlačením pozadí o rozměrech pouze 21,1 × 14,6 × × 8 mm a hmotnosti jen 3 g lze vestavět do robotického uchopovače, aniž by jej jakkoliv zatěžoval. Jeho přesně nastavitelné potlačení pozadí umožňuje flexibilně využít funkci teach-in v nejrůznějších úlohách. Díky funkci potlačení pozadí nemají ani vysoce odrazivé části stroje v pozadí žádný vliv na spínací charakteristiky.
 
Vzhledem k plastovému pouzdru vyztuženému skelnými vlákny a připojovacímu kabelu odolnému proti tahu se snímače řady F10 vyznačují stejnou robustností jako rozměrově větší snímače.
 
Pro své malé rozměry, vynikající parametry a velkou rozmanitost funkčních principů nejenže nalézají snímače řady F10 s laserem a LED zcela nové možnosti uplatnění, ale také představují úspornou alternativu k podstatně dražším snímačům s optickými vlákny.
 
Světelný bod laserových snímačů je ostrý a přesně ohraničený, takže i předměty milimetrové velikosti mohou být spolehlivě detekovány i na velké vzdálenosti – např. drát o průměru 0,5 mm ve vzdálenosti 60 mm. Jednou z novinek nové řady snímačů LED F10 je typ F10 Bluelight, využívající skenovací princip, který se vyznačuje světelným paprskem modré LED a je zvlášť vyvinutý k detekci solárních panelů a jiných objektů intenzivně absorbujících bílé světlo.
 
Snímače řady F10 se vyznačují nejen vynikajícími parametry, ale mají také nezaměnitelný design a speciální funkce, v této velikosti snímačů zcela ojedinělé. Systém montáže na rybinové vedení výrazně zjednodušuje přesné nastavení, zejména v obtížných prostorových podmínkách.
 
Různé varianty připojení umožňují snadné a rychlé připojení, uvedení do provozu nebo výměnu snímače. Montážní otvory v pouzdru subminiaturního snímače jsou pro větší odolnost zpevněny kovovými vložkami.
 

Automatizace uchopovačů

Společnost Transnova Ruf z bavorského Ansbachu (Německo) vyvíjí a vyrábí balicí stroje. Široká nabídka standardních strojů – od strojů pro horní a boční plnění přes vyjímací systémy a paletovací zařízení až po kompletní balicí linky „na klíč“ – je na zakázku upravována podle konkrétních požadavků zákazníků. V současnosti firma sestavuje stroj k plnění a balení plastových lahví pro výrobce kosmetiky.
 
Lahve vyrobené z různě zbarveného transparentního či neprůhledného plastu jsou vyjímány a přenášeny uchopovači ve dvou fázích (obr. 2). První uchopovací zařízení uchopí najednou řadu dvanácti lahví transportovaných po dopravníku a přenese ji na jiné místo, odkud ji do balicího úseku přenese druhý uchopovací systém se šesti individuálními uchopovači (2× 3 lahve). Ke každému uchopovači je přiřazen optický bezdotykový snímač pro kontrolu, zda byla příslušná lahev skutečně uchopena.
 

Problém: standardní řešení nevyhovovalo

Protože pro instalaci byl k dispozici jen omezený prostor, konstruktéři společnosti Transnova Ruf zvolili subminiaturní bezdotykové snímače řady F10 SensoPart s rozměry pouhých 21 × 14 × 8 mm. K nalezení nejvhodnější verze snímače pro tuto úlohu byly následně provedeny provozní testy.
 
Standardní řešení tohoto typu úlohy by zahrnovalo instalaci bezdotykových snímačů do středu uchopovačů, aby směřovaly dolů na víčko lahve. Nicméně tuto variantu konstruktéři z bezpečnostních důvodů vyloučili, protože nechtěli umístit snímače příliš blízko pohybujících se částí uchopovačů. Proto jsou všechny snímače skloněny k hornímu okraji těla lahve (obr. 3).
 
Provozní testy, realizované ve spolupráci se společností SensoPart, ukázaly, že snímače s LED emitující červené světlo nebyly v této úloze dostatečně spolehlivé. Ačkoliv snímače horní okraj lahve detekovaly, při přenášení byly lahve vystavovány silným vibracím, a proto nebyly vždy uchopeny ve stejné výšce. Když se pak místo dopadu světelného paprsku dostalo mimo okraj lahve, vznikaly chyby. Příliš problematickým se ukázal být také úhel snímání, protože vyzařované světlo nebylo dostatečné pro spolehlivou detekci, zejména u průhledných lahví.
 

Řešení: modré světlo místo červeného

Změna konfigurace se snímači směřujícími na víčko lahve namísto na tělo lahve nepřinesla příliš velké zlepšení. Černé lesklé víčko totiž neodráželo v daném úhlu dostatek světla, protože se většina světla od jeho lesklého povrchu odrazila mimo snímač.
 
Avšak řada F10 obsahuje množství různých snímačů vhodných i pro obtížné úlohy. Konečnou volbou byla speciální verze vyvinutá pro špatně odrazivé povrchy: F10 Bluelight (obr. 4). Tento snímač, jenž je vybaven LED emitující modré světlo místo červeného, je obvykle využíván při výrobě solárních panelů, kde detekuje tmavě modré až černé solární články, které také ke snímači neodrážejí téměř žádné světlo. Snímač s modrým světlem podle očekávání vykazoval spolehlivé chování při spínání, a to bez ohledu na jakékoliv parazitní odrazy a vibrace, přestože byl k detekčnímu povrchu umístěn pod úhlem přibližně 60°. Byl nainstalován ve vzdálenosti 20 až 25 mm od horního povrchu víčka. Zůstává tak dostatečná bezpečnostní rezerva, jelikož maximální provozní dosah snímače F10 Bluelight je 30 mm. Také vysoce výkonné potlačení pozadí, standardní vlastnost všech optických bezdotykových snímačů F10, spolehlivě vylučuje jakoukoliv falešnou detekci prázdných čelistí uchopovače v případě, že čelisti lahev neuchopily. Bezdotykové snímače jsou montovány pomocí rybinových montážních konzol dovolujících následné vertikální seřízení v rozsahu ±10°, což je pohodlné a čas šetřící řešení osvědčené ve velmi stísněných prostorách.
 
Společnost Transnova Ruf je s tímto řešením nejen mimořádně spokojena, ale též si cení kompetentní podpory poskytované týmem společnosti SensoPart během provozního testování. Díky pozitivním výsledkům zkoušek bylo snímači F10 Bluelight vybaveno všech osmnáct uchopovačů na balicí lince.
(SensoPart Industriesensorik; překlad: Roman Krejčí, AXIMA, spol. s r. o.) 

Obr. 1. Subminiaturní snímače SensoPart řady F10 s LED emitující modré světlo
Obr. 2. Uchopovací zařízení pro lahve na kosmetiku (vlevo je příklad uchopovače): první zařízení (vpravo nahoře) obsahuje dvanáct, druhé (vpravo dole) šest uchopovačů, přičemž každý z nich sleduje optický bezdotykový snímač (poznámka: na těchto fotografiích jsou zobrazeny standardní optické snímače s LED emitující červené světlo, které byly nainstalovány pro provozní zkoušky)
Obr. 3. Snímače jsou umístěny přibližně pod úhlem 60° a skenovací vzdálenost je 20 až 25 mm
Obr. 4. Snímač F10 Bluelight byl původně vyvinut pro použití při výrobě solárních panelů, ale lze jej využít i pro jiné málo odrazné předměty