Návrháři automatizačních systémů neustále hledají správná řešení pro provádění snímání. Nepřeberné množství snímačů na trhu odráží nesmírnou rozmanitost objektů, materiálů a kapalin, které je zapotřebí detekovat.
Kromě toho je třeba zvolit vhodné propojení s dalšími systémy a správná pouzdra s ohledem na prostředí, ve kterém bude snímač používán.
V mnoha situacích je vyžadována jednoduše detekce objektu, jako je např. dopravníkový pás, stůl nebo přepravní vozík. Může ale nastat situace, kdy není možné použít reflektor v kombinaci s retroreflexním snímačem nebo přijímacím koncem snímače s průchozím paprskem. Pokud se detekovaný objekt nachází na rušivém pozadí, může být vhodným řešením difúzní snímač s potlačením pozadí.
Tyto snímače využívají metodu triangulace, která umožňuje měření intenzity světla odrážejícího se od požadovaného cíle, a také vzdálenosti, v níž se nachází. Minimální velikost objektu je potom určena rozměry použitého světelného paprsku. Vzdálenost od objektu je možné konfigurovat pomocí stavěcího šroubu, některá pokročilejší řešení jsou vybavena funkcí „učení“, kterou lze pro tento účel použít.
Tento zdroj viditelného světla s emitorem červeného světla umožňuje jednoduché přizpůsobení, a to dokonce i v případě malých objektů. Snímače založené na laseru dokáží detekovat objekty o velikosti pouhých 0,1 mm, zatímco vysoce přesné diodové snímače mají ve svém zorném poli bodové světlo o průměru 2 mm. Jejich konstrukce umožňuje detekci objektů s různými barvami a materiály, aniž by přitom docházelo k poklesu jejich detekční schopnosti, protože objekty pohybující se na pozadí nevyvolávají nežádoucí detekci.
Špičkovým příkladem robustního řešení s krytím IP67 je řada fotoelektrických snímačů FHDK 14P5104 od společnosti Baumer. Jsou k dispozici v pouzdře 14,8 x 43 mm, mají kabelové rozhraní, konektor M8 nebo M12 se 4 kolíky a detekční vzdálenost Tw 30 až 500 mm. Vyznačují se také elektrickou robustností s ochranou proti zkratu a obrácené polaritě a mají výstup PNP, který podporuje výstupní proud až 100 mA pro provoz za světla i za temna. Přední optické prvky jsou vyrobené z PMMA a integrovaná elektronika využívá blikající žlutou LED diodu pro indikaci problémů se špatným zarovnáním nebo znečištěnou čočkou.
V některých případech je při vizuální detekci vyžadováno přesnější zhodnocení detekovaného objektu. Může být zapotřebí určit, zda je správně upevněn štítek nebo zda není produkt poškozený. Jedním z řešení mohou být průmyslové vizuální systémy založené na kameře se síťovým protokolem IP v kombinaci s průmyslovým PC. Může ale být vhodnější zvolit speciální řešení s ohledem na daný úkol. Díky neustále rostoucímu výkonu a paměti procesů jsou nyní vizuální systémy k dispozici s pokročilou funkcí vizuální detekce a se standardním pouzdrem videokamery.
Jedním z těchto řešení je systém strojového vidění ZFV od společnosti Omron. Tyto ultra vysokorychlostní kamery CCD lze instalovat do pevné polohy nebo integrovat do systému robotického ramene.
V závislosti na dané aplikaci podporuje tato řada kamer snímací plochu 5 x 4,6 mm až 50 x 46 mm. Každá z kamer je vybavená vlastním zdrojem světla v podobě osmi červených LED diod poskytujících pulzní světlo a pouzdrem s krytím IP65.
Kamery jsou používány v kombinaci s jednotkou zesilovače. Po absolvování tréninku dokáže systém poskytovat pozitivní detekční odezvu v rozsahu 4 až 15 ms, v závislosti na typu rozpoznávaného obrazu. Jednotku zesilovače lze rovněž instalovat ve skupinách. Díky tomu je možné používat dvě nebo více kamer pro analýzu přilehlých objektů (např. integrovaného obvodu) a pro kontrolu orientace produktu nebo správné polohy čárových kódů na lahvích. Vzhledem k tomu, že má jednotka zesilovače pouze krytí IP20, je zapotřebí provést její správnou montáž. Při úspěšné detekci může dojít ke spuštění výstupu NPN nebo PNP a obrázky je možné dodatečně ukládat na paměťovou kartu.
Snímání kapalin v nádržích a potrubích může přinášet některé specifické problémy. Některé kapaliny vytvářejí pěnu, zatímco kapaliny s nižší viskozitou mají tendenci přilnout k povrchu. To může mít za následek snížení kvality snímání. Řada CleverLevel LBFH značky Baumer jsou kompaktní snímače hladiny, které obsahují jasnou LED diodu viditelnou v rozsahu 360° pro indikaci stavu snímače. Jsou dostupné v pouzdře IP69K a jsou vhodné pro potravinářské, nápojové, farmaceutické a chemické aplikace. Jsou založené na technice měření kapacitního rezonančního obvodu a využívají přitom frekvenčních změn, ke kterým dochází v přítomnosti detekovaného materiálu.
Snímače lze zároveň konfigurovat pro různá spínací okna, která rozlišují mezi olejem, vodou, pěnou a kapalinami. Dokážou také poskytovat ochranu před prázdnými potrubími a nádržemi a detekovat pastová média a pevné vysokoobjemové materiály, jako jsou mouka nebo plastové granuláty. Společnost Baumer rovněž nabízí nástroj FlexProgrammer 9701 pro použití s nejnáročnějšími pěnivými a přilnavými materiály. Tento programovací nástroj je možné připojit k počítači pomocí rozhraní USB. Díky různým nabídkám nápovědy a uživatelsky přívětivému softwaru je možné provést konfiguraci snímače, aby splňoval požadavky dané aplikace. Naměřená data je možné také vizuálně znázorňovat, což usnadňuje další úpravu parametrů, jako jsou časové konstanty tlumení a obrácení logiky spínaného výstupu.
V některých prostředích není možné objekt spolehlivě detekovat kvůli proměnlivé barvě objektu nebo kvůli materiálu, z něhož je vyroben. Obtížná může být také detekce průsvitných materiálů, jako jsou plastové vrstvy nebo skleněné lahve. V takových případech se dobře osvědčí ultrazvukové snímače, buď ve verzi s průchozím paprskem, nebo v reflexní verzi. Jedním z řešení je zde řada UB800 značky Pepperl+Fuchs – systém s jednou hlavou v krátkém 40mm provedení.
Snímače jsou schopné detekovat objekty v dosahu 50 až 800 mm, v rozpětí 0 až 50 mm se nachází pásmo necitlivosti. Pomocí indikátorů se okamžitě zobrazuje jejich stav: zelený znázorňuje napájení snímače, zatímco žlutý ukazuje, že se objekt nachází v hodnotícím rozpětí. Funkce TEACH-IN (učení) na vstupu nabízí jednoduchou metodu pro konfiguraci horních a dolních limitů hodnotícího rozpětí. Snímač nabízí výstup 20 mA pro detekovaný objekt, 4 mA v případě, že se nevyskytuje žádný objekt, a náběhovou změnu, když se objekty pohybují mezi limity. Snímač je vybaven pouzdrem s krytím IP67.
Průmysl 4.0 a pokračující digitalizace jsou motorem dalších vnitřně propojených automatizovaných výrobních systémů. Pro vývoj těchto platforem budou zapotřebí stále další a další snímače. Kvůli nepřebernému množství snímaných materiálů, kapalin a objektů je obtížné přesně určit, který snímač bude nejlépe vyhovovat požadavkům konkrétní aplikace. Výrobci nabízejí široký rozsah řešení, do nichž jsou integrovány různé prvky. Vysoce viditelné indikátory poskytují vizuální zpětnou vazbu o tom, zda probíhá napájení nebo zda je objekt detekován. Vyznačují se také vyšší možností konfigurace, ať už se jedná o nejvýkonnější kamerové vizuální systémy nebo o relativně jednoduché snímače pro detekci vzdálenosti a kapalin. Ať už si přejete detekovat jakýkoli objekt, je velmi pravděpodobné, že se vám podaří najít řešení, které dostojí nárokům požadovaného úkolu.
Více informací naleznete na
www.distrelec.cz
