Zuverlässige Opto-Elektronik

Der Autor: Volker Paroth, Technikredaktion Logos, hat den Beitrag im Auftrag der Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim, erstellt

Eine neue Generation optischer Sensoren mit Distanz-Messkern ist der Schlüssel zu Lösungen für zahlreiche typische sensorische Problemsituationen und Widrigkeiten, mit denen Konstrukteure und Betreiber von Maschinen und Anlagen in der Praxis häufig zu kämpfen haben. Seit einiger Zeit hat die Optoelektronik-Sparte im Hause Pepperl+Fuchs ihre Entwicklungsanstrengungen auf die optischen Detektionsverfahren mit der Bezeichnung Multi Pixel Technology (MPT) und Pulse Ranging Technology (PRT) konzentriert. Die Messkerne mit diesen Technologien liefern nicht nur Informationen zur Objektanwesenheit, sondern gleichzeitig auch einen Wert in welcher Entfernung sich ein Objekt relativ zum Sensor befindet sowie weitere auswertbare Informationen über die individuelle Messung.

Während die Multi Pixel Technology auf der bekannten Triangulation basiert und ein Multi-Pixel-Array als Empfangselement nutzt, handelt es sich bei PRT um eine innovative Weiterentwicklung der Puls-Laufzeit-Messung, also ein echtes Lichtlaufzeitverfahren, das nicht mit dem sonst am Markt verwendeten indirekten Phasenkorrelationsverfahren verwechselt werden darf. Denn die PRT misst die tatsächliche Laufzeit energiereicher Lichtimpulse und zeichnet sich durch eine ungleich höhere Präzision und Reichweite sowie eindeutige Messergebnisse aus.

Nach und nach hat das Unternehmen nun eine Reihe von optoelektronischen Sensoren mit den zur Marktreife gebrachten innovativen Messverfahren ausgestattet. Das Portfolio deckt ein breites Anwendungsfeld an Detektions- und Messaufgaben ab und reicht von schaltenden Reflexions-Lichttastern und Distanz-Sensoren über den Laserlichtschnitt-Sensor zur Konturerfassung bzw. 3D-Volumenbestimmung bis zum 2D-Laserscanner mit 360°-Rundumsicht. Dabei findet die Multi Pixel Technology vorzugsweise im Nahbereich Verwendung; die Pulse Ranging Technology kommt schwerpunktmäßig bei den Sensoren mit mittleren bis großen Reichweiten von mehreren hundert Metern zum Einsatz.

Kombiniert mit intelligenten Auswerteverfahren, bieten diese Opto-Sensoren eine bislang nicht erreichte Qualität und Leistungsfähigkeit bei der Objekterfassung und Distanzmessung. Bemerkenswert ist dabei, dass auch einfache Standard-Sensoren in vollem Umfang von der technischen Weiterentwicklung profitieren. Letztere überzeugen unter anderem durch Flexibilität und Vielseitigkeit, d. h. mit ein und demselben Gerät lassen sich aufgrund des parametrierbaren Messkerns verschiedene Herausforderungen souverän bewältigen. Bereits bei den kompakten MPT-Sensoren der Serien MLV41-8-H und RL31-8-H kann der Anwender die vier verschiedenen Betriebsmodi Hintergrundausblendung, Hintergrundauswertung, Fensterbetrieb sowie einen Hysterese- Modus parametrieren. Die Geräte decken Tast- bzw. Messbereiche zwischen 20 mm und 800 mm ab und sind mit IO-Link-Schnittstellen ausgestattet. Sie lassen sich entweder schaltend nutzen oder man kann die gemessenen Entfernungen über das digitale Ausgangssignal abrufen und entsprechend weiterverarbeiten.

Ebenfalls auf Basis der Multi Pixel Technology arbeitet der Laserlichtschnitt-Sensor LineRunner. Er erfasst präzise Höhen- und Breiteninformationen beliebiger Objekte im Mikrometerbereich und erlaubt in Verbindung mit einem Drehgeber das Generieren von 3D-Daten. Dabei passt er sich durch seine automatische Belichtungszeitregelung an beliebige Oberflächen an.

Bei den Sensoren für mittlere und große Distanzen fungiert die Pulse Ranging Technology quasi als innovativer Turbo-Antrieb, der den Geräten zu bisher nicht gekannter Präzision und Reichweite verhilft. Beim VDM28 handelt es sich um einen Distanzsensor im Standard-Lichtschrankengehäuse, der Präzision, Immunität gegenüber Fremdlicht und gegenseitiger Beeinflussung sowie hohe Resistenz gegen Umwelteinflüsse in einem Gerät vereint. Je nach Modell werden Reichweiten bis 8 m, 15 m auf Objektoberflächen oder auf Reflektor bis 50 m unterstützt. Das Universaltalent ist in verschiedenen Ausführungen bzw. Kombinationen von Analogausgang, IO-Link-Schnittstelle und Schaltausgängen erhältlich und deckt Anwendungen von einfach bis hochkomplex ab.

Für noch größere Reichweiten bis 300 m hat Pepperl+Fuchs den VDM100 entwickelt. Dieses Hochleistungssystem dient etwa einer millimetergenauen Positionierung von Regalbediengeräten in großen Hochregallagern und erreicht eine Reproduzierbarkeit von 0,5 mm bei einer Auflösung von 0,1 mm. Es stehen Varianten mit seriellen Schnittstellen, Feldbusanschlüsse sowie Ethernet-IP zur Verfügung.

Eine weitere Neuentwicklung mit Pulse Ranging Technology stellt der 2D-Laserscanner R2000 dar. Er bietet eine lückenlose Rundumsicht über einen Winkel von 360° und eignet sich als mitfahrender Sensor auf fahrerlosen Transportsystemen, um Aufgaben des Kollisionsschutzes oder zum Navigieren in Logistikbereichen zu übernehmen. Neben diesen klassischen Anwendungen erschließt die hohe Winkel- und Entfernungsauflösung aber auch zahlreiche neuartige Anwendungen beispielsweise in der Gebäudeautomation, der Überwachungstechnik und anderen Bereichen. I

Pepperl+Fuchs Thorsten Schroeder, Produktmanager Optoelektronische Sensoren bei Pepperl+Fuchs in Berlin Tel.: 0621 776-3291 tschroeder@de.pepperl-fuchs.com

Mehr zum Thema Optoelektronische Sensoren