Zweites Auge sieht mehr. Kontrastsensoren mit hoher Tiefenschärfe - prozesstechnik online

Kontrastsensoren mit hoher Tiefenschärfe

Zweites Auge sieht mehr

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In Verpackungsmaschinen werden überwiegend Kontrastsensoren zur Erkennung von Marken eingesetzt, wie die Sensoren der Produktfamilien KTS und KTX, die Sick auf der Interpack präsentiert. Die Twineye-Technologie zur verbesserten Kontrasterfassung, die speziell entwickelte Dreifarb-LED mit farbdurchmischtem Lichtfleck sowie der minimierte Jitter bei High-Speed-Schaltfrequenzen eröffnen neue Optionen bei der Erfassung von Kontrasten und Farben.
Ob Pharma, Kosmetik, Nahrungs- und Genussmittel, Haushaltswaren oder Hygiene, in allen Branchen der Verpackungsindustrie zählen verlässliche Qualität und Güte zu den herausragenden Unternehmenszielen. Codierdrucker bringen Data-Matrix-Codes auf die Sekundärverpackungen auf für eine lückenlose Überprüfung. Soll im ersten Schritt geprüft werden, ob der Druckvorgang erfolgreich und die Druckqualität ausreichend ist, kommt der Print Detector der KTX/KTS-Reihe zum Einsatz. Die neue Generation der Kontrastsensoren von Sick im robusten Vistal-Gehäuse steht für mehr Performance, mehr Prozessstabilität und mehr konstruktive Freiheiten. Die Produktfamilie KTX ist so gestaltet, dass sowohl das Lochbild für die Montage der Sensoren als auch die elektrische Anschlusstechnik den 1:1-Umstieg von den verbreiteten Sick-Baureihen auf die neue Technologieplattform erlauben. Die KTS im platzsparenden Kompaktgehäuse erfüllen alle Anforderungen an die Montage unter beengten Platzverhältnissen. In ihren funktional abgestuften Ausstattungsvarianten „Core“ und „Prime“ ermöglichen die Kontrasttaster die individuelle Umsetzung unterschiedlicher Automatisierungswünsche. Die nochmals feiner granulierte Graustufenauflösung des KTS und KTX, der integrierte Farbmodus sowie die Vielzahl weiterer technischer Innovationen in beiden Produktfamilien eröffnen zusätzliche Applikationsfelder.
Zweiter Empfangskanal
Geringe Kontrastunterschiede zwischen Marke und Hintergrund, hochglänzende Oberflächen oder flatternde Materialbahnen sind Einsatzbedingungen, in denen einkanalig auswertende Kontrastsensoren schnell an ihre Grenzen kommen können. Die Produktfamilien KTS Prime und KTX Prime lösen diese Herausforderung mithilfe der Twineye-Technologie. Möglich macht dies ein zweiter Empfangskanal, der das optisch aufgesplittete Remissionssignal von der Materialoberfläche analysiert, darin enthaltene Störimpulse kompensiert und so für ein stabiles und prozesssicheres Schaltverhalten sorgt. Diese Funktionalität führt zu einem vergrößerten Tiefenschärfebereich sowie einer Tastenweitentoleranz von ±5 mm. Ein angenehmer Nebeneffekt der Twineye-Technologie ist die Montage-Feedback-Funktion, die beim Anbringen und Einrichten des Sensors den optimalen Arbeitspunkt visuell anzeigt.
Multifunktionale Anzeige
Was das Einrichten der Kontrastsensoren und individueller Einstelloptionen betrifft, gehen die Produktfamilien KTS und KTX neue Wege. Zentrales Bedienelement in den jeweiligen Prime-Ausführungen ist eine multifunktionale Sieben-Segment-Anzeige. Die intuitive Navigation per Tasten durch das Bedienmenü ermöglicht die schnelle Eingabe und Abfrage von Parametern am Gerät – ebenso wie das Starten der verschiedenen Teach-Verfahren für die ideale Sensor-und Prozesseinstellung. Das Display lässt sich entsprechend der Einbaulage drehen, sodass die Sensoren auch im montierten Zustand einfach bedient und Informationen wie die Kontrastqualität oder die Montage-Feedback-Anzeige gut abgelesen werden können. Eine auf die Grundfunktionen reduzierte Bedienoberfläche weist der KTS Core auf – mit Balkenanzeige und entweder verschiedenen Funktionstasten oder mit lediglich einem Drucktaster in der Easy-Teach-Ausführung.
Kombination von Kontrast und Farbe
Ein weiteres Innovationsmerkmal der Kontrasttaster ist die speziell entwickelte Dreifarb-LED. Sie erzeugt zum einen auf der Objektoberfläche einen sehr fokussierten und scharf konturierten Lichtfleck und ermöglicht so eine sehr gute Graustufenauflösung, eine verbesserte Tiefenschärfe und eine größere Schaltgenauigkeit. Darüber hinaus sind die Farbanteile von rot, grün und blau sehr gut durchmischt – wodurch jetzt beim Wechsel von einer LED-Farbe zu einer anderen kein Offset mehr entsteht und damit das Nachjustieren an der Maschine entfällt. Schließlich ermöglicht Hochpräzisions-LED, die Kontrastdetektion um das Merkmal Farbe zu erweitern. Dies eröffnet dem KTS Prime wie auch dem KTX Prime neue Einsatzmöglichkeiten, denn die Sensoren können jetzt in einem Gerät sehr feine Kontrast- und Farbunterschiede mit hoher Prozesssicherheit detektieren und dabei auch störende Farbverläufe und Bedruckungen auf der Oberfläche oder Grundrauschen aus dem Detektionshintergrund ausblenden.
Schnell und genau
Geschwindigkeit und Genauigkeit – auf beides gleichzeitig kommt es beim Einsatz von Kontrastsensoren beispielsweise in Druck- und Verpackungsmaschinen an. Während der KTS Core mit einer Ansprechzeit von 20 µs und einem Jitter von 10 µs aufwartet, bieten die Prime-Ausführungen des KTS und des KTX 10 µs Ansprechzeit und 5 µs Jitter. Gerade einmal 3 µs beträgt der Jitter der High-Precision-Ausführungen von KTS und KTX Prime – und das bei einer Schaltfrequenz von 70 kHz. Dem Mehrfarbdruck in High-Speed-Maschinen beschert diese Signalgenauigkeit ein völlig neues Qualitätserlebnis. Für Aufgabenstellungen wie die Detektion von sehr geringen Kontrastunterschieden oder von komplexen Etikettenstrukturen, in denen besondere Anforderungen an die Auflösung von Graustufen gestellt werden, steht mit dem KTS Prime High Sensitivity ebenfalls eine applikationsgerechte Sensorvariante zur Verfügung.
Integrierte Zusatzfunktionen
Die Kontrastsensoren der Produktfamilien KTS Prime und KTX Prime sind startklar für Industrie 4.0. Sie sind standardmäßig mit IO-Link ausgerüstet. Steuerungen können Daten zum Sensor übertragen, z. B. zur Parametrierung. Prozess-, Service- und Diagnosedaten des Sensors können durch die Steuerung abgerufen und auf Bedienpanels visualisiert werden. Die in einer speziellen Ausprägung der Sensoren integrierte Zeitstempelfunktion erlaubt darüber hinaus die präzise Positionsbestimmung von Objekten anhand eines Zeitwertes und dadurch eine optimale Synchronisierung von Maschinenprozessen. Bei der Chargen- und Rezeptverwaltung bieten die Kontrastsensoren zwei Optionen: entweder Download einer unbegrenzten Anzahl von Einstellungen via IO-Link aus dem Automatisierungssystem oder Direktabruf aus dem Jobspeicher des Sensors – in dem bis zu fünf verschiedene Formate dezentral hinterlegt werden können.
Ändert sich bspw. beim zu verpackenden Inhalt die Geschmacksrichtung, ändern sich häufig auch die Farben des Verpackungsmaterials. Dies hat zur Folge, dass der Kontrastsensor für die bestmögliche Erkennung der Marken wieder neu eingelernt werden muss. Sind mehrere Sensoren in einer Maschine verbaut, kostet das viel Zeit. Werden die Formate aber im Sensor als Job gespeichert, können sie einfach abgerufen werden. Dadurch erhalten alle Kontrastsensoren in der Maschine automatisch das gleiche Setting, z. B. Sendefarbe und Schaltschwelle. Einmal in den Kontrastsensor eingelernte Parameter werden in der Steuerung als Arbeitsauftrag eingespeichert. Bei Formatwechsel wird dieser einfach wieder aufgerufen.
Sick
Halle 8a, Stand 3

Stieven Haffa
Produktmanager Registration Sensors, Sick

Ralf Meyer
Projektmanager Registration Sensors & Light Grids, Sick
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