Genau messen – zielsicher positionieren

Mit der neuen Generation der Zeilensensoren von Baumer lassen sich die Kanten von Papierbahnen präzise steuern. Die Optik der beiden Sensoren sind unterschiedlich aufgebaut. Je nach Anwendung kommt der PosCon mit einem sich öffnenden oder der ParCon mit Parallel-Messfeld zum Einsatz. Beide Zeilensensoren lassen sich einfach bedienen und ganz ohne PC schnell einstellen.

Bei der Messung von Stoffbahnbreiten, der Lagekontrolle von Fäden und Drähten oder der Positionierung von Verpackungsfolien anhand der Kanten wird ein Sensor benötigt, der Objekte oder deren Kanten in Querrichtung messen kann. Der Sensor soll sowohl hochglänzende Metallplatten wie auch transparente Folien zuverlässig erfassen. Auch an die Messfrequenz werden hohe Erwartungen gestellt, weil bei vielen Anwendungen Objektgeschwindigkeiten von 2,5 Meter je Sekunde üblich sind. Schließlich hat die Sensorauflösung einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität des Endprodukts.

Bei der Erfassung von Bahnkanten, Objektbreiten oder Dicken wird entlang einer bestimmten Messlinie die An- oder Abwesenheit eines Objekts untersucht. Bei den Zeilensensoren von Baumer leuchtet eine Infrarot-LED eine Reflexionsfolie aus, die das ausgesendete Licht zurückwirft. Für den Sensor erscheint das zu erfassende Objekt dunkel vor einem sehr hellen Hintergrund. Auf der Diodenzeile, die als Empfangselement eingesetzt wird, empfängt ein Teil der Dioden daher viel, ein anderer Teil fast kein Licht. Ein im Sensor integrierter Mikrokontroller liest die Diodenzeile Pixel für Pixel aus und sucht die Hell-/Dunkel-Übergänge im Bild, die an den Kanten des Objekts auftreten. Der Mikrocontroller speichert die Positionen der so gefundenen Kanten und berechnet am Ende des Auslesezyklus den in der „Messart“ ausgewählten Wert. Der digital ermittelte Wert wird über einen D/A-Wandler als Analogwert (vier bis 20 Milliampere) ausgegeben.

Durch die hohe Reflektivität der eingesetzten Folie sind sehr kurze Belichtungszeiten möglich; selbst weißes Papier erscheint als dunkles Objekt. Die Folie wird hinter dem Objekt auf einen Träger aufgeklebt oder in Form eines Reflektors montiert. Das gewählte Prinzip der Reflexionslichtschranke hat den Vorteil, dass sowohl glänzende als auch transparente Objekte zuverlässig erfasst werden können.

Unterschiedliche Messmöglichkeiten

Die Optik der beiden Zeilensensoren PosCon und ParCon sind unterschiedlich aufgebaut. Der PosCon hat ein sich öffnendes Messfeld. Dadurch werden große Messbereiche bis 875 Millimeter und Distanzen zum Objekt bis 1.400 Millimeter erreicht. Das sich öffnende Messfeld hat zur Folge, dass das Objekt – je nach Distanz zum Sensor – größer oder kleiner erscheint. Der ParCon hingegen hat ein paralleles Messfeld. Dadurch erscheint ein Objekt im ganzen Messbereich gleich groß, egal ob es sich zum Sensor hin oder vom Sensor weg bewegt. Der Messbereich beträgt 24, die Distanz zum Objekt bis 40 Millimeter.

Beide Zeilensensoren lassen sich einfach bedienen. Sie können einfach und schnell über die integrierte Tastatur eingestellt werden. Ein PC mit zusätzlicher Software oder spezielle Einstelladapter sind nicht nötig. Der PosCon hat eine serielle Schnittstelle RS485, über man das Messergebnis als digitalen Wert abrufen und optional Messart, Toleranzgrenzen und andere Parameter programmieren kann. Bei beiden Sensoren wurde die Auswerteelektronik im Sensorgehäuse integriert, so dass keine weiteren Zusatzgeräte nötig sind. Die Elektronik ermöglicht die Ausgabe unterschiedlicher Messresultate. Die drei unterschiedlichen Messarten – Kantenposition, Objektbreite, Mittenposition von Objekten – lösen zahlreiche Applikationen in vielen Industriezweigen.

Anwendung Bahnkantensteuerung

Eine der häufigsten Anwendung der Zeilensensoren ist die Bahnkantensteuerung. Dabei gilt es, die Kantenposition beispielsweise einer transparenten Verpackungsfolie zu überprüfen und bei kleinsten Verschiebungen sofort zu korrigieren, damit die Folie exakt um das Produkt gewickelt werden kann. Dazu ist es nötig, die genaue Position zu wissen, um dann die Folie in die richtige Richtung zu verschieben. Ähnliche Applikationen sind in der Papierindustrie (Papierbahnen), der Textilindustrie (Stoffbahnen), bei der Herstellung von Metall- und Kunststofffolien oder Förderbändern zu finden. Ebenfalls unter den Begriff Kantenpositionierung fällt das Positionieren von Papierbögen bei Druckmaschinen und Blechen oder Kunststoffplatten auf Laserschneidmaschinen oder Stanzmaschinen anhand der Objektkanten.

Die Zeilensensoren eröffnen für Bahnkantensteuerungen, Positionier-, Mess- und Zählaufgaben dank ihres Konzepts, ihrer Präzision und hohen Messfrequenz neuartige Möglichkeiten und helfen durch ihre Einfachheit in der Montage und Bedienung Kosten zu sparen. Die Zeilensensoren sind aus dem Maschinenbau, der Messtechnik sowie von Handhabungs- und Positionieraufgaben nicht mehr wegzudenken.