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Industrielle Automation 5/2015

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Industrielle Automation 5/2015

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Ultraschallsensoren von Microsonic bewährt (Bild 1). Die M30-Gewindehülse des Sensors besteht aus rostfreiem Edelstahl und sein Schallwandler ist durch eine Peek-Folie geschützt, die das Anhaften von Ablagerungen an der Membran verhindern soll. Auch eine regelmäßige Reinigung der Anlage macht dem Sensor nichts aus. Im Gegensatz zu optischen Sensoren beeinflussen die erschwerten Produktionsbedingungen in der kalten Umgebung und die Lichtreflexionen der Eiskristalle auf dem Gefriergut die Messung des Ultraschallsensors nicht. Überwachung der Förderbänder Am laufenden Band Wie Ultraschallsensoren den Materialfluss sicherstellen Melanie Harke Ultraschallsensoren spielen in automatisierten Fertigungsprozessen, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie, eine wichtige Rolle. Sie liefern Daten, die eine zuverlässige Steuerung des Materialflusses sicherstellen – und das auch bei extremen Umgebungsbedingungen wie staubiger Luft oder durch Farbnebel hindurch. Das Standard-Messprinzip für einen Ultra schallsensor ist die Echo-Laufzeitmessung. Der Sensor strahlt zyklisch einen hochfrequenten Schallimpuls aus, der sich mit Schallgeschwindigkeit durch die Luft fortpflanzt. Wenn er auf ein Objekt trifft, wird er reflektiert und das Echo gelangt zurück zum Sensor. Aus der Zeitspanne zwischen dem Aussenden des Schalls und dem Empfang des Echos errechnet der Ultraschallsensor die Entfernung zum Objekt. In Logistik und Produktion überwachen Ultraschallsensoren unzählige Arbeitsvorgänge. Ihren Einsatz finden sie unter anderem in Anwesenheitskontrollen, Volumenstromregulierung, bei der Füllstandsmes- Melanie Harke, Abteilung Marketing bei der microsonic GmbH in Dortmund sung und -überwachung sowie Höhen- und Konturenerfassung in der Lebensmittelund Verpackungsindustrie. Gleichmäßiger Abfüllprozess In Abfüllanlagen der Lebensmittelindustrie wird der Volumenstrom von Gefriergut auf sogenannten Rüttelwaagen mittels Ultraschallsensoren überwacht. So misst der Ultraschallsensor bspw. bei der Abfüllung tiefgefrorener Beeren kontinuierlich die Füllhöhe auf dem Transportband und übergibt diese an die Steuerung. Misst der Sensor eine zu niedrige Füllhöhe, wird die Fördermenge erhöht. Misst er jedoch im umgekehrten Fall eine zu hohe Füllhöhe, reduziert die Steuerung den Volumenstrom Zur Messung des Füllstands von Produktionsstoffen bzw. -hilfsmitteln aller Art haben sich die chemiebeständigen Crm+ In der Industrie im Allgemeinen und in der Lebensmittelindustrie im Besonderen werden auch bereits verpackte Produkte für den Transport in einer sekundären, zusätzlichen Verpackung verstaut. Um hier einen sicheren Logistikprozess zu gewährleisten, wird die Position der Kartonagen, ihre Höhe und Breite sowie ihre Füllhöhe auf den Förderbändern von Sensoren überwacht und gesteuert. Da Produkte wie Nahrungsmittel häufig in transparenten, schwarzen oder metallisierten Folien verpackt werden, eignen sich insbesondere Ultraschallsensoren wie der Mic+ des Spezialisten für Ultraschall-Sensorik dazu, diesen Materialfluss zu kontrollieren und sicherzustellen. Sein Digital-Display gibt Messwerte direkt aus und unterstützt die einfache Einstellung des Sensors: Schaltpunkte, Fenstergrenzen beim Fensterbetrieb oder steigende/fallende Analogkennlinie können dank der Digitalanzeige numerisch vor eingestellt werden, ohne dass sich das abzutastende Objekt im Erfassungsbereich befinden muss. So ist es möglich, den Sensor außerhalb der eigentlichen Anwendung komplett voreinzustellen und anschließend am Einsatzort zu montieren. Schnelles Reaktionsvermögen Gerade für das sichere Erkennen und schnelle Zählen bei der Prozessüberwachung in der Lebensmittel- oder Verpackungsindustrie ist eine kurze Reaktionszeit der Sensoren gefragt. Der Zws-7 (Bild 2) des Dortmunder Unternehmens meistert diese Herausforderung mit einer hohen Schaltfrequenz von 250 Hz. Der Ansprechverzug beträgt weniger als 3 ms. Dank dieser Voraussetzungen können nicht nur Objekte mit einer hohen Zählfrequenz, 18 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2015

sondern auch sehr schmale Lücken zwischen zwei Objekten bei hoher Maschinengeschwindigkeit erfasst werden. Häufig müssen Glas- oder Plastikflaschen erkannt werden, die aufgrund von Material und Transparenz kapazitive und optische Sensoren vor ein nahezu unlösbares Problem stellen; Ultraschallsensoren hingegen nicht. Die kleine, quaderförmige Gehäusebauform des Zws ist kompatibel zu vielen optischen Sensoren gehalten und erleichtert den Umstieg auf den Ultraschallsensor gerade bei kritischen Anwendungen. 01 Die Ultraschallwandler sind mit einer Peek-Folie ausgestattet und erlauben ein einfaches Entfernen von Verschmutzungen Den Durchblick behalten Mit einer Reichweite von bis zu 8 m erschließen die quaderförmigen, kompakten Ultraschallsensoren Lcs+ weite Einsatzmöglichkeiten zur Messung von Füllständen sowie Entfernungen und Abständen in Industrie und Landwirtschaft, auch für Außenanwendungen. Wichtig ist, dass der Sensor sich hier den Blick nicht vernebeln lässt. So werden mit dem Lcs+600 z. B. Füllstände in Getreide silos trotz hoher Staubentwicklung mit einer Auflösung von 0,18 mm präzise erfasst. Körner, die beim Befüllen durch Silo oder Tank fliegen und die Messung stören könnten, werden mithilfe spezieller Filter ausgeblendet, sodass der Ultraschallsensor nur den tatsächlichen Füllstand anzeigt. Selbst Ablagerungen auf der Sensormembran beeinträchtigen die Sensorfunktion nicht und die Temperaturkompensation sorgt für genaues Messen bei Temperaturschwankungen. Sollen mehrere Lcs+ betrieben werden, können die Sensoren untereinander synchronisiert werden. 02 Flaschenzählung: der Ultraschallsensor erreicht eine Schaltfrequenz von 250 Hz und erfasst kleinste Lücken zwischen den Flaschen selbst bei großer Maschinengeschwindigkeit Ideal für viele Anwendungen Präzise, robust und widerstandsfähig steuern Ultraschallsensoren Materialflüsse durch alle Unwägbarkeiten von Maschinen und Prozessen. Sie erlauben je nach Anforderung und Einsatzzweck Entfernungsmessungen von 20 mm bis 8 m und können den Messwert mit präziser Auflösung erfassen – auch bei hohen Geschwindigkeiten. Ihre Unempfindlichkeit und die enorme Bandbreite der realisierbaren Messbereiche für so gut wie jedes nur vorstellbare Material machen sie zum idealen Sensor. Fotos : Aufmacher Shutterstock, Infokasten Pixabay www.microsonic.de Delfine und Fledermäuse... ...nutzen Ultraschall seit Urzeiten zur Orientierung oder Kommunikation. Irgendwann entdeckte auch der Mensch, dass er die Schall-Laufzeitmessung verwenden kann, um bspw. die Entfernung eines Gewitters zu bestimmen. Heute findet Ultraschall in Medizin und Technik vielfältige Anwendung; seit gut drei Jahrzehnten werden Ultraschallsensoren in der Fertigungsautomatisierung industriell eingesetzt. Die Merkmale im Überblick sind: n kompakt und robust n hohe Langzeitstabilität n gute Messgenauigkeit und farbunabhängige Detektion n große Messbereiche von wenigen Millimetern bis zu 8 Metern n unempfindlich gegenüber Schwebstoffen in der Luft, Fremdlicht, Verschmutzung INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2015 19

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