Jaké jsou klíčové aplikace fotoelektrických senzorů v automatizaci?

Automatizace dopravníkových systémů s detekcí objektů v reálném čase

Detekce přítomnosti objektů v reálném čase pro synchronizované spouštění a zastavování motorů

Fotobuňky detekují předměty na dopravních pásů bez kontaktu, místo toho využívají infračervené světelné paprsky k rozpoznání objektů, které procházejí jejich dosahem. Tyto senzory se aktivují, když něco vstoupí nebo opustí jejich určenou oblast, a posílají signály ke spuštění nebo zastavení motorů, aby se vše plynule pohybovalo spolu s produkty proudícími systémem. Výsledkem je menší množství zablokování, protože věci neuvíznou, delší životnost dílů díky nižšímu namáhání a továrny skutečně ušetří přibližně 40 procent nákladů na energii ve srovnání s nepřetržitým provozem strojů. To, co tyto senzory odlišuje, je jejich vynikající funkčnost i v prostředích, kde vibrace těžkých strojů by u většiny jiného zařízení způsobily poruchy.

Integrace s PLC pro přesné časování a optimalizaci výkonu

Když se fotoelektrické senzory připojí k PLC (programovatelným logickým řadičům), vytvoří tak v podstatě reaktivní řídicí smyčku, která pracuje v reálném čase. Princip je ve skutečnosti docela jednoduchý – data ze senzorů přímo vstupují do logické jednotky PLC, která následně provádí velmi rychlé úpravy rychlosti pohybu dopravníků mezi jednotlivými výrobními zónami. Tímto způsobem dochází k eliminaci otravných časových prodlev, ke kterým dříve během výroby docházelo, a podle polních testů jsme viděli, že ve některých zařízeních se propustnost zvýšila přibližně o 25 %. Další výhodou je, že programování PLC umožňuje nastavení vlastních reakcí v závislosti na druhu výrobků pohybujících se linkou. Existuje však ještě jeden aspekt – tyto chytré řadiče jsou vybaveny diagnostickými funkcemi, které upozorní servisní personál v případě, že se senzory začnou mimořádně vychylit z nastavené polohy, a to dlouho předtím, než si někdo všimne jakéhokoli poklesu kvality výkonu.

Studie případu: Modulace rychlosti dopravníku na montážní lince automobilů pomocí průchozích světelných senzorů

Jedno velké autoopravárenské zařízení nainstalovalo tyto senzory založené na přerušení svazku podél linky pro sestavování podvozků, aby sledovalo díly pohybující se po širokých 3metrových dopravnících. Systém fungoval velmi chytře – upravoval rychlost dopravníků v závislosti na tom, co se dělo na jednotlivých stanicích. Jakmile roboti pro svařování dříve dokončili práci, pásy zrychlily. Pokaždé, když však docházelo ke změně nástrojů dále po linii, vše zpomalilo, aby se zabránilo hromadění dílů. Pohled na čísla po šesti měsících ukázal výrazné zlepšení: výrobní cykly se urychlily o 18 %, ušetřili zhruba 22 tisíc dolarů měsíčně na účtech za elektřinu a poruchy zařízení klesly téměř o třetinu ve srovnání s obdobím před nasazením této senzorové sítě.

Optimalizace manipulace s materiálem a balicí linky

Fotobuňky dnes zvládají mnoho důležitých úloh v oblasti manipulace s materiálem – počítání položek, detekci mezer mezi výrobky a sledování stupně naplnění nádob, a to při snížení chyb o přibližně 30 % napříč balicími linkami. Přesnost, kterou poskytují, snižuje plýtvání materiálem, zrychluje průchod výrobků linkou a skutečně pomáhá firmám dodržovat zásady štíhlé výroby – což je velmi důležité v odvětvích s přísnými předpisy, jako je potravinářství, výroba léků a montáž spotřebního zboží. Pokud jde o detekci mezer, tyto senzory téměř okamžitě zastaví dopravní pás, pokud se něco zasekne, čímž ušetří peníze tím, že se vyhne drahým nehodám a neplánovanému výpadku. Sledování hladiny plnění zajišťuje, že každá nádoba bude naplněna přesně tak, jak má, takže firmy neplýtvají až 25 % svých surovin každý rok. A nemějme zapomínat na funkci reálného počítání, která přenáší data přímo do systémů správy zásob a dává výrobcům lepší kontrolu nad tím, co vyrábějí a kdy to potřebují.

Počítání, detekce mezer a monitorování hladiny plnění na balicích linkách

Tyto aplikace využívají fotoelektrické senzory pro řízení s vysokou rychlostí a přesností:

• Počítání ověřuje množství položek na rychle se pohybujících pásech – klíčové pro dodržování předpisů v lékařském a potravinářském balení, kde chybné počty ohrožují sankce ze strany regulátorů.
• Detekce mezer identifikuje chybějící položky nebo nepravidelné rozestupy mezi výrobky a spouští automatické zastavení za účelem prevence hromadění a chybného podávání.
• Monitorování hladiny plnění kontroluje hladinu kapalin nebo sypkých látek v nádobách, aby optimalizovala objem plnění a minimalizovala rozlití či nedostatečné naplnění.

Hlavní výhody zahrnují:

• snížení opracování o 15–20 % díky okamžité nápravě chyb
• Nižší provozní náklady díky menšímu počtu ručních kontrol
• Zvýšená udržitelnost díky omezení odpadu materiálu

Rozptýlené vs. retroreflexní senzory: Výkon v prachových prostředích balících linek

Volba senzorů velmi záleží při práci v prostředích plných prachu, jako jsou moulny, cementárny nebo jakékoli místo, kde se manipuluje s obilovinami. Běžné difuzní senzory vysílají světlo směrem k detekovanému objektu, ale mají problémy, když ve vzduchu plave hodně prachu, protože signály se rozptýlí do všech stran. To je činí většinou nepřesnými, často pod úrovní 85 % přesnosti, pokud je prachu opravdu hodně. Na druhou stranu retroreflexní senzory fungují jinak – používají polarizované světlo spolu se speciálními odražeči, které pomáhají eliminovat falešná měření. Tyto senzory zůstávají spolehlivé i za špinavých podmínek a udržují úroveň detekce nad 95 % navzdory silnému znečištění. Hlavní rozdíl mezi těmito dvěma možnostmi spočívá v jejich schopnosti odolávat náročným prachovým podmínkám.

Výběr retroreflexních senzorů na náročných balicích linkách může snížit prostojy související se senzory o 40 %.

Detekce vysoké rychlosti pro třídění a přesnost výrobní linky

Dosahování ověření více než 10 000 dílů za minutu pomocí modulované technologie LED

Dnešní fotoelektrické senzory využívají technologii vysoce frekvenčních LED, které dokážou detekovat objekty pohybující se rychleji než 10 000 dílů za minutu (ppm), což je téměř nezbytné pro provozy s velkým objemem práce, jako jsou linky pro třídění, továrny na plnění lahví a montážny elektronických komponent. Tyto senzory nejsou ovlivněny běžnými podmínkami osvětlení ani vibracemi, které trápí starší systémy, a tak snižují počet náhodných aktivací přibližně o čtyři pětiny, i když je na výrobní ploše nepořádek. Protože pracují bez kontaktu, zachovávají stálý výkon tam, kde konvenční přístupy začínají selhávat. To znamená méně výrobních prostojů a lepší celkovou spolehlivost systému v obdobích maximálního výkonu.

Polohování s přesností na submilimetr pomocí polarizovaných reflexních fotoelektrických senzorů

Když jde o opravdu jemnou práci, jako je umisťování polovodičových waferů nebo sestavování malých komponentů, mohou polarizované reflexní fotoelektrické senzory zajistit polohu s přesností zhruba půl milimetru. Tyto senzory mají speciální filtry, které blokují obtěžující odlesky od lesklých kovových povrchů, což znamená, že mohou spolehlivě detekovat objekty, aniž by se jich fyzicky dotýkaly. Robotické paže vybavené těmito senzory dokážou opakovaně umisťovat křehké díly s úžasnou konzistencí – něco, co si tradiční mechanické spínače prostě nemohou dovolit. To vede k tomu, že továrny využívající tuto technologii hlásí nižší počet poškozených výrobků a snížení nákladů na údržbu o přibližně 35 až 40 procent. Ve výrobních provozech, kde každá desetina milimetru hraje roli, to znamená velký rozdíl.

Chyntegrace: IO-Link a trendy prediktivní údržby

Rozvoj fotoelektrických senzorů IO-Link pro prediktivní údržbu

Technologie IO-Link proměňuje běžné fotoelektrické senzory v chytré okrajová zařízení, protože jim umožňuje posílat a přijímat diagnostické informace v reálném čase. Myslete na věci jako znečištění čočky, změny teploty v průběhu času nebo kvalitu signálu ve srovnání se šumem na pozadí. Údržbářské týmy tak mohou opravovat problémy dříve, než se stanou vážnými záležitostmi. Namísto čekání, až něco selže, mohou pracovníci včas vyčistit ty otravné čočky nebo upravit nastavení, zatímco vše stále funguje správně. Lihovary dosáhly při použití tohoto přístupu působivých výsledků – podle Automation World z minulého roku se nečekané prostoji snížily přibližně o 45 procent. Jako příklad lze uvést hromadění prachu na optických komponentech. Senzory detekují tyto mikroskopické částice dlouho předtím, než by kdokoli zaznamenal pokles přesnosti. Vzhledem k tomu, že rychlejší třídicí systémy silně závisí na přesném snímání, výrobci zařazují integraci IO-Link mezi povinné položky svých technických kontrolních seznamů. Pomáhá prodloužit životnost strojů, ušetřit peníze na dlouhou trať a snížit náchylnost provozu k poruchám.