Kakšne so ključne uporabe fotoelektričnih senzorjev pri avtomatizaciji?

Avtomatizacija transportnega sistema z zaznavanjem predmetov v realnem času

Zaznavanje prisotnosti predmeta v realnem času za sinhronizirano vklop/izklop motorja

Fotoelektrični senzorji zaznajo predmete na tekočih trakovih brez stika, namesto tega uporabljajo žarke infrardeče svetlobe za zaznavanje objektov, ko prehajajo skozi. Ti senzorji se aktivirajo, ko nekaj vstopi ali zapusti določeno območje, ter pošljejo signale za zagon ali ustavitev motorjev, da se vse premika gladko skupaj s katerim koli proizvodnim tokom skozi sistem. Rezultat? Manj zamaik, ker se stvari ne zatikajo, komponente trajajo dlje, saj so manj obremenjene, in tovarne prihranijo okoli 40 odstotkov stroškov električne energije v primerjavi s tem, da bi poganjale stroje ves dan. Kar posebej izpostavlja te senzorje, je njihova odlična delovanje tudi v okoljih, kjer bi vibracije od težke opreme motile večino druge opreme.

Integracija s PLC-ji za natančno časovno usklajevanje in optimizacijo zmogljivosti

Ko se fotoelektrični senzorji povežejo s PLC-ji (Programabilnimi logičnimi krmilniki), tvorijo dejansko odzivno nadzorno zanko, ki deluje v realnem času. Način delovanja je precej preprost – podatki iz senzorjev neposredno vstopijo v logično jedro PLC-ja, ki nato opravi izjemno hitre prilagoditve hitrosti trakom med različnimi obdelovalnimi območji. S tem se odpravijo nadležne zamudne vrzeli, ki so se prej pojavljale med proizvodnimi cikli, in po poljskih testih smo opazili povečanje zmogljivosti za okoli 25 % v nekaterih objektih. Druga prijetna lastnost je, da omogoča programiranje PLC-jev nastavitev po meri glede na vrsto izdelkov, ki potujejo po trasi. Obstaja pa še nekaj drugega – ti pametni krmilniki imajo vgrajene diagnostične funkcije, ki obvestijo osebje za vzdrževanje, ko senzorji začnejo izgubljati poravnavo, še preden kdo opazi kakršenkoli padec kakovosti delovanja.

Primer primera: Modulacija hitrosti traku sestavne linije za avtomobile z uporabo prečnih senzorjev

Ena večja proizvodna enota je namestila te senzorje, ki prekinjajo žarek, vzdolž sestavne linije za okvirje, da bi spremljala dele, ki se premikajo po teh širokih 3-metrskih trakih. Sistem je deloval precej pametno – prilagajal je hitrost trakov glede na dogajanje na posameznih postajah. Ko so varilni roboti zaključili prej, so trakovi povečali hitrost. Kadarkoli pa je prihajalo do menjave orodja navzdol po liniji, se je vse upočasnilo, da bi se izognili zastojem. Pogled na številke po šestih mesecih je pokazal opazna izboljšanja: proizvodni cikli so bili 18 % hitrejši, mesečno so prihranili okoli 22 tisoč dolarjev na računih za električno energijo, okvara opreme pa se je zmanjšala za skoraj tretjino v primerjavi z obdobjem pred uvedbo tega omrežja senzorjev.

Optimizacija rokovanja s materialom in pakirne linije

Fotoelektrični senzorji danes opravljajo številne pomembne naloge pri rokovanju materialov: štetje predmetov, zaznavanje rež med izdelki in spremljanje stopnje polnjenja posod, hkrati pa zmanjšujejo napake za približno 30 % na linijah za pakiranje. Natančnost, ki jo ti senzorji omogočajo, zmanjšuje porabo materialov, pospešuje procese na liniji in podjetjem resnično pomaga slediti načelom varčne proizvodnje – kar je zelo pomembno v panogah z strogi regulativo, kot so predelava hrane, proizvodnja zdravil in sestavljanje potrošniških izdelkov. Pri zaznavanju rež ti senzorji skoraj takoj ustavijo tekoče trakove, če pride do zagozditve, s čimer prihranijo denar, saj se izognejo dragim nesrečam in nepričakovanemu dopuščanju obratovanja. Spremljanje ravni polnjenja zagotavlja, da se vsaka posoda pravilno napolni, tako da podjetja ne izgubijo do 25 % surovih materialov na leto. In naj ne pozabimo na funkcijo štetja v realnem času, ki pošilja podatke neposredno v sisteme za upravljanje zalog, s čimer proizvajalcem omogoča boljši nadzor nad tem, kaj proizvajajo in kdaj to potrebujejo.

Štetje, zaznavanje vrzeli in nadzor nivoja polnjenja na pakirnih linijah

Te aplikacije uporabljajo fotoelektrične senzorje za hitro in natančno krmiljenje:

• Štetje preverja količino izdelkov na hitro tekočih trakih – ključno za skladnost v farmacevtski in prehranski industriji, kjer nepravilna štetja ogrožajo regulatorne sankcije.
• Zaznavanje vrzeli prepoznava manjkajoče predmete ali nepravilne razmike med izdelki ter sproži avtomatsko ustavitev, da se izognemo zamašitvam in napakam pri transportu.
• Nadzor nivoja polnjenja preverja nivo tekočin ali trdnih snovi v posodah, da se optimizira količina polnjenja in zmanjša prelivanje ali nepopolno polnjenje.

Ključne prednosti vključujejo:

• 15–20 % zmanjšanje popravil zaradi takojšnjega odpravljanja napak
• Nižji obratovalni stroški zaradi manj ročnih pregledov
• Izboljšana trajnostnost z zmanjševanjem odpadkov materiala

Difuze in retrorefleksivne senzorje: Delovanje v prašnih pakirnih okoljih

Izbira senzorjev je zelo pomembna pri delu na mestih, ki so polna prahu, kot so mlini za moko, cementarne ali kjer koli se ravna z zrni. Običajni difuzni senzorji oddajajo svetlobo proti tistemu, kar želijo zaznati, a imajo težave, kadar je veliko lebdečega prahu, saj se signali razpršijo povsod. Zaradi tega so večino časa neprecizni in pogosto padajo pod 85 % natančnosti, kadar je prah zelo gost. Nasprotno pa retrorefleksivni senzorji delujejo drugače, saj uporabljajo polarizirano svetlobo skupaj s posebnimi reflektorji, ki preprečujejo lažne odčitke. Ti ostanejo zanesljivi tudi v zahtevnih razmerah in ohranjajo stopnjo zaznavanja nad 95 %, kljub vsemu umazaniji. Glavna razlika med temi možnostmi je torej, kako dobro obvladajo te zahtevne prašne pogoje.

Izbira retrorefleksivnih senzorjev v zahtevnih pakirnih linijah je pokazala, da zmanjša izpade senzorjev za 40 %.

Hitro zaznavanje za učinkovito razvrščanje in natančnost proizvodne linije

Doseganje preverjanja več kot 10.000 delov na minuto s tehnologijo moduliranega LED

Današnji fotoelektrični senzorji uporabljajo visokofrekvenčno tehnologijo LED, ki zazna objekte, ki se premikajo hitreje kot 10.000 delov na minuto (ppm), kar je skoraj nujno za velikoprostorne operacije, kot so linije za razvrščanje, tovarne za polnjenje steklenic in obrti za sestavljanje elektronskih komponent. Ti senzorji niso občutljivi na običajne razmere osvetlitve ali vibracije, ki ovirajo starejše sisteme, zaradi česar se nenamerna aktivacija zmanjša za približno petino, tudi kadar postanejo razmere na proizvodnem traku nepregledne. Ker delujejo brez neposrednega dotika, ohranjajo dosledno zmogljivost, ko tradicionalni pristopi začnejo odpovedovati. To pomeni manj proizvodnih motenj in boljšo zanesljivost sistema med obdobji največje izkoristitve.

Pozicioniranje pod milimeter z uporabo polariziranih retrorefleksnih fotoelektričnih senzorjev

Ko gre za zares natančno delo, kot je nameščanje polprevodniških ploščic ali sestavljanje majhnih komponent, lahko polarizirani refleksni fotoelektrični senzorji dosežejo pozicioniranje z natančnostjo okoli pol milimetra. Ti senzorji imajo posebne filtre, ki blokirajo moteče odseve s sijajnih kovinskih površin, kar pomeni, da lahko zanesljivo zaznajo predmete, ne da bi se jih fizično dotaknili. Robotske roke, opremljene s takšnimi senzorji, lahko krhke dele nameščajo znova in znova z izjemno doslednostjo – nekaj, kar tradicionalni mehanski stikala preprosto ne morejo. Tovarne, ki uporabljajo to tehnologijo, poročajo o manj poškodovanih izdelkih in zmanjšanju stroškov vzdrževanja za približno 35 do 40 odstotkov. To bistveno vpliva na delavnice, kjer vsaka tisočinka milimetra šteje.

Pametna integracija: IO-Link in trendi napovednega vzdrževanja

Nastop IO-Link fotoelektričnih senzorjev za napovedno vzdrževanje

Tehnologija IO-Link spremeni navadne fotoelektrične senzorje v pametne periferne naprave, ker omogoča pošiljanje in prejemanje diagnostičnih podatkov v realnem času. Pomislite na stvari, kot so umazan objektiv, kako se temperatura spreminja s časom in kako izgleda kakovost signala v primerjavi z ozadnim hrupom. Odpadniški ekipe lahko težave odpravijo že preden postanejo večje. Namesto da bi čakali, dokler ne pride do okvare, lahko delavci očistijo moteče leče ali prilagodijo nastavitve, medtem ko še vedno vse deluje brezhibno. Pri polnilnih postajah so z uporabo tega pristopa dosegli impresivne rezultate – nepričakovana zaustavitev so zmanjšali za približno 45 odstotkov, kar je lani poročal Automation World. Vzemimo kot primer nakopičevanje prahu na optičnih komponentah. Senzorji zaznajo te majhne delce že dolgo preden bi kdorkoli opazil kakršenkoli padec natančnosti. Ker se hitrejši sistemi za razvrščanje zelo zanašajo na natančno zaznavanje, proizvajalci integracijo IO-Link postavljajo kot obvezno točko na svoje inženirske kontrolne sezname. S tem podaljšajo življenjsko dobo strojev, na dolgi rok prihranijo denar in naredijo procese manj ranljive za motnje.