Otomasyonda fotoelektrik sensörlerin temel kullanım alanları nelerdir?

Gerçek Zamanlı Nesne Tespiti ile Konveyör Sistemi Otomasyonu

Senkronize motor başlatma/durma işlemleri için gerçek zamanlı nesne varlık tespiti

Fotosektör sensörler, konveyör bantlardaki ürünleri temas etmeden saptar ve geçmekte olan nesneleri tespit etmek için kızılötesi ışın demetlerine dayanır. Bu sensörler, bir şey atanan alanlarına girdiğinde veya çıktığında devreye girer ve sistem boyunca akan ürünlerle uyumlu şekilde motorların başlamasını veya durmasını sağlamak üzere sinyaller gönderir. Sonuç olarak, şeyler sıkışıp kalmadığı için tıkanmalar azalır, parçalar üzerinde daha az gerilim oluştuğu için ömürleri uzar ve fabrikalar makineleri tüm gün boyu çalıştırmanın aksine yaklaşık olarak enerji maliyetlerinde yüzde 40 tasarruf eder. Bu sensörleri ayıran şey, ağır makinelerden kaynaklanan titreşimlerin çoğu diğer ekipmanı etkileyeceği yerlere monte edilmelerine rağmen ne kadar iyi çalıştıklarıdır.

PLC'lerle entegrasyon, hassas zamanlama ve verim optimizasyonu için

Fotoelektrik sensörler, PLC'lere (Programlanabilir Mantık Denetleyicileri) bağlandığında, temelde gerçek zamanlı çalışan duyarlı bir kontrol döngüsü oluştururlar. Çalışma şekli oldukça basittir: sensör verileri doğrudan PLC'nin mantık birimine iletilir ve bu birim, farklı işleme alanları arasındaki konveyörlerin hızını çok hızlı şekilde ayarlar. Bu işlem, üretim sırasında daha önce oluşan can sıkıcı zamanlama boşluklarını kapatır ve sahadaki testlere göre bazı tesislerde üretkenlik yaklaşık %25 artmıştır. Başka bir avantaj ise, PLC programlamasının hattan geçen ürün türüne göre özelleştirilmiş tepki ayarlarının yapılabilmesidir. Ayrıca akıllı denetleyicilerde, sensörler performans kalitesinde herhangi bir düşüş fark edilmeden çok önce hizalamadan sapmaya başladıklarında bakım personelini uyaran tanımlama özellikleri de bulunur.

Vaka çalışması: Atlamalı ışın sensörleri kullanarak otomotiv montaj hattı konveyör hızı modülasyonu

Bir büyük otomobil üretim tesisi, şasi montaj hattı boyunca parçaların 3 metre genişliğindeki konveyörler üzerinde hareketini takip etmek amacıyla bu ışın kesme sensörlerini kurdu. Sistem oldukça akıllıca çalıştı - her istasyondaki duruma göre konveyör hızlarını ayarladı. Kaynak robotları erken işini bitirdiğinde bantlar hızlanıyordu. Ancak aşağı akışta araç değişimi yapıldığında, tıkanıklıkların önüne geçmek için her şey yavaşlıyordu. Altı ay sonra elde edilen rakamlara bakıldığında önemli iyileştirmeler görüldü: üretim döngüleri %18 daha hızlı hale geldi, aylık elektrik faturalarında yaklaşık 22 bin dolar tasarruf sağlandı ve bu sensör ağı uygulanmadan önceki döneme kıyasla ekipman arızaları neredeyse üçte bir oranında azaldı.

Malzeme Taşıma ve Ambalaj Hattı Optimizasyonu

Fotoselektif sensörler günümüzde malzeme taşıma işlemlerinde birçok önemli görev üstleniyor: ürünlerin sayılması, ürünler arasındaki boşlukların tespiti ve kapların doluluk seviyelerinin takibi gibi işlevler, paketleme hatlarında hataları yaklaşık %30 oranında azaltırken aynı zamanda israfı düşürüyor, üretim hattının hızlanmasını sağlıyor ve özellikle gıda işleme, ilaç üretimi ve tüketici ürünleri montajı gibi sıkı düzenlemelerin geçerli olduğu sektörlerde şirketlerin öncü imalat prensiplerine bağlı kalmasına büyük ölçüde yardımcı oluyor. Boşluk tespiti açısından değerlendirildiğinde, bu sensörler herhangi bir şey sıkıştığında konveyör bantları neredeyse anında durdurarak maliyetli kazaların ve beklenmedik duruşların önüne geçerek para tasarrufu sağlıyor. Doluluk seviyelerinin izlenmesi ise her kabın tam olarak doğru şekilde doldurulduğundan emin olur ve böylece şirketler yılda ham maddelerinin neredeyse %25'ini israf etmek zorunda kalmaz. Ayrıca gerçek zamanlı sayım özelliğini de unutmamak gerekir; bu özellik verileri doğrudan envanter yönetim sistemlerine iletir ve üreticilere neyi, ne zaman üretmeleri gerektiğine dair daha iyi kontrol imkanı sunar.

Paketleme hatlarında sayma, boşluk tespiti ve doluluk seviyesi izleme

Bu uygulamalar, yüksek hızlı ve yüksek doğruluklu kontrol için fotoelektrik sensörlere dayanır:

• Sayım hızlı hareket eden bantlardaki ürün miktarını doğrular — yanlış sayımın düzenleyici cezalara yol açabileceği farmasötik ve gıda paketlemede uyum açısından hayati öneme sahiptir.
• Boşluk Algılama eksik ürünleri veya ürünler arasındaki düzensiz mesafeyi tespit eder ve yığılmaları ve besleme hatalarını önlemek için otomatik duruşları tetikler.
• Doluluk seviyesi izleme sıvı veya katı maddelerin kaplardaki seviyelerini kontrol ederek dolum hacmini optimize eder ve sıçramayı ya da eksik doldurmayı en aza indirger.

Ana Avantajlar Şunlardır:

• hemen hata düzeltme ile %15–20 oranında yeniden işleme gerek duymada azalma
• Daha az manuel inceleme sayesinde düşük işletme maliyetleri
• Malzeme israfının önlenmesiyle artırılmış sürdürülebilirlik

Dağıtılmış vs. geri yansıtmalı sensörler: Tozlu paketleme ortamlarındaki performans

Un değirmenleri, çimento fabrikaları veya tahılların işlendiği alanlar gibi tozla dolu ortamlarda çalışırken sensör seçimi çok önemlidir. Geleneksel dağınık (diffused) sensörler, algılamaya çalıştıkları nesneye doğru ışık yayarlar ancak etrafta çok fazla toz olduğunda sinyaller her yöne saçıldığı için sorun yaşarlar. Bu durum, özellikle yoğun tozda iken, sensörlerin büyük bölümünde doğruluk oranının %85'in altına düşmesine neden olur. Buna karşılık, geri yansıtıcı (retro-reflective) sensörler, yanlış okumaları engellemeye yardımcı olan özel reflektörlerle birlikte polarize ışık kullanarak farklı çalışır. Bu sensörler, ortam ne kadar kirli olursa olsun güvenilir kalma eğilimindedir ve tüm bu toza rağmen algılama oranını %95'in üzerinde tutar. Bu iki seçenek arasındaki temel fark, zorlu tozlu koşullarla başa çıkma kabiliyetleridir.

Zorlu ambalaj hatlarında retro-yanıtmalı sensörlerin seçilmesi, sensöre bağlı durma süresini %40 oranında azalttığı gösterilmiştir.

Sınıflandırma ve Üretim Hattı Doğruluğu için Yüksek Hızlı Algılama

Modüle edilmiş LED teknolojisi ile dakikada 10.000'den fazla parça doğrulaması elde etmek

Günümüzün fotoelektrik sensörleri, dakikada 10.000 parçadan fazla hızla hareket eden nesneleri tespit edebilen yüksek frekanslı LED teknolojisine dayanır ve bu da sıralama hatları, şişe dolum tesisleri ve elektronik bileşen montaj atölyeleri gibi büyük hacimli operasyonlar için neredeyse vazgeçilmezdir. Bu sensörler, eski sistemleri etkileyen normal ışık koşullarından veya titreşimlerden etkilenmez ve fabrika zemininde işler karıştığında yanlış aktive olmaları yaklaşık dörtte bir oranında azalır. Doğrudan hiçbir şeye temas etmeden çalıştıkları için, eski yöntemlerin arızalanmaya başladığı durumlarda bile tutarlı bir şekilde çalışmaya devam ederler. Bu da üretimdeki aksamaların azalmasına ve maksimum üretim dönemlerinde sistemin genel güvenilirliğinin artmasına neden olur.

Polarize edilmiş retro-yansıtıcı fotoelektrik sensörler kullanarak alt-milimetre hassasiyetinde konumlandırma

Yarı iletken plakaları yerleştirmek veya minik bileşenleri bir araya getirmek gibi gerçekten hassas işler söz konusu olduğunda, polarize reflektörlü fotoelektrik sensörler nesneleri yaklaşık yarım milimetre civarında doğru bir şekilde konumlandırabilir. Bu sensörlerin parlak metal yüzeylerden gelen can sıkıcı yansımalara karşı engelleyici özel filtreleri vardır ve bu da nesneleri fiziksel temas olmadan güvenilir bir şekilde algılanmalarını sağlar. Bu sensörlerle donatılmış robot kolları, kırılgan parçaları geleneksel mekanik anahtarların yapamayacağı kadar inanılmaz bir tutarlılıkla tekrar tekrar yerleştirebilir. Bu teknolojiyi kullanan fabrikalar, her geçen milimetrenin önemli olduğu üretim atölyelerinde, hasar gören ürünlerde azalma ve bakım masraflarında yaklaşık %35 ila %40 oranında düşüş bildirmektedir. Bu durum, her onda bir milimetrenin önemli olduğu işletmelerde büyük fark yaratmaktadır.

Akıllı Entegrasyon: IO-Link ve Tahmine Dayalı Bakım Eğilimleri

Tahmine dayalı bakım için IO-Link fotoelektrik sensörlerinin yükselişi

IO-Link teknolojisi, fotoelektrik sensörleri gerçek zamanlı tanılama bilgileri gönderip alabilmeleri için akıllı kenar cihazlarına dönüştürür. Örneğin, lensin ne kadar kirli olduğu, sıcaklığın zaman içinde nasıl değiştiği ve sinyal kalitesinin arka plan gürültüsüne göre nasıl bir görünüm sergilediği gibi durumları düşünün. Bakım ekipleri, sorunlar büyük boyutlara dönüşmeden önce bunları gerçekten önceden tespit edip çözebilir. Bir şey bozulana kadar beklemek yerine, çalışanlar sinir bozucu lensleri temizleyebilir veya her şey hâlâ düzgün çalışırken ayarları yapabilir. Geçen yıl Automation World'ün bildirdiğine göre, şişeleme tesisleri bu yaklaşım sayesinde beklenmedik duruşların yaklaşık %45 oranında azaltılması gibi etkileyici sonuçlar elde etti. Optik bileşenlerde toz birikmesini bir vaka çalışması olarak ele alalım. Sensörler, doğrulukta herhangi bir düşüş fark edilmeden çok önce bu minik parçacıkları algılar. Hızlı sıralama sistemlerinin hassas algılamaya ne kadar bağımlı olduğunu düşünürsek, üreticiler mühendislik kontrol listelerine IO-Link entegrasyonunu zorunlu bir madde olarak ekliyor. Bu durum, makine ömrünü uzatmaya, uzun vadede para tasarrufu sağlamaya ve operasyonların aksaklıklara karşı daha az savunmasız olmasına yardımcı olur.