Glänzender Einsatz für Sensoren

Vision-Sensoren haben sich zu unverzichtbaren Komponenten der Automation entwickelt. Im Gegensatz zu diskret aufgebauten größeren Bildverarbeitungssystemen sind alle erforderlichen Komponenten in einem einzigen Gehäuse untergebracht. Der Vorteil besteht darin, dass man sich keine Gedanken über das Zusammenwirken der verschiedenen Systemkomponenten und über die Vorgänge im Inneren der Geräte machen muss. Da die Aufgaben dieser Produkte grundsätzlich Zuordnung und Identifizierung sind, lassen sich die Systeme auch im Bereich der Medizintechnik einsetzen – beispielsweise bei der Kontrolle von medizinischem Besteck oder Ampullen.

Die Bedienung und Handhabung ist ähnlich einfach wie bei einem herkömmlichen Sensor, und auch die Integration von Vision-Sensoren in die Anlagen und Maschinen sollte von der Hand gehen. Voraussetzung dafür ist die Ausstattung mit geeigneten Schnittstellen. Neben klassischen Schnittstellen wie RS232 oder Digital-IO sollten zeitgemäße Anschlussmöglichkeiten für einen Feldbus oder Industrial-Ethernet nicht fehlen.

Durch die vergleichsweise kleinen Abmessungen von Vision Sensoren darf man sich nicht über deren Leistungsfähigkeit täuschen lassen. Hocheffiziente schnelle Embedded- und Signalprozessoren verleihen ihnen eine hohe Rechenpower und erlauben komplexe Auswertungsprozesse und Datenmanipulationen. Die Codeleser der Serie OPC120 demonstrieren anschaulich, welche Leistung, Funktionsvielfalt und weitergehenden Möglichkeiten solche Hightech Vision Sensoren dem Anwender bieten.

Bei den Geräten der Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim, handelt es sich um stationäre Lesegeräte zum Erfassen und Decodieren von 1D- und 2D-Codes, wie Barcodes oder Data-Matrix-Codes. In einem nur 70 mm breiten, 70 mm hohen und 54 mm tiefen Gehäuse sind jeweils ein CMOS-Bildaufnehmer, eine LED-Blitz-Beleuchtung sowie eine Auswerte-Einheit untergebracht. Der Codeleser liest die aktuell relevanten Code-Symbologien und steht in zwei Versionen zur Verfügung. Bereits mit der günstigen Ausführung OPC120W lassen sich viele Standardaufgaben mit normalen Anforderungen an die Lesegeschwindigkeit lösen. Der OPC120P hingegen erreicht Hochgeschwindigkeitslesungen von 100 Lesungen/s und Bandgeschwindigkeiten bis 10 m/s.

Eine typische Schwachstelle optischer Sensoren sind Beeinträchtigungen durch ungünstige Reflexionen, die sowohl von Fremdlicht als auch von der eigenen Kamerabeleuchtung herrühren können. Spiegelungen lassen sich selten hundertprozentig ausschließen, denn sie sind von etlichen Faktoren abhängig. Dazu gehören der Lesewinkel des Codelesers, der Winkel der Lichtquelle sowie die Ausrichtung und Beschaffenheit der Oberfläche, auf der sich der zu erfassende Code befindet. Als besonders schwierig einzustufen sind demnach Codes, die sich auf runden, gewölbten oder zylinderförmigen Gegenständen aus spiegelnden Materialien befinden.

Um fehlerhafte Lesungen auszuschließen, haben die Entwickler von Pepperl+Fuchs den OPC120P mit einer besonderen Polarisationsfilter-Technologie ausgestattet. Sie eliminiert schädliche Spiegelungen und ermöglicht sichere Lesungen, auch wenn sich Codes auf stark reflektierenden Oberflächen wie Metallen, Kunststoffen, Leiterplatten oder unter Folien befinden. Der große Leseabstandsbereich von 70 bis 180 mm trägt wesentlich zur Leistungsfähigkeit und Flexibilität des Sensors bei. Der OPC120P ist in der Lage, Codes auf reflektierenden Oberflächen und in verschiedenen Entfernungen ohne mechanische Umfokussierung oder Parameteränderung zu lesen.

Zahlreiche weitere Eigenschaften der Vision-Sensoren tragen dazu bei, die Ausfallsicherheit und Produktivität von Maschinen signifikant zu erhöhen. Die Codeleser erkennen nicht nur 1D- und 2D-Codes, sondern sind darüber hinaus in der Lage, die Anwesenheit von veränderlichen Texturen und statischen Grafiken zu überprüfen. Die Funktion ‚Anwesenheitserkennung’ stellt sicher, dass sich veränderliche Texturen wie Haltbarkeits- und Herstellungsdaten wirklich an einer vordefinierten Stelle befinden. Über die so genannte Logoerkennung wiederum lassen sich unveränderliche Merkmale wie Firmenlogos erkennen und überprüfen. Ebenso beherrscht der Leser auch das Lesen langer Codes durch Multiaufnahmen, wenn er mit ihnen konfrontiert wird und sie nicht auf eine Aufnahme passen. Bis zu sechs aufeinanderfolgende Aufnahmen setzt das Gerät automatisch zusammen.

Vielfach müssen mehrere Codes bei einer Applikation gelesen werden. Der OPC120 ermöglicht dabei das Lesen von bis zu vier Codes in einer Bildaufnahme. Zudem können nicht nur Codes gelesen, sondern auch bis zu vier Aufgaben wie beispielsweise die Anwesenheits- und Logoerkennung bei einer Bildaufnahme durchgeführt werden.

Der OPC120 lässt sich über alle wichtigen Schnittstellen-Varianten in Anlagen und Maschinen integrieren. Dazu zählen RS232, digitale Ein- und Ausgänge,die Anschlussmöglichkeit für einen Drehgeber oder Trigger-Sensor, Ethernet TCP/IP und als neue Ergänzung nun auch Profinet. Das Industrial Ethernet unterstützt eine Übertragungsrate von 100 Mbit/s und erfüllt die Echtzeitanforderungen gemäß Profinet IO Real-Time Conformance Class A. Idealerweise haben die Entwickler einen 2-Port-Switch integriert, der eine direkte Weiterverbindung zum nächsten Profinet Device ermöglicht. Damit lassen sich ohne zusätzliche Feldanschaltungen oder Switches Vernetzungen in Linientopologie realisieren. Die Konfigurationseinstellungen des Sensors sind via Profinet erreichbar.

Irmtraud Schmitt Pepperl+Fuchs, Mannheim