„Potřebuji kompaktní senzorové řešení pro kontrolu, zda je díl vložen do přípravku – s omezeným prostorem, různými průměry a tmavými barvami objektů.“
To byl požadavek uživatele, který chtěl automatizovat svůj stávající ručně ovládaný kabelový lis. Cílem je zajistit, aby byl plášť kabelu před lisováním kabelu skutečně vložen – bez ohledu na jeho barvu nebo velikost. Zvláštnost: Průměry kabelů se pohybují mezi 5 a 30 mm, maximální vzdálenost od snímače je přibližně 100 mm a instalační prostor je stísněný.
Optické senzory, jako jsou reflexní nebo světelné závory, pracují především s projekcí a příjmem světla. Signál se může značně lišit v závislosti na barvě, materiálu a povrchových vlastnostech detekovaných objektů. Zejména tmavé nebo černé předměty světlo do značné míry pohlcují, což vede k nedostatečnému množství světla na přijímači, a proto často neumožňuje spolehlivé vyhodnocení spínání. Tento jev se projevil i při zkoušce s reflexním snímačem P1KT002: u velmi tenkých kabelů (Ø 5 mm) se nespustil žádný spínací signál a u poněkud větších předmětů byl detekován jen velmi krátký signál – spolehlivé fungování tedy nebylo možné. Senzory založené na světelném principu tak mohou v aplikacích s tmavými objekty nebo silně se měnícími polohami rychle narazit na své limity.
Slibným přístupem pro tento typ kontroly přítomnosti je použití ultrazvukových senzorů. Ultrazvukové senzory měří pomocí zvukových vln, které se od objektu odrážejí. Protože tento mechanismus funguje nezávisle na optických vlastnostech, jako je barva, průhlednost nebo struktura povrchu, je ultrazvuk obzvláště vhodný pro detekci nejrůznějších objektů – včetně tmavých a černých kabelů.
Příkladem je ultrazvukový senzor vzdálenosti U1KT001 od společnosti wenglor. Tato řada se vyznačuje velmi kompaktní konstrukcí (32 × 16 × 12 mm), což je výhodné zejména ve stísněných instalačních prostorech. Senzor lze zároveň použít v režimu okamžitého působení i v režimu bariéry a nabízí dva nezávislé spínací výstupy – ideální v případě, že je požadováno několik spínacích prahů nebo různých provozních režimů. Naměřené hodnoty lze odečítat a parametry flexibilně konfigurovat prostřednictvím rozhraní IO-Link podporujícího Průmysl 4.0.
V konkrétní aplikaci prokázal U1KT001 spolehlivou spínací funkci pro všechny průměry kabelů – od 5 mm do 30 mm. I při mírně deformovaných kabelech, k čemuž může v praxi docházet, reagoval snímač stabilně a bez chybného spínání. Tento výkon jasně ukazuje, proč ultrazvuk nabízí jasné výhody oproti klasickým světelným principům v případech, kdy je obtížné objekty detekovat opticky kvůli jejich barvě nebo geometrii.
Ačkoli optické reflexní senzory fungují v mnoha standardních aplikacích výborně, zde uvedený případ ukazuje, že v případě tmavých objektů s malým průměrem a stísněných instalačních situací rychle narazí na své výkonnostní limity. Ultrazvukové snímače, jako je U1KT001, naproti tomu spojují několik rozhodujících výhod:
Díky tomu je toto řešení senzoru vhodné nejen pro výše popsaný test zasunutí kabelu, ale také pro celou řadu podobných aplikací, kde je třeba rychle, spolehlivě a prostorově úsporně detekovat přítomnost objektů.
Kontrola přítomnosti objektů v projektech modernizace, jako je lisování kabelů, je klasickou aplikací, kde volba správné technologie snímače může znamenat rozdíl mezi úspěchem a neúspěchem. Interní testovací sestavy s různými principy senzorů ukazují, že Ultrazvukové senzory, jako je U1KT001, nabízejí robustní, barevně nezávislé a kompaktní řešení, které přináší významné výhody, zejména při různých průměrech a malých instalačních plochách.
Ať už jde o automatizaci stávajících zařízení nebo optimalizaci výrobních procesů – technologie ultrazvukových senzorů otevírá nové možnosti, jak nahradit manuální kontrolní procesy náchylné k chybám spolehlivými a inteligentními senzorovými řešeními.
Název práce