Automatizace je již dlouho ústřední součástí moderních výrobních prostředí. Rostoucí ceny energií, nedostatek surovin a rostoucí potřeba udržitelné výroby nutí společnosti digitálně optimalizovat své procesy a zefektivnit je. Rozhodující roli přitom hrají vysoce rozvinuté měřicí a senzorové technologie. Poskytují přesné údaje pro řízení výrobních kroků, zajištění kvality a cílené využívání zdrojů. Zejména při optickém měření vzdálenosti je spolehlivá detekce i těch nejnáročnějších povrchů základem stabilních procesů. Průmyslové aplikace zde kladou vysoké nároky: Leštěné kovy, průhledné plasty nebo vysoce zářivé objekty vyžadují výkonné a inovativní senzory.
S novou řadou P1PY21x reaguje společnost wenglor sensoric group na tento tlak na inovace a představuje první senzor doby letu na světě, který využívá modré laserové světlo. Speciálně vyvinutá technologie BlueLine rozšiřuje známou řadu wintec a otevírá zcela nové oblasti použití.
Příklad z energetiky ukazuje, jak dalekosáhlé jsou možnosti této technologie. Senzory ToF monitorují proces spalování v kamnech na pelety. Pouze pokud systém senzorů přesně rozpozná, kolik žáru je přítomno, může řídicí systém optimálně regulovat přísun materiálu. Červené světelné senzory zde narážejí na své limity: Vlastní záření žhavých uhlíků překrývá signál, takže měření je nespolehlivé. Naproti tomu modré laserové světlo je na tyto rušivé vlivy méně náchylné, poskytuje stabilní měřené hodnoty a umožňuje efektivní regulaci spotřeby paliva – což snižuje provozní náklady a emise CO₂. Tento příklad ukazuje jen jednu z mnoha oblastí použití; od kovoprůmyslu a výroby plastů až po obalový průmysl je možností využití mnoho a jsou rozmanité.
To je možné díky inovativní technologii BlueLine, která je založena na laseru o vlnové délce 445 nm. Zatímco verze s červeným světlem z rodiny wintec zaujme svým dlouhým dosahem, krátkovlnné modré světlo proniká mnohem hlouběji do povrchu předmětů, například organických, takže se odráží definovaným způsobem a lze jej přesněji analyzovat. U horkých a žhavých materiálů, které vyzařují v červeném až infračerveném pásmu, leží červené laserové světlo také přesně v interferenčním rozsahu. Signál ze snímače se překrývá a měření lze zfalšovat. Modré laserové světlo je naopak daleko mimo vlastní tepelné vyzařování takových povrchů. Signál zůstává stabilní a bez rušivých vlivů, což umožňuje spolehlivou detekci i v kovoprůmyslu, kde je třeba detekovat rozpálené obrobky. Tím se dosahuje stabilnějších výsledků měření na tmavých, lesklých, organických, zářících nebo (polo)průhledných materiálech. Integrovaný speciální filtr navíc snižuje rušení od vysoce vyzařujících předmětů. Laser třídy 2 zajišťuje bezpečný provoz v průmyslovém prostředí.
K výkonu snímačů doby letu rozhodujícím způsobem přispívá nejen barva světla, ale také tvar světelného bodu. Namísto laseru ve tvaru bodu zavedla společnost wenglor laserovou čáru. To umožňuje senzoru detekovat nejen jednotlivé body, ale celé plochy. I zde byl senzor vyvinut s praktickým zaměřením na průmysl, neboť tato vlastnost přináší výrazně stabilnější výsledky bez výpadků měření, zejména na nerovných površích, objektech s výlomy, otvory nebo mřížkovými strukturami, což se ukazuje jako výhodné například při sledování úrovně naplnění sypkých materiálů. Vstřikované plastové díly nebo jiné granulované materiály se plní do zásobníků materiálu a poté se jednotlivě podávají do dalšího výrobního kroku. Průběžné sledování úrovně naplnění těchto zásobníků je pro hladký průběh výroby stejně důležité jako sledování výšky žhavého lože v peletovacích pecích. Lineární laser poskytuje přesné hodnoty vzdálenosti i na nepravidelně naplněných nebo šikmých plochách a díky velkému měřicímu rozsahu detekuje zásobníky různých velikostí a tvarů. Tímto způsobem se předchází vzniku úzkých míst, optimálně se řídí přísun materiálu a stabilizují se výrobní procesy.
Kromě toho má wintec s modrým světlem několik inteligentních funkcí, které přesahují rámec pouhého měření vzdálenosti. Vyhodnocení intenzity tvoří základ pro analýzu intenzity odraženého světla. To umožňuje cíleně sledovat výrobní kroky a včas odhalit vady kvality. Integrované měření rychlosti zaznamenává pohyby bez kontaktu a nezávisle na materiálu nebo povrchu. To umožňuje vyhodnocování bez opotřebení i na velké vzdálenosti. Další funkcí je dynamická detekce kroků. Nezjišťuje absolutní vzdálenost, ale reaguje na změny vzdálenosti. To znamená, že objekty lze spolehlivě detekovat i na proměnlivých površích nebo v případě, že jsou snímače špatně nastaveny.
Skutečnost, že společnost wenglor nyní představuje první ToF senzor na světě s modrým laserovým světlem, není náhoda, ale logické pokračování dlouhé historie vývoje. V posledních letech společnost opakovaně udávala nové trendy v technologii senzorů doby letu: s nejmenším senzorem doby letu své doby, s první verzí z nerezové oceli pro hygienicky citlivé prostředí nebo se zavedením Bluetooth v této kategorii senzorů. Všem inovacím je společná jejich úzká orientace na reálné požadavky. Vždy vycházely z konkrétních praktických problémů, od obtížných povrchů až po hygienické požadavky a uživatelskou přívětivost. Nová generace modrého světla v této linii důsledně pokračuje a ukazuje, jak kombinace osvědčeného a nového umožňuje pokrok. Technickým základem je i nadále technologie dynamické citlivosti, která charakterizuje výkonnost řady wintec již řadu let. Ta spočívá ve vysílání velmi krátkých laserových světelných pulzů v rozsahu nanosekund, jejichž signály jsou statisticky analyzovány pro určení hodnoty vzdálenosti k objektu. Tento přístup zaručuje měřicí dosahy až 100 metrů s reprodukovatelností do tří milimetrů, a to i v náročných podmínkách. Kromě toho je wintec s modrým světlem necitlivý na okolní světlo až do 100 000 luxů, takže kvalita signálu zůstává trvale vysoká i v jasném prostředí nebo při silném záření na pozadí.
To znamená, že řada P1PY21x je vhodná i pro venkovní aplikace. Detekce průhledných objektů otevírá další oblast použití. Díky výkonnému zpracování signálu lze spolehlivě detekovat i velmi slabě reflexní nebo průhledné materiály, což je například v obalovém nebo potravinářském průmyslu častý problém. Díky vysoce výkonnému rozhraní IO-Link s rozhraním COM3 lze zaznamenaná procesní data přenášet do řídicí jednotky s minimálními časy cyklu, což optimalizuje jejich využití v automatizovaných procesech. Díky robustnímu provedení s krytím IP68 jsou senzory ToF obzvláště odolné vůči prachu a kapalinám. Fungují i při extrémních teplotách od minus 40 °C, což znamená, že spolehlivě pracují v chladných skladech nebo ve vysokohorských oblastech.
Kromě metrologického výkonu zaujme řada P1PY21x také uživatelskou přívětivostí. Vysoce kontrastní displej OLED umožňuje intuitivní ovládání přímo na přístroji. Displej zůstává snadno čitelný i za nepříznivých světelných podmínek nebo ve stísněných instalačních podmínkách. Navigace v menu je logicky strukturovaná a všechna důležitá nastavení jsou přístupná v několika jednoduchých krocích. To šetří čas při uvádění do provozu, údržbě nebo v případě výměny senzoru. Integrované rozhraní Bluetooth poskytuje ještě větší flexibilitu. Parametry snímače lze přenášet a nastavovat bezdrátově prostřednictvím aplikace weCon, což usnadňuje manipulaci v instalacích s mnoha zařízeními nebo na těžko přístupných místech instalace.
Kombinace technologie BlueLine, dynamické citlivosti a praktického ovládání činí z řady P1PY21x řešení, které se osvědčilo v klasických i nových průmyslových scénářích. Poskytuje přesné a spolehlivé výsledky i na náročných površích, zůstává necitlivý na rušení a díky moderním rozhraním se snadno integruje. Díky tomu je senzor univerzálním nástrojem pro širokou škálu průmyslových odvětví, od kovoprůmyslu a zpracování plastů až po obalový a potravinářský průmysl. Tento vývoj zároveň demonstruje základní princip, který charakterizuje společnost wenglor již řadu let: Inovace vznikají tam, kde jsou rozpoznány a technicky vyřešeny skutečné průmyslové problémy. Senzory, jako je řada P1PY21x, představují klíčové technologie pro udržitelnou výrobu šetřící zdroje. Umožňují přesnější řízení, minimalizují plýtvání, zvyšují energetickou účinnost, a tím pomáhají, aby průmyslové procesy byly vhodné pro budoucnost. V době nedostatku zdrojů a rostoucího tlaku na automatizaci jsou to rozhodující faktory. Je tedy zřejmé, že využití modrého světla v technologii časového průletu představuje důležitý vývojový krok, který zvyšuje spolehlivost stávajících aplikací, využívá nový potenciál a vytváří prostor pro zcela nové scénáře.
Název práce