Firma Wenglor otrzymała zapytanie od klienta dotyczące automatycznego monitorowania poziomu cieczy w tzw. płytkach wielodołkowych. Celem aplikacji nie było określenie dokładnego poziomu napełnienia każdego dołka, ale raczej wiarygodne sprawdzenie, czy w dołku znajduje się jeszcze wystarczająca ilość cieczy do pipetowania – czy też jest on już pusty.
Płytki wielodołkowe składają się z wielu pojedynczych dołków o średnicy około 9 mm, zwężających się stożkowo ku dołowi. Taka geometria stanowi szczególne wyzwanie, ponieważ punkt pomiarowy zwęża się, a konwencjonalne metody optyczne szybko osiągają swoje granice.
Czujnik powinien być zamontowany zewnętrznie na robocie lub kobocie i działać w odległości roboczej około 100–200 mm od płytki. Pomiar odbywa się sekwencyjnie: robot podjeżdża do każdego dołka, sprawdza poziom napełnienia, a następnie – pod warunkiem obecności wystarczającej ilości cieczy – automatycznie uruchamia proces pipetowania.
Czujniki ultradźwiękowe są szczególnie dobrze przystosowane do tego zadania. Ultradźwięki działają niezależnie od przezroczystości, koloru ani właściwości powierzchni cieczy i dlatego idealnie nadają się do pomiaru poziomu w małych pojemnikach.
W tej aplikacji celowo nie zastosowano ciągłego pomiaru poziomu , lecz proste i niezawodne zapytanie puste/wypełnione za pomocą zdefiniowanych punktów przełączania.
Dokładniej, czujnik ultradźwiękowy U1KT001 jest używany w połączeniu z rurą dźwiękową Z1KG001 . Czujnik jest zamontowany na cobocie i skanuje każdy pojedynczy otwór o średnicy Ø9 mm z odległości około 170 mm .
Rura dźwiękowa odgrywa kluczową rolę: precyzyjnie zwęża wiązkę dźwiękową czujnika. Podczas gdy ultradźwięki bez rury dźwiękowej miałyby stosunkowo szeroką wiązkę, Z1KG001 skupia ją do średnicy około 8 mm w odległości 170 mm . Pozwala to na jednoznaczne przypisanie do odpowiedniego dołka bez wpływu na sąsiednie dołki.
U1KT001 ma dwa niezależnie konfigurowalne punkty przełączania . W praktyce oznacza to:
Dzięki temu system automatyzacji otrzymuje jasną informację, czy pipetowanie jest dozwolone, czy też nie.
Dodatkowo, IO-Link jest wykorzystywany nie tylko do parametryzacji czujnika, ale także podczas pracy. Siła sygnału pozwala na przybliżone określenie poziomu napełnienia, umożliwiając dalszą weryfikację wiarygodności.
Kompaktowa konstrukcja czujnika zapewnia niską wagę i sprawia, że idealnie nadaje się on do stosowania w robotach. Połączenie czujnika ultradźwiękowego i sondy umożliwia bardzo precyzyjną detekcję, nawet w przypadku bardzo małych otworów. Dzięki dwóm punktom przełączania, logika „pusty lub pełny” może być zaimplementowana w prosty i niezawodny sposób, bez konieczności stosowania skomplikowanych algorytmów analizy.
Czujnik ultradźwiękowy U1KT001 w połączeniu z rurką pomiarową Z1KG001 umożliwia niezawodne, bezkontaktowe i kompatybilne z robotami badanie poziomu napełnienia pojedynczych dołków w płytkach wielodołkowych. Rozwiązanie jest odporne na działanie przezroczystych cieczy, ma kompaktową konstrukcję i idealnie nadaje się do zautomatyzowanych zastosowań laboratoryjnych i pipetowania.
Nazwa stanowiska