Eine Kundenanfrage hat wenglor erreicht, bei der es um die automatisierte Prüfung von Flüssigkeitsständen in sogenannten Multiwellplatten ging. Ziel der Anwendung war es nicht, den exakten Füllstand jedes einzelnen Näpfchens zu bestimmen, sondern zuverlässig zu erkennen, ob sich noch ausreichend Flüssigkeit zum Pipettieren im Well befindet – oder ob dieses bereits leer ist.
Die Multiwellplatten bestehen aus vielen einzelnen Näpfchen mit einem Durchmesser von etwa 9 mm, die nach unten hin konisch zulaufen. Genau diese Geometrie stellt eine besondere Herausforderung dar, da sich der Messpunkt verjüngt und klassische optische Verfahren schnell an ihre Grenzen stoßen.
Der Sensor sollte zudem extern an einem Roboter bzw. Cobot montiert werden und mit einem Arbeitsabstand von etwa 100 bis 200 mm zur Platte arbeiten. Die Messung erfolgt sequenziell: Der Roboter fährt jeden einzelnen Well an, prüft den Füllzustand und führt anschließend – sofern ausreichend Flüssigkeit vorhanden ist – den Pipettiervorgang automatisch aus.
Für diese Aufgabenstellung eignet sich Ultraschallsensorik besonders gut. Ultraschall arbeitet unabhängig von Transparenz, Farbe oder Oberflächenbeschaffenheit der Flüssigkeit und ist damit prädestiniert für Füllstandsanwendungen in kleinen Behältnissen.
In dieser Applikation kommt bewusst keine kontinuierliche Füllstandsmessung zum Einsatz, sondern eine einfache und robuste Leer-/Befüllt-Abfrage über definierte Schaltpunkte.
Konkret wird der Ultraschallsensor U1KT001 in Kombination mit der Soundpipe Z1KG001 eingesetzt. Der Sensor ist auf dem Cobot montiert und tastet jeden einzelnen Ø9-mm-Well in einem Abstand von rund 170 mm ab.
Die Soundpipe spielt dabei eine entscheidende Rolle: Sie verschlankt die Schallkeule des Sensors gezielt. Während der Ultraschall ohne Soundpipe eine vergleichsweise breite Keule hätte, wird diese durch die Z1KG001 auf einen Durchmesser von etwa 8 mm bei 170 mm Abstand fokussiert. Dadurch ist eine eindeutige Zuordnung zum jeweiligen Well möglich, ohne benachbarte Näpfchen zu beeinflussen.
Der U1KT001 verfügt über zwei unabhängig parametrierbare Schaltpunkte. In der Praxis bedeutet das:
So erhält das Automatisierungssystem eine klare Aussage darüber, ob pipettiert werden darf oder nicht.
Zusätzlich wird IO-Link genutzt – nicht nur zur Parametrierung des Sensors, sondern auch im laufenden Betrieb. Über die Signalstärke lässt sich ein grober Eindruck des Füllzustands gewinnen, was zusätzliche Plausibilitätsprüfungen ermöglicht.
Die kompakte Bauform des Sensors sorgt für ein geringes Gewicht und eignet sich ideal für den Einsatz auf Robotern. Die Kombination aus Ultraschallsensor und Soundpipe ermöglicht eine hochpräzise Detektion selbst bei sehr kleinen Öffnungen. Dank der zwei Schaltpunkte lässt sich die Logik „leer oder befüllt“ einfach und zuverlässig abbilden, ohne komplexe Auswertealgorithmen.
Mit dem Ultraschallsensor U1KT001 in Kombination mit der Soundpipe Z1KG001 lässt sich der Füllzustand einzelner Wells in Multiwellplatten zuverlässig, berührungslos und robotertauglich prüfen. Die Lösung ist robust gegenüber transparenten Flüssigkeiten, kompakt im Aufbau und ideal für automatisierte Labor- und Pipettieranwendungen geeignet.
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