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Optoelektronik hilft beim Automatisieren

Barcode-Scanner sorgen für Ordnung in 18 Kilometer langen Regalen
Optoelektronik hilft beim Automatisieren

Mit Lichtsignalen lassen sich komplexe Anlagen steuern. Die dafür benötigten Komponenten sind Lichtschranken, Sicherheits-Lichtgitter, Laserscanner und Barcode-Lesesysteme.

Dirk S. Heyden ist freier Fachjournalist in Weinheim

Ob Fördertechnik oder Robotik, ob Abfüllanlagen oder Kommissionierzentren, ob Automobilbau, Elektronikfertigung oder zahlreiche weitere Einsatzgebiete – beim „Steuern mit Licht“ entscheidet das Erkennen oder Ausbleiben eines Lichtsignals über den nächsten Prozeßschritt. Lichtimpulse geben der Steuerung die Informationen um Handhabungs- oder Bearbeitungsabläufe anzustoßen, freizugeben, zu überwachen oder zu unterbrechen.
Ein Spezialist auf dem Gebiet ist die Sick AG in Waldkirch. Ihre langjährige Applikations- und Einsatzerfahrung hilft, den richtigen Sensor auszuwählen. Darüber hinaus entstehen im Dialog mit den Anwendern fast täglich neue Lösungsansätze. Beispielsweise wird mit einem Sensor eine transparente Wasserflasche erkannt, obwohl der Lichtweg fast nicht gedämpft wird – ein Schaltsignal also nur schwierig zu generieren ist. Eine weitere Anwendung ist, daß in gefahrbringenden Bereichen zwischen Material und Personen unterschieden wird. In kilometerlangen Regalen verhindert das Lichtsignal Verwechslungen und Falschauslieferungen.
Bisher wurden in der modernen Automatisierungstechnik hauptsächlich Klarglasflaschen sowie PET- und Klarsichtfolien durch Licht detektiert. Beispielsweise bei der Getränkeabfüllung oder der Verpackung von Waren ließ sich ihre Anwesenheit nur mit hohem sensorischem Sonderaufwand feststellen.
Glasprodukte trotz „Durchblick“ erkennen und zuverlässig schalten
In der Süßwaren- und Verpackungsindustrie sind es vollautomatische „cut & wrap“-Maschinen für Bonbons oder Umverpackungsanlagen für Kaffee und Getränkebehälter, in denen transparente Packstoffe erkannt werden müssen. In Abfüllanlagen müssen wassergefüllte PET-Flaschen ebenso sicher detektiert werden wie Klarglas- oder Farbglasflaschen, um eine exakte Flaschenstromkontrolle, Zählung oder Staukontrolle zu erreichen. Für diese Anwendungen steht mit der neuen Reflexions-Lichtschranke WL12G ein „intelligenter” Sensor zur Verfügung. Was er erkennen soll, wird ihm gezeigt und per Knopfdruck eingelernt. Im Betrieb paßt ein leistungsfähiger Mikroprozessor die Schaltschwelle kontinuierlich an die in der Fertigung eintretende Verschmutzung an – die schwierigste Randbedingung einer solchen Anlage. Der Abstand zwischen Reflektorsignal und Schaltschwelle wird dabei beibehalten. Es erfolgt also keine detektionskritische Annäherung von schmutzbedämpftem Reflektorsignal und eingelernter Schaltschwelle.
Die Differenz zwischen beiden Signalpegeln bleibt gleich. Erst bei starker Verschmutzung und Erreichen der Systemgrenze des Sensors wird eine Gerätewartung erforderlich, also deutlich später als bei herkömmlichen Sensoren. Nach der Reinigung stellt der Mikroprozessor die ursprünglichen Signalpegel- oder Schaltschwellenwerte automatisch wieder ein.
Die positiven Folgen für die Anlagenbetreiber: Sie können den Wartungsaufwand erheblich reduzieren. Statt zweimal pro Schicht müssen sie die Geräte nur noch einmal während des gesamten Dreischichtbetriebes warten.
Der Chopper, mit dem James Bond in einem seiner letzten Streifen über die Kinoleinwand raste, ist eines von etwa 40.000 Motorrädern, die jährlich das BMW-Motorradwerk in Berlin verlassen. Da weder der Agent noch die anderen Kunden die Fahrzeuge im Werk direkt abholen, müssen diese zu den BMW-Händlern im In- und Ausland geliefert werden. Das bedeutet: Fixierung des Motorrades auf einer stabilen Palette und Aufbau einer Transportkiste um das Fahrzeug. Diese Arbeiten werden auf schienengeführten Bodentransportfahrzeugen durchgeführt. Damit sie nicht ineinander fahren oder Personen anfahren, die gerade im Fahrweg stehen, sind sie mit Sicherheits-Laser-scanner PLS ausgerüstet. Diese senden einen gefächerten Lichtstrahl aus und erkennen in Bruchteilen von Sekunden anhand der empfangenen Rücksendung, ob und wo sich Personen oder ein vorausfahrendes Fahrzeug befinden.
Diese Signale werden der Fahrzeugsteuerung übergeben, die dann auf Schleichfahrt oder Stopp umschaltet. Wird kein Hindernis mehr erkannt, geht die Fahrt automatisch weiter, beispielsweise in die Station, in der auf jede Transportkiste ein Deckel genagelt wird. Vor dieser Deckelnagelstation erkennt eine Mehrstrahl-Sicherheitslichtschranke MSL mit Überbrückungsfunktion „Muting”, ob sie einen Chopper in der Kiste vor sich hat oder einen Jobber – also einen Mitarbeiter. In letzterem Fall schaltet das Gerät die automatische Deckelnagelstation ab. Auch die Ausfahrt aus der Gefahrenzone wird per MSL überwacht. Damit sich die beiden in geringem Abstand zueinander installierten Systeme nicht stören, sind ihre Lichtstrahlen unterschiedlich codiert. Zum Beispiel erkennt die Empfangseinheit am Einfahrtsbereich nur den ihr zugewiesenen Code, mit dem „ihre“ Sendeeinheit arbeitet. Signale der MSL des Ausfahrtbereiches oder einer anderen Infrarotlichtquelle beeinflussen die sichere Funktion nicht.
In einem Distributionszentrum in Dreieich nahe Frankfurt treffen stündlich bis zu 16000 Bekleidungsartikel aus internationalen Fertigungsstätten ein. Sie werden in den über 18 km langen Regalflächen eingelagert und danach sortiert an Einzelhändler ausgeliefert. Möglich geworden ist dies durch die Integration einer leistungsfähigen, automatischen Förderanlage in das bestehende Gebäude. Die notwendigen Steuerungsinformationen für die Warenein- und -auslagerung sowie die Kommissionierabläufe liefern mehrere Barcodelesegeräte CLV 230 sowie eine große Anzahl von Kompaktscannern CLV 210. Die werden durchgängig vom I-Punkt im Wareneingang bis zur Übergabe an das Speditionsfahrzeug eingesetzt.
Sicherheit für Jobber und Chopper auf BMW-Fahrschienen
Die zumeist nachts eintreffende Ware – sie kommt aus Schottland, Tunesien, der Türkei, Hong Kong und anderen Ländern – wird über einen automatischen I-Punkt vereinnahmt, der mit einem CLV-230-Barcodescanner ausgestattet ist. Je nach Qualität und Kartoninhalt wird die Ware durch Scannen des Barcodes identifiziert und per Rollenförderer zu dem ihr zugewiesenen Regalplatz transportiert.
Steht ein Kundenauftrag an, beginnt der Kommissionierablauf mit dem Auffalten der benötigten Kartons und dem Anbringen eines bar-codierten Versandetikettes an einer definierten Stelle. Gleich nach dem Aufsetzen auf die Förderstrecke tritt ein CLV-210-Kompaktscanner am Kommissionier-I-Punkt in Aktion und liest den Barcode. Die Materialflußsteuerung erkennt über die Kodierung den Auftrag und schickt den Karton zu den Pickingplätzen für die bestellten Waren.
Dabei passiert er vor jedem Kommissionierplatz das Lesefeld eines CLV-210-Scanners, der die Barcodeinformationen in Echtzeit auswertet und Ausschleus-Einrichtungen ansteuert. Dank der vom Scanner gelesenen Informationen wird der Karton automatisch erkannt, wenn er am passenden Kommissionierplatz vorbeikommt. Der Kommissionierer entnimmt jeweils dem beiliegenden Lieferschein mit der Information, welcher Artikel in welcher Größe und Menge beizulegen ist. Befinden sich alle Artikel im Karton, verläßt dieser die Kommissionierzone in Richtung Versand. Hier wird der Auftrag auf sein Gewicht und seine Identität geprüft. Nach dem Verschließen wird jeder Auftrag unmittelbar vor der Übergabe an den externen Frachtführer nochmals von einem CLV 210 gescannt. Dadurch wird die Ware aus dem Bestand ausgebucht und automatisch die Rechnungsstellung veranlaßt. Darüber hinaus gilt dieser Identifikationsvorgang als Beweis für die Warenübergabe an die Spedition.
Die Beispiele Klarglas-erkennung, Bereichsschutz für mobile und stationäre Gefahrbereiche und Materialflußsteuerung zeigen, wie Licht zur Anlagenautomatisierung beitragen kann. Dies gilt nicht nur für das sichtbare sondern auch das unsichtbare Licht: Mit geeigneten Tastern läßt sich das natürliche oder künstliche Lumineszenzverhalten von Stoffen nutzen, um Schaltsignale zu generieren. Ein typisches Einsatzgebiet ist die Leimerkennung und Sägensteuerung in der Holzindustrie.
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 7
Ausgabe
7.2022
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