Kamerasensor zum Schutz

Jörg Spiegelhalter, Sick AG, Waldkirch

Oftmals zahlt sich dieses Mehr an Ergonomie insbesondere gegenüber mechanisch trennenden Schutzeinrichtungen schnell aus, da sich Zykluszeiten je nach Maschine um bis zu 30 % und teilweise sogar mehr reduzieren lassen. Darüber hinaus sind durch das innovative Ein-Gehäuse-Design des V300WS mit integriertem Bildverarbeitungssensor sowie die neuen Montage-, Anschluss- und Inbetriebnahmekonzepte des Kamerasensors, enorme Kosteneinsparungen pro Arbeitsstation gegenüber anderen Sicherheitslösungen möglich.

Der Kamerasensor zielt auf Anwendungen an halbautomatischen Maschinen, in die Personen regelmäßig während der Prozesse oder sporadisch im Rahmen einer Notstrategie eingreifen müssen, und für die aus diesem Grund eine Absicherung nach bestimmten Sicherheitskategorien gefordert wird. Bei dem Gerät handelt es sich um eine auf Bildverarbeitungstechnologie basierende, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung mit Auflösungen von 20 mm, 24 mm und 30 mm. Sender und Empfänger des Sensors sind in einem einzigen Gehäuse integriert, ebenso die Zusatzfunktionen Reset und EDM (Electronic Device Monitoring). Die kompakte, dreieckige Bauform ermöglicht die Montage in oder an der Ecke des Nuten-Profilrahmens einer Arbeitsstation, aber auch hinter einer Maschinenverkleidung. Stellen, an denen der Sensor weitgehend vor Stößen oder Dejustagen geschützt ist. Auf den gegenüberliegenden Seiten des Installationsortes wird ein Reflektorband angebracht. Das Kamerasystem erkennt auch bei einer maximalen Off-axis-Montage von ±24 cm zur Maschinenöffnung automatisch die gesamte Länge und Breite der Reflektorfläche, und richtet das Überwachungsfeld danach aus. Bei Eingriff in einen laufenden Bearbeitungsvorgang der Maschine spricht der Sensor innerhalb von 20 ms an und stoppt den Prozess sofort.

Das V300WS kann vielseitig zur Gefahrstellen- und Gefahrbereichsabsicherung eingesetzt werden. Variable Schutzfeldhöhen bzw. -längen bis 1,5 m, Diagonalen bis 2,12 m, zwei Geräte im synchronisierten Betrieb, gerade und runde Konturen – das flexible Konzept des sicheren Kamerasensors eröffnet in allen Fällen hinsichtlich der Größe und der Geometrie der Schutzfelder bei der Konstruktion wie beim Betrieb der Maschine neue Freiheitsgrade. Ob an Spulenwickelautomaten, Bestückern, Bondern, Bearbeitungssystemen, Nutzentrennern, Prüfplätzen, Incircuit-Testern oder Tampondrucksystemen, zu den klassischen, rein rechteckigen Überwachungsszenarien vieler Maschinen gesellen sich jetzt vielfältige individuelle „Sondergeometrien“. Hierzu zählen u.a. Kabelkanäle im Schutzfeld, gebogene Geometrien z.B. beim Hintertretschutz an Türen, lange und dabei sehr schmale Eingriffs-, Entnahme- oder Transferöffnungen, die Absicherung im Inneren von Hubschächten, Off-axis-Montagen hinter Maschinenverkleidungen sowie die Überwachung L- und V-Applikationen mittels zweier synchronisierter Geräte, ohne eine die Bedienung störende Mittelstrebe im Eckübergang. Dies alles lässt sich bereits in der Konstruktion berücksichtigen – und immer mit dem gleichen Sensor! Das ist natürlich auch ideal für die Reduzierung von Organisations- und Kostenaufwand in Einkauf, Lagerhaltung und Logistik: Es wird nur ein Gerät bestellt und nur eine Materialnummer verwaltet. Unterschiedliche Geräteversionen gibt es nicht. Sowohl bei der Erstmontage wie auch bei Nachrüstungen werden Typenverwechselungen vermieden. Da sich Sender und Empfänger im selben Gehäuse befinden, muss zudem nur ein einheitliches Anschlusskabel beschafft, vorgehalten und installiert werden. Flexibilität ist auch bei der Inbetriebnahme vor Ort Trumpf: Müssen die Maße der aus der Konstruktion sich ergebenden Schutzfelder durch bislang unbekannte Randbedingungen am Aufstellungsort geändert werden, ist der Sensor per Knopfdruck darauf einstellbar.

Kaum ein Sicherheitssensor lässt sich so leicht montieren und ausrichten wie der V300WS. Lediglich zwei Schrauben sind erforderlich, um das Gerät sicher zu fixieren; es muss nur ein Anschlusskabel verlegt und installiert werden. Ähnlich einfach ist das Ausrichten des Sensors auf das Reflektorband. Dadurch, dass das Reflektorband in einem Bereich von bis zu ±24 cm zur optischen Achse erkannt wird, genügt bei der Installation Augenmaß. Zeitaufwändiges Ausrichten von Sender und Empfänger bei der Erstinstallation oder Neujustage entfällt hier völlig. Alles zusammen führt dazu, dass die durchschnittliche Installationszeit nicht einmal zehn Minuten beträgt, damit die Inbetriebnahmekosten entsprechend gering sind. Zudem kann der Sensor durch diese Erfassungstoleranz grundsätzlich immer da platziert werden, wo er der geringsten mechanischen Belastung ausgesetzt ist und den Bediener am wenigsten stört.

Um höchstmögliche Durchsatzleistungen zu erreichen, erfordert die Elektronikfertigung effiziente und durchgängig automatisierte Herstellungs-, Handlings- und Prüfprozesse mit höchstmöglicher Verfügbarkeit. Dies bedeutet, Lösungen müssen Möglichkeiten für die schnelle Konfiguration bei der Inbetriebnahme wie auch gezielte Diagnose im Betrieb bieten. Der sichere Kamerasensor von Sick ist hierfür mit einer 4-LED-Anzeige ausgestattet. Bei der Geräteinstallation unterstützt sie zum einen den Teach-Prozess, zum anderen zeigt sie an, ob die sicheren OSSD-Schaltausgänge, die Schützkontrolle und die Resetfunktion aktiviert sind.

Bei einer Warnung oder einem Fehler ermöglichen sie so eine klare Zuordnung und damit zielgerichtete, schnelle Maßnahmen zur Fehlerbehebung. Im Schutzbetrieb dient jede LED als i.O.-Anzeige für einen definierten Sektor des eingerichteten Schutzfeldes, so dass auch hier – z.B. bei nicht ausreichendem Reflektivitätsgrad durch starke Verschmutzungen – eine schnelle Fehlerortung und -beseitigung gewährleistet ist. In jedem Fall wird die Stillstandszeit der Arbeitsstation minimiert, da die Störungsbehebung innerhalb kürzester Zeit und ohne Expertenwissen möglich ist.

Damit automatisierte Herstellungs- und Inspektionsprozesse in der Elektronik- und Solarindustrie ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit erreichen können, bietet das Gesamtportfolio des Unternehmens über den sicheren Kamerasensor V300WS hinaus zahlreiche weitere innovative Sensorlösungen aus einer Hand. Als Beispiele zu nennen sind zunächst optoelektronische, elektromagnetische sowie Ultraschall-Sensoren und Encoder, z.B. für den Einsatz in Handlings- und Prozesssystemen. Leistungsfähige 1D- und 2D-Codeleser ermöglichen zuverlässige Lösungen bei der stationären oder mobilen Identifikation von Leiterplatten und Mehrfachnutzen, Waferboxen oder Solarmodulen. Hinzu kommen Kamerasensoren wie der Inspector, z.B. für die Teilekontrolle, und Machine-Vision-Lösungen u.a. für die dreidimensionale High-Speed-Lötpasteninspektion von bedruckten Leiterplatten. Sicherheitstechnisch steht ein breites Portfolio zur Verfügung, um an teilautomatisierten Bearbeitungsstationen wie auch vollautomatischen Roboterzellen für eine optimale Kombination von Sicherheit, Verfügbarkeit und Ergonomie zu sorgen. Hierzu gehören u.a. elektromechanische Sicherheitssysteme, Laserscanner oder die Sicherheits-Lichtgitter miniTwin2 und miniTwin 4. Immer mehr in den Fokus rücken schließlich intelli-gente, sicherheitsgerichtete Steuerungslösungen, wie die modulare Sicherheits-Kleinsteu-erung Flexi Soft, die vielfältigste Möglichkeiten zur Vernetzung und Steuerung unterschiedlicher Sicherheitssensoren an einer Maschine eröffnet.