Mehr Leistungsfähigkeit und Intelligenz für Lichttaster

Ein neu entwickelter Sensor-Chip schickt sich an, die Welt der Automatisierungs-
technik zu revolutionieren. Das erste Gerät mit der neuen Chiptechnologie, der Lichttaster WT 18-3, wird auf der Hannover Messe erstmals präsentiert. SICK insight sprach mit dem zuständigen Leiter Produktmanagement Wilhelm Schürmann über die Vorteile der neuen Technologie.

SICK insight: Wieso ist ausgerechnet jetzt die Zeit reif für einen neuen Technologietrend, der Maßstäbe setzen soll?
Wilhelm Schürmann: Die Zeit ist immer reif für neue Ideen – und die Suche nach neuen Maßstäben war bei uns schon immer der Motor für Innovationen. In den 80er Jahren legte SICK mit der Entwicklung erster SICK-ASICs (Application Specific Integrated Circuits) in Lichtschranken den Grundstein zu anhaltendem Erfolg und Marktführerschaft im weltweiten Wettbewerb. Die frühzeitige Investition in bis zum damaligen Zeitpunkt kaum denkbare Anwendungen war der Auftakt zu kontinuierlichen und konsequenten Weiterentwicklungen auf diesem Gebiet. Während selbst namhafte Wettbewerber noch bis weit in die späten 90er Jahre nur sehr zögerlich das Risiko eines Umstiegs auf ASIC-Technologie wagten, setzte SICK bereits die dritte Generation seiner speziellen Halbleiter ein.

SICK insight: Warum sind ASICs auch heute noch aktuell?
Wilhelm Schürmann: Der Einsatz von ASICs ist heute zur Selbstverständlichkeit geworden. Die Gründe, diesen integrierten Schaltkreis in Lichtschranken einzusetzen, sind vielfältig. Da spielen zum einen die Marktanforderungen nach Miniaturisierung eine große Rolle und zum anderen Kosten- und Massenfertigungsaspekte. Gleichzeitig sind aber auch die generellen Anforderungen im industriellen Umfeld stark gewachsen und steigen weiter. Neben den Belastungen im Bereich EMV, z. B. durch Mobiltelefone, Frequenzumrichter oder andere elektromagnetische Störer, sind es die gestiegenen Anforderungen auf optischer Seite. Einstrahlungen von hoch- und niederfrequenten Beleuchtungen, fremde Sensoren oder Warn/Blitzlampen belasten die Funktionsfähigkeit ebenso wie chemische, mechanische oder Temperatureinflüsse. Mit Einführen der Chiptechnologie konnten wir neue Standards im Lichtschrankenbau setzen. Zu nennen sind u. a. hohe Schaltfrequenzen bis 10 KHz, kurze Ansprechzeiten, große Tast- oder Reichweiten sowie präzises Schaltverhalten und Wiederholgenauigkeit. Gleichzeitig haben die Weiterentwicklungen der ASICs dafür gesorgt, dass Umgebungstemperaturen von –40 °C bis +60 °C, höchste Schock- und Vibrationsfestigkeit, weitgehende Immunität gegen Fremdlichteinflüsse aller Art und elektromagnetische Verträglichkeit heute kein Thema mehr sind.

SICK insight: Was ist das Besondere an der neuen Chiptechnologie, wie sie z. B. im Lichttaster WT 18-3 zum Einsatz kommt?
Wilhelm Schürmann: Mit der Einführung eines neuen ASICs speziell für Lichttaster mit einstellbarer Hinter/Vordergrundausblendung wird ein weiterer Meilenstein gesetzt. Lichttaster mit dieser Funktionalität wurden bislang optisch/mechanisch realisiert. Insbesondere die Anforderung nach großen Einstellungsbereichen, hoher Präzision, sehr guter Schwarz/Weiß-Verschiebung sowie guter Einstellbarkeit und Stabilität konnten bisher nur mit einer guten Optik, einem speziellen Empfangselement und einer verstellbaren Optik oder Spiegeleinheit realisiert werden. Während eine gute Optik nach wie vor als Qualitätsmerkmal unerlässlich ist, wird bei der neuen Chip-Generation die verstellbare Mechanik durch ein neuartiges Empfangs-Array ersetzt. War maximale Präzision bei Tastern bislang nur mit einem mechanischen Element im Spiegel erreichbar, so ist dies jetzt elektronisch möglich. Der Auswerte-Chip verrechnet die Signale und erlaubt eine Feineinstellung in mehreren tausend Schritten.

SICK insight: Was hat der Anwender davon?
Wilhelm Schürmann: Diese Weiterentwicklung bietet dem Anwender zahlreiche Verbesserungen. Die Objekterfassung ist wesentlich genauer geworden. Große Tastweiten können deutlich besser eingestellt werden – und dies wahlweise per Drehelement, Ein-Knopf- oder Zwei-Knopf-Teach-in. Zudem konnte die Schwarz/Weiß-Verschiebung optimiert werden. Der rauen Industrieumgebung wird die neue Chiptechnologie durch die Unterdrückung von aktiven und passiven Störern im Hintergrund sowie ein stabiles Einstellverhalten selbst bei Schock und Vibrationen gerecht. Und wenn es besonders anspruchsvoll wird, stehen eine einstellbare digitale Hysterese, Analogausgang und zusätzliche Sensorintelligenz zur Verfügung.

SICK insight: Wie äußert sich die Intelligenz? Kann der Sensor lernen? Kann er Fragen stellen und Antworten geben? Besitzt er einen erweiterten Horizont?
Wilhelm Schürmann: Klare Antwort zu allen Punkten: ja. Die Einführung der neuen Chiptechnologie verbessert nicht nur die gewünschte Leistungsfähigkeit von Lichttastern, sondern ermöglicht auch die Realisierung einer Kommunikationsfähigkeit bis auf die Ebene der Standardsensoren hinunter. Während bis dato lediglich hochwertige und komplexere Sensoren oder Aktoren eine direkte Feldbusanbindung bieten, kann SICK mit der Integration des neuen ASIC erstmals eine feldbusfähige Generation von Lichtschranken realisieren. Kombiniert mit einem speziellen Anschaltmodul für Feldbussysteme wie z. B. Profibus wird aus dem Standard ein intelligenter Sensor. Der Anwender wird damit in die Lage versetzt Leistungsdaten, Störeinflüsse oder Parametrierungsdaten ein- und auszulesen. Diese Kommunikationsfähigkeit bietet dem Betreiber weitgehende Möglichkeiten bei der Ferndiagnose, Fernwartung oder Einrichtung der Sensoren. Im Falle eines Sensortausches kann über einen Parameter-Download der neue Sensor mit den abgespeicherten Daten versorgt und eingerichtet werden. Qualifiziertes Wartungspersonal ist hierfür nicht erforderlich; die Mean Time to Repair wird deutlich reduziert. Darüber hinaus ermöglicht der Chip dem Anwender die Visualisierung seiner Applikation, was eine schnelle und optimale Einstellung des Sensors ermöglicht. Mit Hilfe dieser neuen technologischen Möglichkeiten können die Verfügbarkeit von Anlagen weiter verbessert und Stillstandzeiten reduziert werden.

SICK insight: Mit diesen Merkmalen und Vorteilen dürfte die Chiptechnologie des WT 18-3 wohl eines der Highlights der Hannover Messe werden. Vielen Dank für das Gespräch.

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