SELS: czujniki na straży jakości

Przemysł spożywczy z uwagi na swoją specyfikę wymaga zastosowania specjalistycznych urządzeń i systemów, odpornych na ekstremalne warunki wynikające z procesów produkcji, takich jak wysokie temperatury, mycie pod ciśnieniem, detergenty, itp. Dotyczy to zarówno przetwórstwa rolnego, jak i produkcji wysoko przetworzonej żywności.

Analizując tę specyfikę firmy opracowują szereg rozwiązań, które zapewniają automatyzację procesów, poprawę jakości produkcji czy ograniczenie liczby odpadów a jednocześnie sprawdzają się w trudnym środowisku.

Bezpieczeństwo

Jednym z podstawowych wymogów działalności w przemyśle jest zachowanie bezpieczeństwa podczas procesów. Przemysł spożywczy, oprócz standardowych rozwiązań, wymaga również tych sprawdzających się w trudnych warunkach pracy. Właśnie z myślą o tym firma Micro Detectors opracowała szereg kurtyn i barier bezpieczeństwa LS2 i LS4 (seria H i K) o kategorii 2 i 4 oraz wysokim stopniu ochrony IP69K. Zabezpieczają one dostęp człowieka lub części jego ciała do maszyn i innych urządzeń podczas dynamicznej pracy. Charakteryzują się wysoką niezawodnością działania, wynikającą z ich konstrukcji, która została potwierdzona stosownymi certyfikatami. Oprócz swojego skutecznego działania, mają dodatkowy atut: wykazują dużą odporność na procesy oczyszczania, ponieważ przeznaczone są do mycia pod ciśnieniem, często nawet do 100 bar oraz w podwyższonej temperaturze do 80°C).

Czujniki o zwiększonej odporności w procesach produkcyjnych

Czujniki indukcyjne serii PFM i PFK oraz optyczne serii FF firmy MicroDetectors zostały wykonane w obudowach ze stali nierdzewnej AISI 316L (DIN 1.4404) odpornej na korozję. Zapewniają wysoki stopień ochrony IP 69K potwierdzony certyfikatami ECOLAB i DIVERSEY, wykazują odporność na mycie pod ciśnieniem (do 100 bar), w podwyższonej temperaturze (nawet do 110°C CIP), przy użyciu agresywnych środków czyszczących i dezynfekujących, takich jak zasady czy środki na bazie chloru. Czoło czujnika czy soczewka wykonane z tworzywa PPS dopuszczone są do kontaktu z żywnością (certyfikat FDA). Czujniki te doskonale sprawdzają się w środowisku mokrym, np. przetwórstwie rybnym, gdzie panuje wilgoć i dodatkowo urządzenia są narażone na duże zasolenie.

Przykładem innych czujników dedykowanych do przemysłu spożywczego jest seria nowoczesnych czujników optycznych FT25 firmy Sensopart. Charakteryzuje ją wysoki stopień ochrony IP67/IP69K, co oznacza szczelną, wzmocniona włóknem szklanym solidną obudowę z tworzywa sztucznego (certyfikat Ecolab), a więc umożliwia pracę w środowisku wilgotnym, tam gdzie możliwe jest ochlapywanie czujników, np. podczas procesu nalewania czy chociażby mycia sanitarnego – jedno z podstawowych wymagań przemysłu spożywczego.

Sensopart oferuje całą gamę różnorodnych wykonań tych czujników: odbiciowych dyfuzyjnych, z eliminacją wpływu tła, refleksyjnych i barier optycznych. Dostępne są również wykonania zaawansowane, tzn. laserowe, z wyjściem analogowym do detekcji materiałów transparentnych (wykrywanie opakowań szklanych i z tworzywa), bardzo szybkie (do 25kHz) czujniki kontrastu (detekcja niewielkich znaczników technologicznych w procesie pakowania), czujniki koloru (detekcja znaczników na materiałach błyszczących). Zaletą jest regulacja czułości bez elementów ruchomych (potencjometr), co oznacza brak możliwości wniknięcia wilgoci do środka czujnika. Miniaturowa obudowa daje duże możliwości montażu czujników w uchwytach ze stali nierdzewnej, dopuszczonej do pracy przy produkcji żywności.

Ich typowe zastosowania w przemyśle spożywczym obejmują procesy etykietowania i pakowania.

Czujniki FT25 osiągają bardzo dużą dokładność i gwarantują wiarygodność detekcji nawet w bardzo szybkich procesach, ze względu na minimalny czas odpowiedzi 10 μs i dużą częstotliwość przełączania, nawet do 25 kHz. Nawet bardzo wąskie znaki drukowania i wibrujące czy falujące obiekty są niezawodnie wykrywane przez jasną plamkę światła o bardzo ostrym, podłużnym kształcie (1 x 4 mm) i wysokiej głębi ostrości (± 3 mm). Jest to szczególnie przydatne przy często zmieniających się znakach kontrastowych.

Detekcja barw (koloru), ich nasycenia oraz znaczników

W przemyśle opakowaniowym i spożywczym częstą aplikacją jest wykrywanie znaczników lub kolorów na liniach produkcyjnych. Nasze czujniki niezawodnie wykrywają zarówno znaczniki, nawet o niewielkim kontraście, np. żółty na białym tle, jak również barwy i ich odcienie. Bez problemu wykrywają też znaczniki na wszelkiego typu foliach np. aluminiowych. Chociaż FT 25-W współpracuje z białym światłem i nadaje się do wszystkich standardowych zastosowań, do analizy wielu kolorów i szczególnie niewielkich lub trudnych kontrastów rekomendowany jest czujnik FT 25-RGB.

Optymalne parametry optyczne, specjalnie skonstruowana obudowa, niezawodne funkcje użytkowe, dopracowane do perfekcji najdrobniejsze szczegóły to atuty czujników F25. Wszystko to czyni je unikalnymi rozwiązaniami. W procesie projektowym czujników serii F 25 szczególny nacisk został położony na ich niezawodność, pewność działania oraz solidność ich wykonania. Ich wszystkie komponenty, zaczynając od obudowy wykonanej z tworzywa wzmocnionego włóknem szklanym, poprzez wykonania z konektorem lub kablem, kończąc na akcesoriach zostały tak dobrane, aby cała konstrukcja była maksymalnie wytrzymała mechanicznie i tym samym służyła przez długie lata.

Dzięki temu czujniki nie tylko świetnie się prezentują, ale przede wszystkim niezawodnie funkcjonują. Dzięki ich wodoodpornej konstrukcji (IP 67 i IP 69K) kompaktowa obudowa jest przystosowana do codziennego mycia pod ciśnieniem oraz odporna na działanie agresywnych substancji chemicznych – zgodnych z wymaganiami certyfikatu ECOLAB. Ponadto nadruk na obudowie czujnika wytrawiony metodą laserową jest niezniszczalny i po latach będzie identyfikowalny jak w nowym czujniku.

Warto również zwrócić uwagę na rodzinę czujników Sensopart serii F55, która wyznacza nowe standardy w klasie czujników kompaktowych. Produkty te łączą w sobie doskonałe parametry techniczne, solidną konstrukcje obudowy oraz wiele innych dogodnych dla użytkownika funkcjonalności. Gwarantują niezawodną detekcję przy wykorzystaniu wiązki laserowej lub czerwonego światła LED z eliminacją wpływu tła.

Czujniki F55 robią wrażenie dzięki niezawodnym rozwiązaniom projektowym:

Przykładowo, nie ma problemów z zamontowaniem ich nawet w bardzo niewielkiej przestrzeni, dzięki wtyczce urządzenia, która może być stale obracana o 270°. Regulacja za pomocą potencjometru lub przez Teach-in jest niezwykle prosta i przyjazna dla użytkownika.

Czujniki F55Seria F55 obsługuje wszystkie standardowe aplikacje w automatyce przemysłowej: czy to do wykrywania produktów czy przydzielania zadań maszynie – czujnik sprawdza się doskonale. Specjalnie dla przemysłu spożywczego przeznaczone są wykonania czujników w wodoszczelnych obudowach ze stali nierdzewnej (IP 69K) z certyfikatem Ecolab – jako dopełnienie kompleksowego działania czujnika

Zawsze nieskazitelnie czysty

Czujniki serii F55 całe ze stali nierdzewnej stosowane są w liniach produkcji wyrobów spożywczych. Ani mycie agresywnymi środkami chemicznych ani płukanie pod wysokim ciśnieniem strumieniami wody lub pary nie może uszkodzić wodoszczelnej obudowy. Czujniki wytrzymują takie mycie, nawet gdy temperatura mycia zmienia się, czyli mycie na gorąco i na zimno na przemian. Gładka i szczelna obudowa ze stali nierdzewnej utrudnia pozostawanie zanieczyszczeń na obudowie. Najistotniejsze w rozwiązaniu konkretnej aplikacji jest dokonanie właściwego doboru czujnika. Wiele czujników, które na pierwszy rzut oka mogą się sprawdzać, po dłuższym działaniu wykazują pewne ograniczenia. Poniżej przykład doboru właściwego czujnika Sensopart do konkretnej aplikacji.

Cały czas staramy się analizować rynek i jego potrzeby. Systematycznie poszerzamy ofertę, nawiązujemy współpracę z nowymi, sprawdzonymi dostawcami, gwarantującymi wysoką jakość produktów. Nasza oferta kierowana jest zarówno do dystrybutorów, jak i producentów czy integratorów. Nie pozostawiamy naszych klientów bez wsparcia. Zespół naszych inżynierów oferuje doradztwo w rozwiązywaniu nawet najtrudniejszych aplikacji z zakresu automatyki przemysłowej, pomoc w doborze czujników lub dostępnych zamienników

W założeniu czujnik miał zostać zamontowany przy liniach produkcyjnych w maszynach do pakowania i wypełniania plastikowych butelek. Z uwagi na ograniczoną ilość miejsca do zamontowania czujników blisko chwytaków wykorzystano miniaturowe czujniki serii F10 firmy SensoPart, mierzące tylko 21 x 14 x 8 mm3. W pierwszej fazie testów zainstalowano czujniki F10 na światło czerwone. Czujniki miały za zadanie wykrywać górną krawędź butelki, która była poddawana silnym wibracjom podczas transportu, przez co nie zawsze była chwytana na tej samej wysokości. Okazało się jednak, że z powodu zakłóceń występowały błędy, gdy plamka świetlna znajdowała się poza krawędzią butelki.

Kąt detekcji również okazał się problematyczny, gdyż słabsze światło było niewystarczające do niezawodnej detekcji, zwłaszcza butelek przezroczystych. Aby sprostać temu zadaniu zastosowano rozwiązanie niestandardowe, czyli miniaturowy czujnik F10 na światło niebieskie, specjalnie opracowany do powierzchni słabo odbijających światło: F10 Bluelight (Rys. 4). Czujnik ten wyposażony w nadajnik LED ze światłem niebieskim zazwyczaj stosowany jest w sektorze energetyki solarnej, gdzie ma wykrywać ciemno granatowe i czarne panele solarne, które nie zwracają prawie żadnego światła do czujnika. Jak się spodziewano, czujnik F10 na światło niebieskie wykazał niezawodne działanie, niezależnie od występujących połyskujących obiektów czy wibracji. Wysoce skuteczna eliminacja wpływu tła, podstawowy parametr czujników F10, również niezawodnie wykluczał fałszywą detekcję pustego chwytaka – gdyby nie podniósł on butelki.

Miniaturowy czujnik F10 na światło niebieskie wiarygodnie wykrywa czarną czy błyszczącą nakrętkę nawet pod dużym kątem, podczas silnych wibracji.

Identyfikacja obiektu i kontrola jakości

Jednym z ważniejszych etapów produkcyjnych jest kontrola jakości produktów. Może ona dotyczyć różnych aspektów, np. wykrywania położenia elementów, kontroli obiektów kolorowych i luminescencyjnych, nadrukowanych znaczników, umiejscowienia etykiet, itp. W tego rodzaju zadaniach doskonale sprawdzają się czujniki wizyjne VISOR® firmy Sensopart.

Przykładowo czujnikiem wizyjnym wykorzystywanym podczas procesu etykietowania, oznaczania czy identyfikacji produktów jest VISOR® Code Reader ze zintegrowaną detekcją obiektów – unikalny w swojej klasie cenowej. Ten kompaktowy czujnik identyfikuje kody 1D, 2D, data matrix, oraz teksty OCR. Dodatkowo, wyposażony jest w cztery detektory (dopasowanie do wzorca, kontrast, jasność, poziom szarości), które pozwalają niezawodnie oceniać dodatkowe cechy obiektów, takie jak znaki czy logo – po pojedynczym przejściu przez detektor. Śledzenie pozycji przy pojedynczym przejściu (dostępne opcjonalnie) umożliwia niezawodne wykrywanie kodów i cech obiektu, nawet jeśli odbiegają one od nauczonej pozycji. Specjalne filtry obrazu z możliwością rozbudowy opcji konfiguracyjnych gwarantują wyjątkową detekcję, nawet w trudnych warunkach. Wyniki kontroli mogą być szerzej analizowane wewnątrz samego czujnika – zarówno poprzez porównania ciągów, jak i regularnych wyrażeń – tak więc w wielu przypadkach może on działać bez połączenia z PC lub PLC.

Razem z zintegrowanymi parametrami jakości, opartymi na standardach ISO oraz AIM, VISOR® Code Reader umożliwia również opisową ocenę kodów 1D i 2D. Zintegrowane wykonania ma światło czerwone, podczerwień czy światło białe umożliwiają najwyższą niezawodność poprzez optymalne oświetlenie kodu.

Ponadto, solidna i kompaktowa obudowa przystosowana do warunków przemysłowych (IP 67 i 65) zapewnia bezpieczeństwo nawet w trudnych warunkach przestrzennych. Zintegrowana optyka 6-mm lub 12 mm czy urządzenia montażowe zapewnienie dodatkowych oszczędności pod względem czasu, obsługi i kosztów poprzez optymalne dostosowanie do wszystkich typów i rozmiarów kodu oraz odległości detekcji. Wykonanie V20 zapewnia rozdzielczość 1,3 megapiksela dla szczególnie małych kodów czy dużych obszarów skanowania.