סוגי חיישני מרחק וכיצד הם משפרים את תהליכי הייצור בתעשייה

במהפכה התעשייתית השנייה, נעשה שימוש נפוץ במתגים מכניים ואילו המהפכה התעשייתית השלישית סללה את הדרך לחיישנים אלקטרוניים באוטומציה

החיישנים של היום הם מכשירים חכמים המספקים נתונים ומידע מעובד. מסיבה זו, הדיגיטליזציה באוטומציה מתחילה בחיישן. חיישנים בעלי דיוק גבוה ואמין דומים בעצם למכונה כמו שהיא במציאות ולכן הם אבן דרך להמשך האבולוציה והטכנולוגיה – כיום ובעתיד.

הרעיון העומד מאחורי Industry 4.0 – דיגיטליזציה תעשייתית, אינו מטרה בפני עצמו, הסיבה האמיתית נובעת מהדרישה ההולכת וגוברת לייצור מודרני.

היעדים של הגדלת אפקטיביות השימוש בציוד בשילוב עם הפחתת העלות הכוללת מובילה בעלי מפעלים ואנשי מפתח שונים בתחום התעשייה והייצור לחפש פתרונות מתאימים ומשוכללים. בעקבות ההתפתחות המהירה של התעשייה בעידן המודרני נוספה עוד דרישה בה יש להתחשב והיא גמישות.

מה הוא חיישן מרחק וכיצד הוא עובד?

מטרת החיישן היא לזהות עצמים בעזרת אמצעים שונים כגון גלי קול או לייזר וללא מגע יד אדם.

הגלים היוצאים מהחיישן נתקלים בעצמים אליהם מכוון החיישן וחוזרים מהם כמו הד בחזרה אליו.

סוגי החיישנים הקיימים הם:

• חיישני לייזר למדידת מרחק
• חיישנים קיבוליים
• חיישנים אינדוקטיביים
• חיישנים פוטואלקטריים
• חיישנים אולטראסונים

חיישני לייזר למדידת מרחק

חיישנים אשר משתמשים בלייזר למדידת מרחק נחשבים לאמינים ומדויקים ביותר.

 לחיישן לייזר יש מדידה מהירה, דיוק גבוה ואין צורך במגע (כך לא נגרם נזק לחומר ולא משפיע על התהליך).

היתרון של חיישני לייזר מבית BAUMER מתבטא בקישוריות שלהם מכיוון שקיימים ממשקים חדישים לאינטגרציה יעילה, הם מתאימים לכל סוג אפליקציה ורמות הדיוק שונות ומתאימים לטווחי מדידה שונים.

לחלק מהחיישנים ישנה אפשרות לממשק אינטרנטי כך שניתן לנטר ב”לייב” את ערכי המדידה.

רמת הדיוק של חיישנים מסוג זה גבוהה ביותר גם בתנאי שטח בעייתיים או קשים (למשל השפעה מאור הסביבה).

החיישן מתאים לתעשיות ויישומים שונים כגון תעשיית האלקטרוניקה (שליטה על גובה) וכלי מכונה (מיקום חלקים).

חיישנים קיבוליים

חיישנים קיבוליים יכולים לזהות כל מיני סוגים של חפצים ללא שום בעיות. בחומרים מוליכים ככל שרמת המוליכות וההארקה גבוהים יותר כך נקבל אות חזק ואמין יותר, אולם יתרונם הגדול של חיישנים קיבוליים הוא ביכולתם לזהות גם חומרים שאינם מוליכים כגון נייר, עץ, פולימרים מסויימים, נוזלים, ועוד. בחומרים אלו יכולת הזיהוי תלויה במקדם הדיאלקטרי של החומר. מכיוון שניתן להתקין רבים מהחיישנים הקיבוליים באופן שטוח הם מתאימים להתקנה במקומות צרים או צפופים הדורשים חסכון במקום.

חיישן קיבולי מתאים למגוון תעשיות ויישומים כגון מכונות מילוי, רובוטים, מיכשור רפואי, מכונות אריזה, תעשיית המוליכים למחצה, תעשיות הטקסטיל ועוד.

דוגמא בתעשיית הדפוס – חיישנים מותקנים בצידם החיצוני של מיכלי הדיו ומשמשים לצורך בקרה על גובה הדיו במיכל:

חיישנים אינדוקטיביים

היתרון הגדול של חיישן אינדוקטיבי הוא שהוא קטן… כלומר הוא מאפשר זיהוי אמין ומדידה מדוייקת של מטרות מתכת במבנה קטן מאוד והוא מתאים לכל ענפי התעשייה.

היתרונות של חיישן זה הם רבים וניתן להשתמש בהם באפליקציות שונות –

• תדירות מיתוג גבוהה מאוד בהשוואה לטכנולוגיות אחרות.
• מבנה פיזי ממוזער ליישומים עם מקום מוגבל.
• שימוש בתנאי סביבה קשים כמו: שמן, מים, אוויר מלוח, רעידות, טמפרטורות גבוהות, בזכות מבנה עמיד ביותר.
• חיבור והתקנה נוחה בזכות פונקציית ה- TEACH.
• פתרונות מותאמים אישית אפשריים גם בכמויות נמוכות.
• בהתקנה שטוחה – החיישן למעט חלקו הקדמי יכולים להיות שקועים בתוך כל חומר.

חיישן פוטואלקטרי 

חיישנים פוטואלקטריים הם בעלי זיהוי אמין ומדידה מדוייקת של מטרות ללא מגע מטווח קרוב ורחוק, הם יכולים לאתר אובייקטים קטנים מרווחים צרים או הפרשי גובה של פחות מ-0.1 מ”מ.

זמני התגובה שלהם הם פחות מ-50 מיקרו שנייה וקל לכוון אותם בזכות נקודת אור גלויה.

טווחי החישה שלהם מגיעים מ-0 ועד 60 מטר ויש להם חזרתיות גבוהה אם מתקרבים מהצד. מתאימים לכל ענפי התעשייה השונים והעלויות שלהם נמוכות.

החיישנים מבית BAUMER נחשבים לחכמים עם IO-Link 1.1 עם מאפיינים חדישים, פונקציות אבחון וספירה והם ניתנים לתכנות.

האלגוריתמים והאופטיקה המתקדמים מאפשרים חסינות לתאורה חיצונית ואיתור עצמים בעייתיים (כהים, מבריקים, שקופים).

מתאימים לתעשיות שונות כגון מפעלי רכב, אלקטרוניקה, מכונות אריזה, מזון, דפוס, טקסטיל, רובוטיקה ועוד.

שימוש בחיישנים פוטואלקטריים בתעשיית הרובוטיקה מתבצעת למשל בזיהוי חלקים בגריפר, במיוחד בעזרת משקלם הנמוך והגודל הקטן שלהם שמאפשר את הזריזות הנחוצה לגריפרים.

הם מזהים גם את העצמים הכהים ביותר או כאלה הנמצאים בזווית ביחס לחיישן במרחקים גדולים.

יישומים נוספים בהם ניתן להשתמש בחיישנים אלו הם זיהוי עצמים שקופים כגון בקבוקים, מיכלים, יריעות וכדו’, איתור נוכחות של עצמים מחוררים/לא סטנדרטיים, איתור עצמים קטנים ומבריקים.

חיישנים אולטראסונים

חיישנים המוגדרים אולטראסונים מאפשרים זיהוי של מגוון רחב מאוד של אובייקטים. החיישן מהיר, קטן ועמיד ואינו מושפע מתנאי סביבה קשים ותכונות של אובייקט, ובין היתר לא מושפע מחומר מבריק, או שקיפות ובנוסף הוא חסין לאבק, לחות או אור סביבתי.

החיישנים הם מיניאטוריים וקלים ולכן מתאימים לרובוטיקה, מדידות במיכלים או פתחים קטנים מאוד וטווחי המדידה שלהם גדולים מאוד (עד 6000 מ”מ).

יתרונותיהם רבים ומגוונים כגון ניטור נוזלים, זיהוי כמעט כל פני שטח, זיהוי כל מטרה ללא קשר לצבע והם אינם רגישים ללכלוכים.

הממשקים חדישים ובעלי אינטגרציה יעילה ביותר, מבוססי  IO-Link.