Baumer ZADM 023H Series User manual

Bedienungshandbuch / User Manual
Zeilensensor PosCon
Line Sensor PosCon
Serie / series
ZADM 023H....

Seite / Page 2
Allgemeiner Hinweis
Bestimmungs-
gemässer Ge-
brauch
Dieses Produkt ist ein Präzisionsmessgerät und dient zur Erfassung
von Objekten, Gegenständen und Aufbereitung bzw. Bereitstellung von
Messwerten als elektrische Grösse für das Folgesystem.
Sofern dieses Produkt nicht speziell gekennzeichnet ist, darf dieses
nicht für den Betrieb in explosionsgefährdeter Umgebung eingesetzt
werden.
Inbetriebnahme Einbau, Montage und Justierung dieses Produktes darf nur durch eine
Fachkraft erfolgen.
Montage Zur Montage nur die für dieses Produkt vorgesehenen Befestigungen
und Befestigungszubehör verwenden.
Nicht benutzte Ausgänge dürfen nicht beschaltet werden. Bei Ka-
belausführungen mit nicht benutzten Adern, müssen diese isoliert wer-
den. Zulässige Kabel-Biegeradien nicht überschreiten. Vor dem elektri-
schen Anschluss des Produktes ist die Anlage spannungsfrei zu schal-
ten.
Wo geschirmte Kabel vorgeschrieben werden, sind diese zum Schutz
vor elektromagnetischen Störungen einzusetzen. Bei kundenseitiger
Konfektion von Steckverbindungen an geschirmte Kabel, sollen Steck-
verbindungen in EMV-Ausführung verwendet und der Kabelschirm
muss grossflächig mit dem Steckergehäuse verbunden werden.

Seite / Page 3
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung
2 Das Messsystem
3 Die Bedienelemente
4 Die Messarten
5 Inbetriebnahme- und Montagehinweise
6 Anwendungshinweise
7 Programmierung der Messart
8 Setzen der Schwellen
9 Messbereich eingrenzen
10 Zurück zur Fabrikeinstellung
11 Beschreibung der Aus- und Eingänge
12 Schnittstelle RS485
13 Erdungskonzept
14 Wartungshinweise
15 Technische Daten
16 Zubehör
English manual see page 45

Seite / Page 4
1 Einleitung
Viele Applikationen wie die Messung von Stoffbahnbreiten, Lagekontrolle von Fäden oder Drähten
oder die Positionierung von beispielsweise Bahnkanten können mit dem PosCon auf eine kosten-
günstige Art gelöst werden.
Das Ziel von Baumer bei der Entwicklung des PosCon war es, auf die bewährte, einfache Hand-
habung von optischen Sensoren zurückzukommen. Bei der Entwicklung dieses neuen Zeilen-
sensors wurde deshalb besonders darauf geachtet, sowohl die Bedienung wie auch die Montage
sehr einfach zu halten.
Wenn es um die Erfassung von Bahnkanten, Objektbreiten oder Dicken geht, lassen sich diese
Aufgaben meist so beschreiben, dass man entlang einer gewissen Messlinie die Anwesenheit
oder Abwesenheit des Objekts untersucht. Zeilenkameras sind bisher das Mittel der Wahl für eine
solche Messung. Eine Zeilenkamera ist, vereinfacht gesagt, eine Videokamera, die keine Matrix
sondern nur eine einzelne Zeile von Photoelementen besitzt.
Der PosCon benutzt das Prinzip der Photodiodenzeile. Um aber die Funktion und Bedienung
einfach und übersichtlich zu gestalten, wurden die möglichen Aufgaben auf das Nötigste reduziert.
Dadurch ist es gelungen, den Zeilensensor PosCon aus der Nähe zur Bildverarbeitung klar auf die
Seite der Sensoren zu ziehen.

Seite / Page 5
2 Das Messsystem
Der Sensor besteht aus einer integrierten Beleuchtung, einem Empfängerelement und der Auswert-
elektronik. Weiter gehört zum System noch eine Reflexionsfolie.
Zur Orientierung ist auf dem Sensor eine Seite mit „L“ (links) = 4mA die andere mit „R“ (rechts) =20
mA bezeichnet. Diese Bezeichnung muss nicht mit der Ausrichtung im Raum zusammenhängen,
sondern Bezeichnet den Anfang „L“ und das Ende „R“ des Messbereichs.
Der Sensor erkennt alle Hell/Dunkel- oder Dunkel/Hell-Übergänge (Kanten) im Messbereich, wertet
diese entsprechend dem gewählten Modus aus, und gibt das Resultat als Analogwert (4...20mA) aus.
R
L
Reflexionsfolie
1. Kante rechts
1. Kante links
Beginn Messbereich (4 mA)
Ende Messbereich (20 mA)
Objekt

Seite / Page 6
3 Die Bedienelemente
1 2
L R
MOD
PRO
SET
Taste um in den Pro-
grammiermode zu
gelangen
Taste um die Mess-
art zu wählen
Anzeige LED gelb für die
gewählte Messart
Anzeige LED orange für das Einle-
sen der Schwellen im SET-Modus
und des Schaltausganges im RUN-
Modus
Der Sensor mit 2 Schaltausgängen
besitzt eine 2. Anzeige LED.
Taste um den Teachvor-
gang zu starten und
die Schwellwerte einzule-
sen oder den Messbereich
einzugrenzen.

Seite / Page 7
4 Die Messarten
Allgemein gilt:
•Als Kante wird immer ein Hell/Dunkel oder Dunkel/Hell-Übergang bezeichnet.
•Als helle Fläche wird der Teil im Messbereich bezeichnet, wo das Licht von der Reflexionsfolie
reflektiert werden kann.
•Als dunkle Fläche wird der Teil im Messbereich bezeichnet, wo die Reflexionsfolie abgedeckt ist
oder der Sensor ins Leere schaut.
•Keine Kante im Messbereich kann bedeuten, dass kein Objekt im Messbereich ist oder dass ein
Objekt den ganzen Messbereich abdeckt.
4.1 Kantenmessung
Kantenmessung links
Der Sensor wertet die erste Kante von links „L“ aus, die im Messbereich liegt.
Reflexionsfolie frei Analogausgang = 4 mA
Kante im Messbereich Analogausgang = 4 ... 20 mA
Reflexionsfolie vollständig abgedeckt Analogausgang = 20 mA
links rechts
links rechts links rechts

Seite / Page 8
Kantenmessung rechts
Der Sensor wertet die erste Kante von rechts „R“ aus, die im Messbereich liegt.
Refelxionsfolie frei Analogausgang = 4 mA
Kante im Messbereich Analogausgang = 4 ... 20 mA
Reflexionsfolie vollständig abgedeckt Analogausgang = 20 mA
Analogsignal bei der Kantenmessung:
Das Analogsignal zeigt die Position der ausgewerteten Kante innerhalb des Messbereiches an.
Beispiel: Analogausgang = 12 mA die Kante liegt exakt in der Mitte des Messbereiches
Analogausgang = 19.8 mA die Kante liegt beinahe am rechten Ende des Messbereichs
links rechts
links rechts links rechts

Seite / Page 9
4.2 Mittenmessung
Der Sensor berechnet die Mittenposition zwischen der ersten Kante von links „L“ und der ersten
Kante von rechts „R“. Der Sensor muss mind. 2 Kanten erkennen.
Keine oder nur eine Kante im Messbereich Analogausgang = 4mA
Analogsignal bei der Mittenmessung:
Das Analogsignal zeigt die Position der Berechneten Mitte innerhalb des Messbereiches an.
Beispiel: Analogausgang = 12 mA die berechnete Mitte liegt exakt in der Mitte des Mess-
bereiches
links rechts rechtslinks
links rechts

Seite / Page 10
4.3 Breitenmessung
Breitenmessung / Kantendifferenz
Der Sensor berechnet die Breite ab der ersten Kante von links bis zur ersten Kante von rechts.
Der Sensor muss mind. 2 Kanten erkennen.
Keine oder nur eine Kante im Messbereich Analogausgang = 4mA
Analogsignal bei der Breitenmessung / Kantendifferenz:
Das Analogsignal zeigt die gemessene Breite zwischen den äussersten Kanten im Verhältnis zum
gesamten Messbereich an.
Berechnung der Breite:
Beispiel: Analogsignal = 12 mA die Breite entspricht der Hälfte des Messbereichs
links rechts links rechts links rechts
Messwert – 4 mA
20 mA – 4 mA x Messbereich (mm)

Seite / Page 11
Breitenmessung / Summenmessung
Der Sensor summiert die dunklen Flächen im Messbereich.
Dieser Messmode kann dazu genutzt werden, um den Sensor zur Folie auszurichten.
Ganzer Messbereich abgedeckt Analogausgang = 20mA
Ganzer Messbereich hell Analogausgang = 4 mA
Analogsignal bei der Breitenmessung / Summenmessung:
Das Analogsignal zeigt die Summe der dunklen Flächen im Verhältnis zum gesamten Messbereich
an.
Berechnung der Breite:
Beispiel: Analogsignal = 12 mA die Summe der dunklen Flächen entspricht der Hälfte des
Messbereichs
links rechts links rechts links rechts
+
+
Messwert – 4 mA
20 mA – 4 mA x Messbereich (mm)

Seite / Page 12
5 Inbetriebnahme- und Montagehinweise
5.1 Ausrichten auf die Reflexionsfolie
Das Justieren der Reflexionsfolie geschieht mit der Messart „Breitenmessung/Summe“
Sobald die Reflexionsfolie den ganzen Messbereich abdeckt, liegt am Analogausgang 4mA an.
Ansonsten wird ein Wert zwischen 4mA und 20mA angezeigt.
Analogausgang Analogausgang Analogausgang
I = 4 mA I > 4 mA I > 4 mA
x x

Seite / Page 13
5.2 Messdistanz – Messbereich - Reflexionsfoliengrösse
Der Sensor hat seinen nominellen Messbereich
bei der gemäss Datenblatt angegebenen Mess-
distanz, d.h. die zu messende Kante muss in der
angegebenen Messdistanz platziert werden, wenn
der nominelle Messbereich genutzt werden will.
Es ist möglich das Objekt in einer anderen Distanz
zu platzieren, dabei verändert sich jedoch der Mess-
bereich.
Der Messbereich lässt sich mit folgender Formel be-
rechnen:
Die Angaben im Datenblatt werden nur in der an-
gegebenen Messdistanz eingehalten. Es ist je-
doch möglich, das Objekt näher oder weiter weg
zu platzieren (max. ± 50%).
Messdistanz
gem. Datenblatt
Idealer Bereich
± 10% Distanz Folie
Bis zu +50%
der angege-
benen Mess-
distanz
Reflexionsfolie
Messbereich
Nomineller Messbereich x (Messdistanz + 10 mm)
Messbereich =
Nominelle Messdistanz + 10 mm

Seite / Page 14
Um den ganzen Messbereich nutzen zu können, muss die Reflexionsfolie länger sein als der
Messbereich. Die Länge lässt sich wie folgt berechnen.
Bemerkungen:
- In gewissen Anwendungen ist es nicht möglich, eine Reflexionsfolie zu verwenden, die länger als
der Messbereich ist. Dies stellt kein Problem dar, solange eine Messart gewählt wird, bei der durch
ein Verschieben des Objektes eine Stromänderung erfolgt. In solchen Fällen entsteht oft ein kon-
stanter Stromoffset von dem Bereich, der nicht von der Reflexionsfolie abgedeckt wird.
- Wird ein kürzerer Messbereich benötigt, kann dies auch durch einteachen eines neuen Messbe-
reichs erreicht werden.
- Wird die Folie abgewinkelt montiert, darf der Winkel der Reflexionsfolie zur Sensor-Frontfläche
nicht grösser als 15°sein.
Berechnung der min. empfohlenen Länge der Folie
1.2 x nomineller Messbereich x Foliendistanz
Länge =
Nominelle Messdistanz
Min. empfohlene Folienbreite:
Messdistanz 50 mm 5 mm
Messdistanz 150 mm 20 mm
Messdistanz 350 mm 35 mm
Messdistanz 1400 mm 50 mm

Seite / Page 15
6 Anwendungshinweise
6.1 Hohe Objekte
Bei hohen / dicken Objekten können Messfehler
entstehen. Da der Sensor immer die äusserste
Kante eines Objektes sieht, können je nach Lage
des Objektes unterschiedliche Messwerte ent-
stehen. In einem Fall werden die vorderen Kan-
ten gesehen im anderen Fall eine vordere und
eine hintere Kante.
Beispiel:
Im Fall 1 erscheint das Objekt grösser als im Fall 2,
da im Fall 1 eine vordere und eine hintere Kante
das Objekt begrenzen.
Fall 1 Fall 2

Seite / Page 16
6.2 Reflexionsfolie mit Plexi-
glasabdeckung
Wird die Reflexionsfolie durch eine
Plexiglas- oder Glasscheibe vor Ab-
nützung geschützt, muss sie um 5°
zum Sensor abgewinkelt werden,
damit die direkte Reflexion nicht auf
den Empfänger trifft.
Bitte beachten sie die Zeichnung,
denn die Folie darf nur in der ange-
gebenen Richtung abgewinkelt wer-
den.
6.3 Glänzende Objekte
Werden stark reflektierende Objekte
gemessen, ist es denkbar, dass ein
direkter Reflex entsteht, der ebenso
stark ist, wie das Licht von der Reflexi-
onsfolie. In diesem Fall kann es zu
Fehlmessungen kommen. Durch Ab-
winkeln des Objektes zum Sensor
kann dies verhindert werden.
Bitte beachten sie die Zeichnung, denn
das Objekt darf nur in eine Richtung
abgewinkelt werden.
Ca. 7°bei Messbereich 30 mm
Ca. 3°bei Messbereichen ≥150 mm

Seite / Page 17
6.4 Höhe der Messlinie
Der ZADM misst nur entlang einer schmalen
Linie. Je nach Messbereich ist diese Linie
unterschiedlich hoch. Ein Objekt wird er-
kannt, wenn es die Messlinie in der Höhe zu
mind. 50% abdeckt.
Messdistanzen
in mm Ungefähre Zeilen- höhe in mm
50 0.9
200 3.2
500 7.7
1400 21.2
Höhe der Messlinie
im Messabstand

Seite / Page 18
6.5 Transparente Objekte
Die Sensoren mit den Messbereichen 30 mm, 150mm und 350 mm haben Filter eingebaut, damit
transparente Objekte gemessen werden können. Dabei muss der Winkel zwischen Objekt und der
Sensorachse kleiner 25°sein.
< 25°
Reflektor
transparentes Objekt

Seite / Page 19
7 Programmierung der Messart
Nach dem Einschalten ist der Sensor im Run-Modus. Die Anzeige LEDs
zeigen an, in welcher Messart der Sensor momentan arbeitet.
Bei Spannungsunterbruch bleiben die eingestellte Messart, der einge-
stellte Messbereich und die gewählten Schwellwerte erhalten.
Dank zwei Programmierfeldern können die Messart und die Schwellwerte /
der Messbereich unabhängig voneinander eingestellt werden.
Mit den beiden Tasten PROG und MOD kann die gewünschte Messart auf
einfache Art und Weise programmiert werden.
Durch Drücken der PROG-Taste für ca. 2 Sekunden
gelangt man in den Programmiermodus. Die Leucht-
dioden, die die Messart anzeigen, beginnen zu blin-
ken.
Wurde die Messart mit der MOD-Taste gewählt, wird
durch nochmaliges Drücken der PROG-Taste für 2
Sekunden die Messart übernommen und der Sensor
ist wieder im Run-Modus.
PROG
MOD
1 2 3
L R
min. 2 sec
PRO
MOD
SET

Seite / Page 20
Durch mehrmaliges Drücken der MOD-Taste gelangt man zur gewünschten Messart.
PROG
MOD
1 2 3
L R
Kantenmessung links Breitenmessung/
Summenmessung
1 2 3
L R
MOD
PROG
Kantenmessung rechts Mittenmessung Breitenmessung/
Kantendifferenz
1 2 3
L R
MOD
PROG
1 2 3
L R
MOD
PROG
1 2 3
L R
MOD
PROG