„Das Mehr an Informationen muss man in den Griff bekommen“

Baumer hat den Anspruch, besonders anwenderfreundliche Sensorlösungen zu entwickeln. Wie macht sich das konkret bemerkbar?
Oliver Schleicher: Bei optischen Sensoren ist in der Montage die Ausrichtung der Lichtschranken beziehungsweise Lichttaster in der Maschine ein wichtiges Thema. Der Sensor muss so montiert sein, dass der Lichtstrahl die Zielregion exakt trifft. Das klingt einfach, kostet in der Praxis aber Zeit. Hier ist es ein großer Vorteil, wenn der Sensor eine vordefinierte Ausrichtung der optischen Achse hat – wie bei Sensoren von Baumer.
 
Was wird dadurch bewirkt?
Schleicher: Der Lichtstrahl ist hier per Design exakt auf die Befestigungslöcher referenziert, sodass die einzelnen Bauteiltoleranzen aufgehoben werden. Als Ergebnis ist der Lichtstrahl über die gesamte Sensorserie mit gleichbleibender Genauigkeit garantiert. Dieses qTarget genannte Merkmal ermöglicht eine schnelle und einfache Montage ohne Feinjustierung sowie einen unkomplizierten Sensoraustausch. Dank qTarget entsprechen die Strahlverläufe des CAD-Modells zuverlässig der Realität, was eine zeitsparende Durchgängigkeit von der Planung bis zur Montage garantiert.

Apropos CAD. Baumer bietet für manche Sensoren einen ‚digitalen CAD-Sensorzwilling‘. Bei der Definition eines Digital Twin gibt es ein breites Spektrum. Was liefert der Baumer-Sensorzwilling genau an Möglichkeiten?
Schleicher: Für Konstrukteure sind beim Design-In die wichtigsten Fragen: Wie fügt sich der Sensor in eine Maschine ein? Wie verhalten sich Blindbereich, Empfangsbereich und Erfassungsbereich? Um sie zu beantworten, gehen die meisten Anwender derzeit noch den mühsamen Weg: Sie suchen Abmessungen und Erfassungsbereich aus Datenblättern zusammen und konstruieren diese im CAD-System nach. Das ist zeitaufwendig und fehleranfällig.
 
Und die Baumer-Lösung?
Schleicher: Die Baumer-Lösung ist smarter. Das Unternehmen stellt das gesamte 3D-CAD-Modell des Sensors inklusive Erfassungsbereich et cetera als digitalen Zwilling bereit. Diese kostenfreien Zusatzdaten erleichtern die Arbeit enorm.  Konstrukteure können die gelieferten Daten unkompliziert in ihre Modelle übernehmen und mit dem Maschinendesign abgleichen. Sie sehen die Sensorabmessungen, Erfassungsbereich, Blindbereich und Empfangsbereich und können so beispielsweise die ideale Positionierung und Parametrierung schon am Bildschirm ermitteln.

Wie kann sich der Konstrukteur damit die Arbeit konkret erleichtern?
Schleicher: Dank der erweiterten Informationen in den Sensor-CAD-Modellen von Baumer können Nutzer die technischen Daten besser und schneller verstehen. Das beschleunigt die mechanische Integration und vermeidet aufwendige Nachbesserungen während der Montage und Inbetriebnahme. Dieser intuitive Zugang zu den Geräteeigenschaften erleichtert sowohl erfahrenen Ingenieuren als auch Einsteigern die Konstruktionsarbeit enorm.
 
Smarte Sensoren mit höchster Präzision eröffnen neue Anwendungen. Können Sie ein Beispiel nennen?
Schleicher: Ein spannendes Feld sind Induktivsensoren mit komplett integrierter Elektronik, die mikrometergenau Abstände zuverlässig messen. Das eröffnet ganz neue Anwendungsgebiete. So können etwa kosteneffizient Kräfte und Dehnungen in Maschinen, Anlagen und Werkzeugen gemessen werden. Messungen mit dieser Genauigkeit erfordern eine ebenso akkurate und stabile Übertragung des Messsignals. Hierfür wird heute oft eine analoge Schnittstelle verwendet, strom- oder spannungsbasiert. Bei den bekannten Analogausgängen ergeben sich dabei aber besondere Herausforderungen.
 
Wieso ist das kritisch?
Schleicher: Wegen der Sensitivität von nur wenigen V/mm beziehungsweise mA/mm dieser Ausgänge arbeitet man oft im Millivolt- oder Mikroampere-Bereich. Das heißt, Rauschen auf der Leitung aufgrund von umliegenden elektromagnetischen Feldern oder auch der Einfluss des Kabels können das Messsignal signifikant beeinträchtigen. Teure, geschirmte Kabel sind nötig, und die Kabellänge sollte auf ein Minimum begrenzt werden. Zusätzlich sind steuerungsseitig hochauflösende analoge Wandler gefragt, die ebenfalls in der Gesamtkostenrechnung zu Buche schlagen. Induktive Sensoren von Baumer sind zusätzlich zu den Varianten mit analoger Schnittstelle auch in verschiedensten Bauformen mit IO-Link verfügbar.

Und IO-Link reduziert den Aufwand für hochpräzise Abstandsmessungen mit Induktivsensoren?
Schleicher: Das stimmt. Der Einsatz der digitalen Schnittstelle IO-Link ist für diese Anwendungen eine interessante Option mit weniger Aufwand und geringeren Kosten. IO-Link bietet eine Reihe von Vorteilen:

• Einfache Anbindung an Steuerungen über IO-Link Master – geringere Kosten im Vergleich zu hochauflösenden AD-Wandlerkarten
• Einfache Integration aufgrund der IODDs (IO Device Description)
• Bis 20 m ohne geschirmtes Kabel
• Rauschfreie, digitale Übertragung ohne zusätzliche Wandlungen

Über IO-Link ist der Sensor zudem einfach parametrierbar. Mit entsprechenden Filtereinstellungen kann so zum Beispiel die optimale Balance zwischen Ansprechzeit und Auflösung gefunden werden.
 
Die Vorteile bei Technik und Kosten sprechen für sich. Aber ist die sinnvolle Nutzung noch zu kompliziert?
Schleicher: Zumindest scheinen viele Anwender diesen Eindruck zu haben, verständlicherweise. Das Mehr an Informationen muss man ja irgendwie in den Griff bekommen. Baumer hat sich also überlegt, wie ein Tool aussehen muss, um das riesige Potenzial von IO-Geräten zu erkennen und zu nutzen. Das Ergebnis ist die kostenfreie Software Baumer Sensor Suite. Nach dem Motto ‚The smartest way to use IO-Link devices‘ vereinfacht dieses intuitiv zu bedienende Software-Tool das Evaluieren, Parametrieren und Nutzen von IO-Link-Sensoren und -Aktoren deutlich. Anwender sehen dabei am Computer, was der Sensor sieht. Durch das direkte visuelle Feedback kann der Ingenieur IO-Link-Geräte effizienter, präziser und schneller parametrieren. Mit dem USB-C-Master von Baumer lassen sich Sensoren zudem schnell und ohne externe Stromversorgung an einen Computer anschließen, etwa zum Testen am Schreibtisch.