Edge sensors

Wat is een edge sensor?

Een edge sensor is een meetsensor waarmee de positie van een rand of kant van een materiaal continu wordt bepaald.

Edge sensors worden vooral gebruikt bij bewegende materiaalbanen zoals:

• kunststof folie;
• papier;
• karton;
• textiel;
• etikettenmateriaal;
• metaalfolie;
• metaalband;
• batterijfolie;
• andere baanvormige materialen.

In het Nederlands kunnen deze sensoren ook worden omschreven als kantensensoren, randsensoren of sensoren voor randdetectie.

Een belangrijke toepassing is web guiding of baanregeling. Hierbij wordt de actuele positie van een materiaalrand gemeten en gebruikt om afwijkingen van de materiaalbaan automatisch te corrigeren.

Hoe werkt een edge sensor?

Een edge sensor bewaakt een bepaald meetgebied waarbinnen de rand van het materiaal zich bevindt.

Wanneer de materiaalbaan naar links of rechts verschuift, verandert de gemeten positie van de rand. De sensor geeft deze positie vervolgens door aan een PLC, controller of baanregelingssysteem.

Hiermee kan bijvoorbeeld een geleiderol, actuator of andere correctie-eenheid worden aangestuurd om de baan opnieuw op de gewenste positie te brengen.

Een edge sensor geeft daarmee meer informatie dan een eenvoudige schakelende sensor.

Een gewone sensor kan bijvoorbeeld alleen aangeven:

materiaal aanwezig / materiaal niet aanwezig

Een metende kantensensor kan daarentegen aangeven:

waar binnen het meetgebied de materiaalrand zich bevindt.

Dat maakt deze sensoren geschikt voor continue positionering en automatische procesregeling.

Edge sensors voor web guiding en baanregeling

Een van de belangrijkste toepassingen van edge sensors is web guiding.

Tijdens het afrollen, transporteren of oprollen van folie, papier of ander baanmateriaal kan de materiaalbaan zijwaarts bewegen.

Wanneer deze afwijking niet wordt gecorrigeerd kan dit bijvoorbeeld leiden tot:

• scheef oprollen;
• afwijkende snijlijnen;
• slechte positionering;
• plooien in materiaal;
• foutieve bedrukking;
• problemen tijdens lassen of lamineren;
• onregelmatige productkwaliteit.

Een edge sensor meet continu de actuele randpositie. Een baanregelingssysteem gebruikt deze informatie vervolgens om de materiaalbaan te corrigeren.

Hierdoor kan het materiaal nauwkeurig ten opzichte van een gewenste referentiepositie worden geleid.

Kantdetectie van folie

Bij productie- en verpakkingsmachines wordt veel gewerkt met kunststof folie.

Een edge sensor voor folie kan worden gebruikt om de rand tijdens afrollen, transporteren, verwerken of oprollen continu te bewaken.

Folie kan voor sensoren echter uitdagend zijn. Eigenschappen zoals:

• transparantie;
• glans;
• kleur;
• opdruk;
• materiaalstructuur;
• dikte;

kunnen invloed hebben op het geschikte detectieprincipe.

Daarom moet bij foliegeleiding niet automatisch worden uitgegaan van één type optische sensor. Voor transparante of optisch moeilijk detecteerbare folies kan bijvoorbeeld een ultrasoon meetprincipe interessant zijn.

Edge sensors voor papier en karton

Bij papierbanen en karton worden kantensensoren gebruikt om materiaal nauwkeurig door een machine te geleiden.

Dit komt bijvoorbeeld voor bij:

• drukmachines;
• snijmachines;
• verpakkingsmachines;
• etikettenproductie;
• convertingmachines;
• afrol- en oprolinstallaties.

Voor een stabiele regeling zijn niet alleen de sensorresolutie en nauwkeurigheid belangrijk, maar ook de snelheid waarmee veranderingen in de randpositie worden gemeten.

Bij machines met hoge baansnelheden moet de edge sensor snel genoeg kunnen reageren om afwijkingen tijdig aan de regeling door te geven.

Edge sensor voor metaalband en metaalfolie

Ook metalen materialen kunnen met edge sensors worden bewaakt.

Denk aan:

• dunne metaalfolie;
• aluminiumfolie;
• staalband;
• plaatmateriaal;
• elektrodefolie;
• geleidende materiaalbanen.

Bij dergelijke toepassingen kunnen reflecties, glans en oppervlaktestructuur invloed hebben op optische metingen.

Het gekozen meetprincipe moet daarom aansluiten bij zowel het materiaal als de vereiste nauwkeurigheid.

Voor sommige metaaltoepassingen kunnen naast optische edge sensors ook andere meettechnologieën worden overwogen.

Optische edge sensors

Een optische edge sensor gebruikt licht om de overgang tussen materiaal en vrije ruimte of tussen verschillende contrastgebieden te bepalen.

Afhankelijk van de uitvoering kan bijvoorbeeld worden gewerkt met een zender en ontvanger of een optische sensorarray.

Een voordeel van een metende optische edge sensor is dat de exacte positie van de rand binnen een bepaald meetgebied kan worden bepaald.

Optische systemen kunnen interessant zijn voor toepassingen waarbij:

• hoge nauwkeurigheid nodig is;
• kleine positieverschillen moeten worden gemeten;
• het materiaal voldoende optisch detecteerbaar is;
• snelle randbewegingen moeten worden gevolgd.

Voor andere optische detectievraagstukken zijn ook optische sensoren beschikbaar.

Ultrasone edge sensors

Bij ultrasone randdetectie wordt de materiaalrand bepaald met behulp van geluidsgolven in plaats van zichtbaar of infrarood licht.

Dit kan voordelen bieden wanneer de optische eigenschappen van het materiaal sterk variëren.

Ultrasone edge sensors kunnen daarom interessant zijn voor bijvoorbeeld:

• transparante folie;
• sterk glanzende materialen;
• gekleurde folie;
• lichtgevoelige materialen;
• materialen waarbij optische reflectie problematisch is.

Bij de keuze tussen een optische en ultrasone edge sensor moet daarom vooral naar het daadwerkelijke materiaal worden gekeken.

Edge sensor voor transparante folie

Transparante folie detecteren kan uitdagender zijn dan het detecteren van ondoorzichtig materiaal.

Een traditionele optische sensor kan beïnvloed worden door transmissie, reflectie en glans.

Daarom kan voor randregeling van transparante folie een sensor nodig zijn die specifiek voor deze toepassing geschikt is.

Afhankelijk van de gewenste nauwkeurigheid kunnen zowel gespecialiseerde optische systemen als ultrasone edge sensors worden toegepast.

Bij selectie kijken we daarom niet alleen naar de term "transparant", maar ook naar:

• materiaalsoort;
• dikte;
• structuur;
• glans;
• baansnelheid;
• gewenst meetbereik;
• benodigde nauwkeurigheid.

Continue randpositie meten

Voor een baanregeling is meestal niet alleen belangrijk óf een rand aanwezig is, maar vooral waar deze rand zich bevindt.

Daarom leveren metende edge sensors positie-informatie over de rand binnen hun meetgebied.

Afhankelijk van de sensor kan deze meetinformatie via verschillende interfaces aan de machinebesturing worden doorgegeven.

Denk bijvoorbeeld aan:

• analoge stroomuitgang;
• analoge spanningsuitgang;
• digitale communicatie;
• industriële communicatie-interface.

Welke interface nodig is hangt af van de gebruikte PLC, controller of baanregelaar.

Bij retrofit moet daarom worden gecontroleerd welk signaal de bestaande besturing verwacht.

Meetbereik van een edge sensor

Het meetbereik bepaalt over welke afstand de positie van de materiaalrand kan worden gemeten.

Een groter meetbereik geeft meer ruimte voor zijwaartse beweging van het materiaal, maar de benodigde nauwkeurigheid moet tegelijkertijd worden meegenomen.

Voor een stabiele materiaalbaan met kleine afwijkingen kan een relatief klein en nauwkeurig meetgebied voldoende zijn.

Bij een materiaalbaan die tijdens het proces grotere zijdelingse bewegingen maakt kan juist meer meetbereik nodig zijn.

De optimale sensor wordt daarom gekozen op basis van de daadwerkelijke bandbeweging en niet uitsluitend op basis van het maximaal beschikbare meetbereik.

Resolutie en herhaalnauwkeurigheid

Voor nauwkeurige baanregeling zijn resolutie en herhaalnauwkeurigheid belangrijke eigenschappen.

De resolutie bepaalt hoe kleine veranderingen in de randpositie door het meetsysteem kunnen worden waargenomen.

De herhaalnauwkeurigheid geeft aan hoe consistent dezelfde randpositie opnieuw kan worden gemeten.

Hoe nauwkeurig de edge sensor moet zijn, hangt af van het proces.

Voor grove baanpositionering gelden andere eisen dan voor processen waarbij verschillende materiaalbanen met zeer kleine toleranties ten opzichte van elkaar moeten worden uitgelijnd.

Edge sensor voor uitlijning en positionering

Naast continue web guiding kunnen edge sensors ook worden toegepast voor uitlijning en positionering.

Een sensor kan bijvoorbeeld controleren of:

• een materiaalbaan correct gecentreerd is;
• een plaat op de juiste positie ligt;
• twee materiaalkanten correct ten opzichte van elkaar staan;
• een snijlijn op de gewenste positie ligt;
• een product correct de volgende processtap ingaat.

Hierdoor kunnen edge sensors ook worden ingezet in machines waar het materiaal niet continu wordt op- of afgerold.

Randdetectie of breedtemeting

Wanneer twee materiaalranden worden gemeten, kan naast positie ook informatie over de materiaalbreedte worden verkregen.

Met twee geschikte edge sensors kan bijvoorbeeld zowel de linker- als rechterrand worden bewaakt.

Daarmee kan een meetsysteem afwijkingen detecteren in:

• materiaalbreedte;
• positie;
• centrering;
• zijdelingse verplaatsing.

Afhankelijk van de toepassing kan hiervoor ook een ander optisch meetsysteem worden gebruikt.

Wanneer zeer nauwkeurige afmetingen of profielen moeten worden gemeten, kunnen bijvoorbeeld laser afstandssensoren of confocale sensoren interessant zijn.

Edge sensor of gewone optische sensor?

Wanneer alleen hoeft te worden bepaald of materiaal aanwezig is, kan een standaard optische sensor voldoende zijn.

Een edge sensor is vooral interessant wanneer de werkelijke randpositie nodig is voor regeling of maatcontrole.

Kort samengevat:

Het is daarom belangrijk om eerst vast te stellen of de toepassing een schakelsignaal of een echte meetwaarde nodig heeft.

Waar moet je op letten bij het kiezen van een edge sensor?

Bij het selecteren van een kantensensor zijn onder andere belangrijk:

• materiaalsoort;
• transparantie;
• kleur en contrast;
• reflecterende eigenschappen;
• gewenste meetnauwkeurigheid;
• resolutie;
• herhaalnauwkeurigheid;
• meetbereik;
• baansnelheid;
• beschikbare montageruimte;
• gewenste uitgang;
• gebruikte baanregelaar of PLC;
• afstand tot het materiaal;
• industriële omgevingscondities.

Vooral bij transparante, glanzende of sterk wisselende materialen is het verstandig om het detectieprincipe zorgvuldig te selecteren.

Bestaande edge sensor vervangen

Ook een bestaande edge sensor of kantensensor vervangen vereist een vergelijking van zowel sensor als regeling.

Bij Indusen kijken we onder andere naar:

• fabrikant en typenummer;
• optisch of ultrasoon meetprincipe;
• meetbereik;
• resolutie;
• nauwkeurigheid;
• responssnelheid;
• materiaalsoort;
• uitgangssignaal;
• voedingsspanning;
• elektrische aansluiting;
• mechanische afmetingen;
• montage;
• communicatie met de bestaande controller.

Daarmee kan worden beoordeeld of een alternatieve edge sensor binnen de bestaande machine of baanregeling kan worden geïntegreerd.

Dit kan interessant zijn wanneer een bestaand model niet meer leverbaar is, een lange levertijd heeft of wanneer een technisch en economisch aantrekkelijker alternatief wordt gezocht.

Welke edge sensor past bij uw materiaal?

Niet iedere materiaalrand is even eenvoudig te meten.

Transparante folie, sterk reflecterend metaal, zeer dun materiaal of sterk wisselende materiaalkleuren kunnen ieder een ander detectieprincipe of sensortype vereisen.

Stuur ons daarom bij voorkeur informatie over:

• het materiaal;
• de baanbreedte;
• de maximaal verwachte zijdelingse beweging;
• de gewenste nauwkeurigheid;
• de baansnelheid;
• het gewenste uitgangssignaal;
• beschikbare montageruimte.

Indusen kan vervolgens verschillende meetprincipes vergelijken en helpen bepalen welke edge sensor voor randdetectie en baanregeling het beste bij de toepassing past.