Risolvere le sfide del rilevamento dei bordi iniziali nella movimentazione dei materiali con il rilevamento a fascio ampio

Oggi gli impianti di movimentazione dei materiali devono affrontare la difficile sfida di trattare un'ampia gamma di pacchi a velocità più elevate, mantenendo al contempo un'elevata precisione durante il rilevamento. Le operazioni di ecommerce trattano di tutto, da sottili buste postali a ingombranti scatole dalle forme irregolari, e questa varietà di pacchi crea veri e propri problemi nel rilevamento. I tradizionali sensori a fascio stretto non sono in grado di tenere il passo con questa diversità in modo affidabile. Quando i sistemi di rilevamento non rilevano i pacchi o emettono falsi allarmi, le spedizioni possono subire ritardi, errori di instradamento e una riduzione del throughput.

Questo articolo spiega perché il rilevamento a fascio stretto non è ideale nelle applicazioni di movimentazione dei materiali, spiega come la tecnologia retroriflettente a fascio ampio risolva questi problemi e illustra i passi pratici per l'implementazione di un sensore retroriflettente a fascio ampio B25 di Banner Engineering negli ambienti di smistamento automatizzati.

Le sfide del rilevamento dei pacchi nella movimentazione dei materiali

I sensori retroriflettenti funzionano inviando un fascio di luce dal sensore a un riflettore, che fa rimbalzare la luce direttamente sul ricevitore del sensore. Un oggetto che passa tra il sensore e il riflettore blocca la luce di ritorno e attiva un segnale di rilevamento. Questa tecnologia funziona in modo affidabile in molte applicazioni industriali perché richiede una sola posizione di montaggio per il sensore, con il riflettore posizionato sul lato opposto sul telaio del trasportatore.

La sfida è data dall'ampiezza del fascio. I sensori retroriflettenti tradizionali a fascio stretto creano un punto di rilevamento focalizzato, in genere di pochi millimetri. Sebbene questa precisione funzioni bene per pacchi di dimensioni uniformi, crea problemi nella movimentazione dei materiali, dove le strutture trattano di tutto, da buste sottili a voluminose scatole irregolari, spesso in posizioni e angolazioni variabili.

Con i fasci stretti emergono diversi problemi di rilevamento. I pacchi non centrati possono interrompere solo parzialmente il fascio, con conseguenti segnali deboli o incostanti. Pacchi con fori, strappi o lembi aperti possono permettere al raggio di passare senza ostacoli, anche quando è evidente la presenza di una confezione. Piccoli oggetti, come buste piatte, possono sfuggire completamente alla stretta zona di rilevamento, soprattutto quando viaggiano lungo il bordo del nastro.

I nastri trasportatori stessi contribuiscono ai problemi di rilevamento. Le cuciture del nastro, le variazioni di superficie e le normali oscillazioni possono generare falsi segnali positivi, rendendo difficile la distinzione tra i pacchi reali e le irregolarità del nastro. Fattori ambientali come l'accumulo di polvere sui sensori e sui riflettori deteriorano gradualmente le prestazioni, mentre le fluttuazioni di temperatura influiscono sulla sensibilità del sensore.

Queste limitazioni si manifestano come mancati rilevamenti, falsi positivi e riduzione del throughput del sistema. Nei sistemi di smistamento automatico, anche piccole incongruenze nel rilevamento si traducono in significative interruzioni delle attività. I falsi positivi comportano inutili arresti del sistema, mentre i mancati rilevamenti inviano i pacchi a destinazioni errate, con conseguenti costi di gestione aggiuntivi e problemi di assistenza ai clienti.

La limitazione fondamentale è che i sensori a fascio stretto creano un singolo punto di rilevamento in applicazioni che beneficiano di una copertura dell'area. Le operazioni di movimentazione dei materiali nel mondo reale richiedono capacità di rilevamento più robuste, in grado di gestire in modo affidabile diversi tipi di pacco e condizioni di posizionamento.

Tecnologia retroriflettente a fascio ampio: un approccio migliore

Il rilevamento retroriflettente a fascio ampio risolve i limiti fondamentali del rilevamento a fascio stretto, ampliando l'area di rilevamento e mantenendo l'affidabilità e la semplicità della tecnologia retroriflettente. Un esempio è il sensore retroriflettente a fascio ampio B25 di Banner Engineering, mostrato nella Figura 1.

Figura 1: Sensore retroriflettente a fascio ampio B25 di Banner Engineering con indicatori LED e pulsante TEACH (giallo rotondo). (Immagine per gentile concessione di Banner Engineering)

Il sensore retroriflettente a fascio ampio B25 crea un'area di rilevamento larga 25 mm, in contrapposizione al rilevamento puntiforme dei sensori tradizionali. Grazie a questa area di copertura estesa, non è necessario che i pacchi siano posizionati con precisione per un rilevamento affidabile. Sia che un pacco sia centrato sul trasportatore o che sia posizionato verso un bordo, il fascio ampio fornisce una copertura di rilevamento costante, come mostra la Figura 2.

Figura 2: Sensore a fascio ampio B25 che rileva buste sottili con una copertura del fascio di 25 mm. (Immagine per gentile concessione di Banner Engineering)

Questo approccio è particolarmente utile per i pacchi che presentano fori, strappi o bordi irregolari. Mentre un raggio stretto potrebbe passare attraverso una fessura in un pacco danneggiato, la copertura a fascio ampio rende molto più probabile che una parte del pacco blocchi una quantità di luce sufficiente a innescare il rilevamento. Il sensore è in grado di rilevare in modo affidabile oggetti di soli 3 mm all'interno dell'area di rilevamento di 25 mm e ciò lo rende efficace sia per le buste piccole sia per i pacchi più grandi. La Figura 3 illustra questa capacità con una cassetta dotata di aperture che le consentirebbero di passare inosservata con un fascio stretto.

Figura 3: Rilevamento di oggetti con fori e forme irregolari con il sensore a fascio ampio B25. (Immagine per gentile concessione di Banner Engineering)

Vantaggi in termini di prestazioni nel mondo reale grazie alle funzionalità di apprendimento intelligente

Il sensore B25 include funzioni di apprendimento adattivo che si regolano automaticamente alle condizioni del nastro trasportatore. Il sensore può imparare a distinguere tra le normali caratteristiche del nastro e i pacchi effettivi, aiutando a filtrare i falsi positivi dovuti a cuciture del nastro, variazioni della superficie e normali movimenti del nastro. Il sistema ottimizza automaticamente le soglie di rilevamento in base all'ambiente operativo.

Nelle applicazioni di trasporto, il rilevamento a fascio ampio del sensore B25 garantisce un rilevamento più affidabile del bordo iniziale, indipendentemente dalla forma o dalla posizione del pacco. Ciò si traduce in un migliore controllo della temporizzazione per le operazioni di deviazione e in un instradamento più preciso dei pacchi nei sistemi di smistamento.

Le capacità di apprendimento aiutano a mantenere costanti le prestazioni nel tempo, adattandosi ai cambiamenti ambientali come l'accumulo di polvere o le variazioni di temperatura. Ciò riduce la necessità di ricalibrazioni frequenti e contribuisce all'affidabilità costante del rilevamento in ambienti industriali difficili.

Con tempi di risposta inferiori a 0,5 ms e una struttura di tipo industriale (grado di protezione IP67, intervallo di funzionamento da -30 °C a +60 °C), il sensore B25 è in grado di gestire operazioni ad alta velocità e di resistere agli ambienti di movimentazione dei materiali più difficili.

Implementazione dei sensori B25 nei sistemi di movimentazione dei materiali

La messa in funzione dei sensori B25 nei sistemi di movimentazione dei materiali prevede semplici fasi di installazione e configurazione fondate su pratiche industriali standard.

Iniziare con il posizionamento corretto del sensore. Montare il sensore B25 perpendicolare al riflettore, tenendo conto della larghezza del nastro trasportatore e delle varie altezze dei pacchi da rilevare. Il sensore funziona efficacemente fino a 2 m dal riflettore, offrendo flessibilità di posizionamento per diverse configurazioni dei nastri trasportatori.

Il riflettore adatto alla maggior parte delle applicazioni è il riflettore quadrato BRT-51X51BM, che funziona bene per la maggior parte delle configurazioni di movimentazione dei materiali. Assicurarsi che il sensore e il riflettore siano montati saldamente per evitare problemi di allineamento dovuti alle vibrazioni.

La configurazione è semplice. Per le applicazioni di base, il pulsante TEACH integrato con barra grafica a LED fornisce un chiaro riscontro sulle impostazioni correnti. L'impostazione TEACH statico funziona bene quando i tipi di pacco e le condizioni del trasportatore sono costanti, mentre TEACH dinamico è meglio per le applicazioni miste con pacchi e caratteristiche del nastro variabili. Lo schema di configurazione della Figura 4 mostra la gamma completa di opzioni di configurazione disponibili attraverso l'interfaccia del pulsante TEACH.

Figura 4: Opzioni di configurazione del sensore a fascio ampio B25 mediante il pulsante TEACH e gli indicatori a LED. (Immagine per gentile concessione di Banner Engineering)

Per i sensori montati in posizioni difficili da raggiungere, l'opzione di programmazione dell'ingresso remoto consente la configurazione attraverso i collegamenti di cablaggio utilizzando semplici sequenze di impulsi.

Il sensore B25 si integra facilmente con sistemi di controllo esistenti grazie alle uscite discrete standard. Il connettore M12 a 4 pin fornisce alimentazione, uscite discrete e comunicazione IO-Link in un'unica connessione. Per le strutture che già utilizzano l'infrastruttura IO-Link, il sensore B25 può fornire diagnostica avanzata e dati di monitoraggio in tempo reale.

Banner fornisce file di istruzioni aggiuntive (AOI) per i PLC di Rockwell Allen-Bradley, che possono semplificare l'integrazione e fornire accesso alle funzioni avanzate dei sensori attraverso gli ambienti di programmazione esistenti.

La maggior parte delle installazioni può essere completata utilizzando minuteria di montaggio e connessioni elettriche industriali standard, che rendono il sensore a fascio ampio B25 un pratico percorso di aggiornamento per le applicazioni esistenti che usano sensori a fascio stretto.

Conclusione

La tecnologia di rilevamento retroriflettente a fascio ampio risolve le sfide di rilevamento che i sensori a fascio stretto non riescono a superare in diversi ambienti di movimentazione dei materiali. Il sensore a fascio ampio B25, con un'area di copertura di 25 mm, rileva in modo affidabile oggetti di dimensioni anche di soli 3 mm, indipendentemente dal posizionamento, gestisce pacchi con fori e bordi irregolari e si adatta automaticamente alle caratteristiche del nastro trasportatore. Per le operazioni di movimentazione dei materiali che devono fare i conti con mancati rilevamenti e falsi positivi, il sensore B25 offre una maggiore affidabilità mantenendo la semplicità della tecnologia retroriflettente tradizionale.