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Contrinex

Automatisierungslösungen von Contrinex für Labore der In-Vitro-Logistik

Artikel | von PR RFID im Blick | 19. Juni 2012

Ein kleiner Hebel folgt der Kontur des Röhrchens. So erfasst der Sensor zuverlässig, auf welcher Seite die Kappe sitzt.Für das Unternehmen T und O Labsystems sind photoelektrische analoge Reflexions-Lichttaster die ideale Lösung zur zuverlässigen Erkennung der Verschlusskappen von Blutprobenröhrchen. Verglichen mit industriellen Sensoren gelten für Näherungsschalter in der Medizintechnik besondere hygienische Anforderungen. Sie müssen nicht nur robust gegenüber Vibrationen oder Schocks sein, sondern auch leicht zu reinigen und zu desinfizieren. Darüber hinaus ist in der Medizintechnik der Anspruch an die Zuverlässigkeit des Sensors groß. Denn bei Fehlern sind die Konsequenzen in der Regel beträchtlicher, als ein einfacher Produktionsausfall in der Industrie. „Wenn unser Sensor Fehler macht, werden Blutprobenröhrchen zerstört. Die betroffenen Proben sind dann unwiederbringlich verloren“, sagt Tom Lorenzen, Gründer und Geschäftsführer von T und O LabSystems (T und O).

Das junge Hamburger Unternehmen hat sich auf die Laborautomation von IVD-Laboren (In-Vitro-Diagnostik) spezialisiert und dort vor allem auf die Bereiche, deren Potenzial mit relativ geringem Aufwand besser ausgeschöpft werden kann. Der Schwerpunkt liegt auf Automatisierungslösungen für den Eingangsbereich pre-analytischer Anwendungen. T und O entwickelt vollautomatische Geräte, die die angelieferten Probenröhrchen anhand ihres Barcodes registrieren und für nachfolgende Analysen sortieren. „Wir wollen sinnvolle Produkte mit hohem Nutzen liefern und konzentrieren uns dabei auf Einfachheit, Modularität und Flexibilität“, erklärt Lorenzen. Entsprechend zuverlässig und benutzerfreundlich sind die T und O- Applikationen, die zudem mit günstigen Preisen überzeugen. T und O verlässt sich bei der Sortierung von Blutprobenröhrchen in Schüttgutbehältern bereits seit 2009 auf Lichtschranken des Schweizer Sensorik Spezialisten Contrinex. „Wir sind damals durch eine Internetrecherche auf Contrinex gestoßen. Nach verschiedenen Tests entschieden wir uns für die Einweg-Lichtschranke LLK-3031“, erzählt Lorenzen.

Positionserkennung der Probenbehälter

Die Lichtschranken dienen zur Positionserkennung der Blutprobenröhrchen auf dem Fließband. Ihre Signale sind die Grundlage zur Berechnung der Laufzeiten des Transportbands, um so die Röhrchen rechtzeitig in die Sortierfächer lenken zu können. „Außerdem setzen wir diese Sensoren zur Füllhöhenerkennung in den Zielbehältern ein. Es gibt immer an der gleichen Stelle im Behälter eine Häufung, die wir nutzen“, so Lorenzen. Die technische Betreuung und Beratung durch die Sensorik- xperten bei diesem Projekt führte zur Beschäftigung mit deren analogen photoelektrischen Näherungsschaltern. „Wir benötigten zuverlässige, einfach zu handhabende und fertig konfektionierte Sensoren. Vor einem Jahr begannen wir, mit den Contrinex-Sensoren zu experimentieren. Seit Anfang 2011 verbauen wir jetzt den Sensor LAK-3130-119 in unserer neuesten Applikation, einem Rack-Sortierer für Blutprobenröhrchen.“ Der gewählte Näherungsschalter mit Glasfenster besitzt die Schutzart IP 67 und garantiert einen sicheren Betrieb sowie eine problemlose Reinigung. Damit ist er geeignet für den Einsatz im medizinischen Umfeld.

Die Informationen, wo das Rack beginnt und ob ein Röhrchen im Rack steckt, nimmt der Sensor auf und gibt diese an die Steuerung weiter.

Neuer Rack-Sortierer – schnell und exakt

Die Aufgabe der neuen T und O-Maschine ist es, die Primärröhrchen in Racks zu stecken. Die als Schüttgut vorliegenden Röhrchen werden dazu zunächst vereinzelt, auf ein Förderband gelegt und anschließend in die Probenbehälter geschoben. Dabei ist es entscheidend, dass die Röhrchen in der richtigen Richtung in die Racks gelangen: Die Verschlusskappe der kleinen Behälter muss oben sein. Die Orientierung der Blutprobenröhrchen auf dem Fließband ist jedoch zufällig – mal befindet sich die Verschlusskappe auf der rechten, mal auf der linken Seite. Der Sensor erkennt den Sitz der Kappe und gibt diese Information an die Steuerung weiter. Anschließend dreht die Maschine das Röhrchen entsprechend der Messung in die richtige Richtung und schiebt sie ins Rack. Der Förderstrom der Maschine ist unterschiedlich schnell. Die Anlage befördert maximal ein Röhrchen pro Sekunde ins Rack. In dieser Zeit muss der Sensor die höchste Erhebung, die Kappe, und damit einen ein Millimeter großen Sprung zuverlässig erkennen. Die Steuerung erfasst die Analogwerte kontinuierlich alle 20 Millisekunden, wertet sie aus und ermittelt mathematisch die Position der Kappe. „Ein Röhrchen ohne Kappe wird vom Sensor als Fehler erkannt, da kein signifikanter Sprung erkennbar ist. In diesem Fall wird die Maschine gestoppt“, erklärt Lorenzen.

Der Hebeltrick

„Die Blutprobenröhrchen auszumessen ist aufgrund ihrer Form und ihres Materials nicht ganz einfach“, erklärt Tom Lorenzen. „Sie sind rund, durchsichtig, mit Flüssigkeit in unterschiedlicher Menge gefüllt, wodurch sich Luftbläschen bilden und es gibt eine relativ große Anzahl verschiedener Röhrchen.“ Außerdem sind die Konturen unscharf und es gibt keine geraden Flächen. Für die meisten Messprinzipien waren das große Herausforderungen. T und O entschied sich letztendlich gegen aufwendige und kostspielige kamerabasierte Systeme oder Profilscanner, und für eine Methode, die kostengünstig und gleichzeitig schnell und zuverlässig ans Ziel führte. Dabei ließen sich die Analytik-Spezialisten einen Trick einfallen: „Wir fahren die auf dem Förderband liegenden Röhrchen mit einem leichten Hebel ab. Er folgt der Kontur des Röhrchens und hebt und senkt sich entsprechend. Seine dem photoelektrischen Näherungsschalter zugewandte Seite ist eine gerade Fläche. Das garantiert eine absolut zuverlässige Messung.

Der Lichttaster zählt die Probenbehälter und stellt ihre Position fest.Weitere Anwendungbereiche für Sensoren

Zurzeit testet T und O eine weitere neue Anwendung der optischen analogen Sensoren von Contrinex: „Wir müssen bei der Rackbefüllung feststellen, ob sich bereits Probenröhrchen im Probenbehälter befinden“, erklärt Tom Lorenzen. Dazu könnte er eine Reflexions- Lichtschranke einsetzen. Doch er hat festgestellt, dass auch ein Näherungsschalter diese Aufgabe übernehmen kann. „Wir messen den Anfang des Behälters, ermitteln seine genaue Position und messen zusätzlich, ob sich ein Röhrchen darin befindet oder nicht“, beschreibt Lorenzen. Durch diese Messabfolge lässt sich auch erkennen, ob sich das Rack während des Befüllens verschoben hat. Weitere Positionen können so präziser getroffen werden. Lorenzen dazu: „Der analoge Näherungsschalter bietet uns eine einfache und günstige Alternative für diese Art der Positionskontrolle.“

Analoge Sensoren für den universellen Einsatz

Contrinex-Sensoren sind berührungs- und kontaktlos arbeitende Geräte zur Positionserfassung. Keines ihrer Bauteile ist mechanischem Verschleiß unterworfen. Zudem sind sie weitgehend unempfindlich gegen Umwelteinflüsse und kombinieren hohe Leistung mit kleinen Abmessungen. Dementsprechend können die Sensoren dort eingesetzt werden, wo beispielsweise hohe Anforderungen bezüglich der Schaltpunktgenauigkeit, der Schalthäufigkeit, der Betätigungsgeschwindigkeit und der Schaltfrequenz vorliegen. Photoelektrische Näherungsschalter arbeiten mit Licht. Sie ermöglichen daher große Tast- und Reichweiten, erfassen sowohl große als auch kleine Objekte und reagieren auch auf nichtleitende Materialien. Zudem lassen sich diese Geräte auf spezifische Anwendungen maßfertigen und verfügen über eine lange Lebensdauer. Das photoelektrische Programm von Contrinex umfasst eine breitgefächerte Palette von Geräten für den universellen Einsatz in Abfüll- oder Verpackungsanlagen, zur Farberkennung oder für logistische Anwendungen. Dazu zählen Reflexions-Lichttaster mit hocheffizienter Hintergrundausblendung und analogem Ausgang – wie bei T und O eingesetzt –, energetische Reflexions-Lichtaster, Reflexions-Lichtschranken, Einweg-Lichtschranken und Lichtleitergeräte mit Digitalanzeige. Auch Miniaturgeräte mit zylindrischem Lichtstrahl und gut definiertem Erfassungsbereich für zuverlässiges Erfassen durch Löcher und Spalten gehören zum Angebot des Unternehmens aus der Schweiz. Darüber hinaus findet sich eine ganze Anzahl hochentwickelter Ausführungen mit exklusiven Eigenschaften, die Konstrukteuren zusätzliche Einsatzmöglichkeiten ermöglichen.

Photoelektrische Analogsensoren

Da sie im Gegensatz zu energetischen Reflexions-Lichttastern nicht die Menge, sondern den Einfallswinkel des reflektierten Lichts auswerten, ist die Reichweite optischer Sensoren mit Analogausgang nur zu einem geringen Teil von Größe, Farbe und Oberflächenbeschaffenheit des zu erfassenden Objekts abhängig. Bei Näherungsschaltern, die ein binäres Ausgangssignal produzieren, geht ein großer Teil der intern verfügbaren Informationen verloren. Geräte mit analogem Ausgang versorgen den Anwender dagegen mit allen zur Verfügung stehenden Daten. Damit ermöglichen sie ein weites Einsatzgebiet. Der Signalumformer analoger Sensoren erzeugt keinen Schaltpunkt, sondern wandelt das vom Gleichrichter abgegebene Signal um. Der Hauptzweck ist dabei die Erzeugung definierter Anfangs- und Endpunkte des Ausgangssignals sowie eines festgelegten Verlaufs im dazwischenliegenden Bereich. Solche Schalter existieren bereits seit einiger Zeit. Ihre Anwendungsmöglichkeiten waren bislang jedoch aufgrund ihres geringen Erfassungsbereichs sehr eingeschränkt. Anders die analogen Contrinex-Sensoren: „Da wir auf die Zwischendigitalisierung verzichtet haben, ist die Auflösung unserer analogen Schalter nahezu unbegrenzt“, erklärt Norbert Matthes, Produktmanager Sensorik bei Contrinex.

Vorteile der analogen Technik:

  • großer Erfassungsbereich
  • preisgünstige, nicht linearisierte Ausführung mit vorteilhafter Übertragungsfunktion erhältlich
  • geringe Exemplarstreuung
  • Strom- und Spannungsausgang im selben Gerät
Letzte Änderung am Dienstag, 19 Juni 2012 09:00
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