SENSORES DE POSIÇÃO

SENSORES DE POSIÇÃO

Novas tecnologias favorecem crescimento em aplicações e negócios

A última pesquisa da Markets and Markets (www.marketsandmarkets.com), publicada em abril passado, sobre Sensores de Posição indica que o mercado global desses dispositivos atingirá S$ 5,98 bilhões até 2022, com uma taxa anual de crescimento composta de 6,27% entre 2017 e 2022. Segundo o estudo, os principais fatores que impulsionam o crescimento incluem o aumento do investimento em infraestrutura de manufatura, integração de sensores de posição em automóveis modernos e crescente adoção de sensores de posição na indústria aeroespacial. O diagnóstico também apurou que os negócios são estimulados pela tendência crescente em automação industrial e aplicações em robótica.

“Nos últimos dez anos houve um grande avanço em nível mundial na área de automação. Tal avanço nos trouxe a 4ª Revolução Industrial. E esse progresso trouxe aos sensores de posição a necessidade de deixarem de ser um dispositivo de envio de sinais de aberto/fechado, ou a função de ter ou não ter o produto”, explica Fábio Marchiori, Coordenador de Marketing e Vendas da BALLUFF. “Atualmente os sensores se tornaram inteligentes; hoje um simples sensor de posição pode sofrer alterações vindas de um sistema de controle para se adaptar rapidamente aos novos parâmetros da linha de produção, eliminando a necessidade de uma reparametrização manual”, acrescenta.

Bruno Kim, Supervisor de Marketing de Produto na KEYENCE, adiciona que os sensores de posição evoluíram no que diz respeito ao método. “Inicialmente era realizada através de sensores de contato e, agora, temos opções de sensores com outras tecnologias sem contato e, dentro dessa categoria de produtos sem contato com as peças, tivemos avanços no que diz respeito à tecnologia de captação. Por exemplo, um dos métodos existentes na atualidade são os sensores a laser para medição de posição. Dentro desse grupo de sensores, surgiram diferentes tecnologias como a triangulação de luz utilizando o receptor CMOS e TOF (tempo de deslocamento do feixe de luz). Cada tecnologia produz seu diferencial através da precisão e resolução que as aplicações demandam”, instrui.
O Especialista de Produtos da área de Sensores e Componentes Industriais da OMRON, Samuel Moutinho, concorda que, como todos os segmentos de automação industrial, os sensores sempre estão em evolução, agregando cada vez mais tecnologia para atender a uma manufatura cada vez mais enxuta e com processos cada vez mais desafiadores. “Na linha de sensores industriais, um avanço importante nos últimos anos foi a tecnologia IO-Link, uma rede de comunicação padronizada pela IEC 61131-9 para integração de dispositivos de entrada e saída E/S (sensores e atuadores). Com o conceito da Indústria 4.0 e IoT (Internet das Coisas), a implementação de uma rede de comunicação de simples instalação e de fácil configuração dos dispositivos de campo abriu um novo horizonte para as aplicações desses dispositivos”, comenta. Moutinho lembra que, no passado, os sensores eram dispositivos passivos que forneciam apenas os sinais básicos do status de saída. “Atualmente, com a tecnologia IO-Link, os sensores se tornaram dispositivos ativos no processo, fornecendo diversas informações, tais como: status de saída, configurações e parâmetros do sensor, e diagnósticos de falha, propiciando até alteração da configuração e parâmetros remotamente, e geração de diagnósticos e alarmes, e até se o sensor está próximo a uma falha na sua detecção. Isso contribui muito para uma manufatura mais inteligente e integrada. A aplicação para essa nova tecnologia pode ser em processos de manutenção preventiva e preditiva, com significativa redução de custos por parada de máquina e com maior assertividade, também contribuindo com maior eficiência da máquina dentro do processo de OEE (Overall Equipment Effectiveness)”, detalha.

“Podemos destacar que sugiram novas tecnologias, como, por exemplo, os sensores baseados no princípio de câmera, que permitem a leitura de posição através da captação de imagem de uma fita codificada com códigos bidimensionais (similar aos QR Codes) impressos ao longo de sua extensão”, anuncia Miguel Vicente, Supervisor de Produtos da PEPPERL+FUCHS. “Esses sensores já se comunicam diretamente com o sistema de controle através de protocolos de redes industriais, tais como: Ethernet/IP e Profinet, permitindo o feedback de posicionamento em linhas e trajetos com até 10 km”, ilustra.

APLICAÇÕES

De acordo com as análises, hoje os negócios com sensores de posição são impulsionado por fatores, tais como: tamanho reduzido, consumo menor de energia, maior integração de recursos e baixo custo. Sobre esse assunto, o Coordenador de Marketing e Vendas da BALLUFF acredita que, na atualidade, os sensores inteligentes podem ter maior eficiência e durabilidade com base em novas formas de fabricação e, em alguns modelos, a economia de energia é evidente. “Pois podemos deixá-lo em stand by”, justifica. Fábio Marchiori menciona que hoje os sensores de posição podem ser aplicados aos mais variados tipos de segmentos, já que sua eficiência, resistência mecânica e temperatura são arduamente testadas em laboratório antes de serem entregues ao mercado.

“Fatores como tamanho, consumo de energia, recursos e custo são questões que devem ser consideradas no dimensionamento de cada aplicação; então, talvez colocar de uma forma geral não seja muito coerente com a realidade”, discorda o Supervisor de Marketing de Produto na KEYENCE. “Por exemplo, a questão do tamanho do sensor se torna uma restrição ou não dependendo do tamanho da máquina, assim como o consumo. Dependendo do tipo de máquina na qual a aplicação será realizada, o consumo do sensor se torna desprezível. A questão de recursos disponíveis no sensor pode ser considerada o ponto mais importante dessa gama de fatores listados, porque impacta diretamente no critério primário de atendimento da aplicação. Sobre a questão do baixo custo, é claro que é um ponto fundamental; porém, é necessário refletir sobre o retorno do investimento da aquisição do sensor, para que uma solução não caia na armadilha de ser considerada ‘baixo custo’ sem atender tecnicamente aos requisitos”, fundamenta. Bruno Kim exemplifica que os sensores de posição podem ser aplicados em casos de medição de peças ou, como o próprio nome diz, feedback sobre o posicionamento ou deslocamento de uma prensa, por exemplo. “Sendo assim, não é restritivo quanto ao segmento da indústria; porém, sabemos que no Brasil o emprego de tecnologias de automação industrial está fortemente relacionado com o segmento automobilístico. Baseado nisso, processos automáticos e semiautomáticos, que envolvam tais aplicações, possuem grande aderência com os sensores de posicionamento”, destaca.

Na visão da OMRON a maior integração de dispositivos do chão de fábrica com as camadas superiores da automação de uma maneira simples será um diferencial. “Além disso, a facilidade de programação dos sensores atuais, muitos deles com parâmetros que se ajustam automaticamente para as aplicações, facilitam e diminuem muito o tempo de instalação e comissionamento”, defende seu Especialista de Produtos da área de Sensores e Componentes Industriais. Moutinho entende que todos os segmentos industriais, em algum ponto, possuem um nível de dificuldade de aplicação ou algum desafio aos sensores. “Mas podemos citar os processos nos quais existe um grande número de produtos diferentes passando na mesma linha, onde os sensores têm que lidar com variações e mudanças nos produtos, e onde um setup constante é necessário, devido a variações como cor do produto, material ou tamanho, como um desafio de aplicação para sensores, principalmente os fotoelétricos”, adverte.

O Supervisor de Produtos da PEPPERL+FUCHS julga que tamanho reduzido, consumo menor de energia, maior integração de recursos e baixo custo são muito relevantes. “Nós, como fornecedores de soluções em sensoriamento para posição, temos trabalhado para sempre adequar a nossa linha de produtos visando melhor atender a todos eles”, enfatiza. “Baseado nesse conceito, temos uma linha abrangente de sensores de posicionamento com diferentes tecnologias aplicadas, partindo de sensores indutivos e fotoelétricos laser para distâncias menores e com menos recursos integrados, até sensores laser mais avançados e sensores baseados em tecnologia de câmera para trabalhar em posicionamento de longas distâncias, com recursos de comunicação direta em protocolos de redes industriais, e funções avançadas de diagnóstico para rápida identificação e correção de eventuais falhas no sistema”, especifica. Miguel Vicente cita as principais aplicações da empresa: Sistemas de movimentação e transportadores aéreos nas linhas de montagem de veículos – segmento automotivo; Sistemas de transelevadores em armazéns verticais – segmento de intralogística; Monitoramento de válvulas em processos industriais – segmentos variados (Alimentos e Bebidas, Usinas de Açúcar e Álcool, Farmacêutico e Cosméticos, Química e Petroquímica).
TECNOLOGIAS

Sobre o futuro tecnológico dos sensores de posição, ou seja, se alguma tecnologia em especial oferece maior potencial de crescimento de aplicações na indústria, Fábio Marchiori da BALLUFF afirma que o sensoriamento é uma necessidade básica para a automação de chão de fábrica. “Com a vinda dos sensores inteligentes, a tendência é que todos os sensores tenham uma evolução de potencial nos próximos anos”, prevê. “Sem dúvida, os sensores inteligentes com a tecnologia IO-LINK incorporada tendem a ser os grandes desenvolvimentos para os próximos anos”, reitera.

Em complemento ao assunto, Bruno Kim da KEYENCE lembra que um ponto importante a considerar é o comportamento do cliente. “Recentemente vimos que o mercado tem buscado soluções versáteis e flexíveis, considerando a rápida mudança no portfólio que os clientes estão buscando, com o objetivo de acelerar o processo de mudança de mix de produtos. Em adição a isso, temos visto que a inspeção direta em peças tem crescido e, na maior parte dos eventos, para que a integridade do produto inspecionado seja mantida, é necessário adotar métodos de inspeção sem contato. Outro ponto importante é que as tolerâncias de qualidade têm se intensificado e o nível de exigência também por consequência; acreditamos que os sensores de posicionamento à laser conseguem atender todos esses requisitos e, portanto, apresentam o maior potencial de crescimento”, antecipa. O Supervisor de Marketing de Produto conta que a empresa sempre teve como parte da cultura de crescimento, o forte investimento em desenvolvimento de produtos baseado na demanda de mercado. “Quando estamos nos referindo ao dimensionamento de aplicações, o fator principal para o atendimento da solução é a estabilidade da detecção, antes de tudo. Sem isso, não é possível fazer uma medição ou detecção consistente, por exemplo, e como consequência, todas as respostas e sinais estarão comprometidos. Isso é de extrema importância para os clientes, uma vez que essa garantia traz segurança nas aplicações e não limita o processo de realizar as inspeções e detecções necessárias. Se caso o cliente possuir uma alteração no material ou nas peças, podemos afirmar inicialmente que a solução continuará estável. A cor do alvo a ser inspecionado e o material são os maiores influenciadores da estabilidade da detecção. Sendo assim, um grande diferencial nos sensores a laser Keyence é a tecnologia de adaptação automática da potência do feixe de laser. Com isso, conseguimos garantir que o sensor fará a detecção de forma estável se adaptando a cada caso não importando o material ou cor da peça”, demonstra.

Moutinho da OMRON assegura que as soluções voltadas para IoT e Indústria 4.0 tendem a ter maior crescimento nos próximos anos, e a implementação de dispositivos inteligentes e integrados, como os sensores em rede IO-Link, será cada vez maior. “Outras aplicações voltadas para segmentos específicos como, por exemplo, a serialização e a rastreabilidade, também terão forte crescimento nos próximos anos. Com isso, os sensores baseados em imagem, como os sistemas de visão, terão grande crescimento devido à possibilidade de customização e por atenderem às necessidades de aplicação como, por exemplo, a rastreabilidade da cadeia de produção e fornecimento, através de identificação de QR Code, leitura de caracteres (datas de fabricação e validade, lote) do produto, além da inspeção de qualidade de um produto que pode ser desenvolvida por um sistema de visão”, elucida. A empresa investe 7% do seu faturamento em pesquisa e desenvolvimento. “Atualmente a Omron tem focado no conceito de produtos e soluções integradas, inteligentes e interativas, com integração dos níveis da pirâmide de automação dentro de uma única plataforma (Sysmac), onde os dispositivos de campo e os controladores tem conexão direta com os níveis superiores de automação, como supervisórios, bancos de dados e até os sistemas corporativos (MES – Manufacturing Execution System e ERP – Enterprise Resource Planning)”, relata.

Pela experiência de Miguel Vicente da PEPPERL+FUCHS, atualmente as tecnologias com princípios fotoelétrico laser e de visão por câmera oferecem grande potencial de crescimento devido a maior variedade de produtos que podem atender a uma ampla gama de aplicações, mas alerta que isso depende muito do segmento de mercado e ambiente de instalação. “Os sensores de princípio de proximidade indutivo, por exemplo, também têm se mostrado uma ótima solução e com grande potencial para aplicações em ambientes mais agressivos, onde o posicionamento é angular ou linear em curtas distâncias”, aconselha. A empresa tem desenvolvido sensores de posição baseados em visão por câmera, que permitem o feedback de posicionamento em longas distâncias com várias funções de diagnóstico integradas. “Também lançamos há alguns anos nossos sensores de posição laser com a inovadora Tecnologia PRT (Pulse Ranging Technology), que apresenta grandes vantagens em seu funcionamento comparado a outras tecnologias de medição laser. Estamos trabalhando também em sensores de posicionamento indutivos com comunicação IO-Link, uma interface integrada que permite o acesso remoto aos sensores, onde é possível coletar dados de diagnóstico e operação dos sensores, bem como fazer ajustes e parametrizações sem a necessidade de interromper a operação da máquina ou processo. Além disso, temos o nosso sistema de came eletrônico, baseado em um sensor de posição angular com princípio indutivo e um módulo, onde podemos criar a lógica do came via software. Essa solução especial substitui instalações de came mecânico complexas, reduzindo tempo de instalação provendo redução de custo com usinagem de peças, componentes e manutenção”, pormenoriza.

O extenso trabalho da Markets and Markets sobre Sensores de Posição incluiu as regiões da América do Norte, Europa, Ásia Pacífico e Resto do Mundo, no qual estão representados América do Sul, Leste Europeu e África. Naturalmente, os primeiros três mercados regem grande parte dos negócios em todo o mundo. Contudo, os números sugerem que uma boa fatia desse volume está garantida para aplicações em automação industrial.

Sílvia Bruin Pereira – Editora – REVISTA

BALLUFF
Transdutor Linear com interface IO-Link mede posicionamento com resolução de até 5 micrometros

Empresa alemã, que atua na área de sensores de alta qualidade, sistemas e soluções customizadas, oferece produto que pode ser utilizado em diversos tipos de automação industrial.

Desenvolvido pela empresa alemã Balluff, que atua na área de sensores de alta qualidade, sistemas e soluções customizadas, o Transdutor Linear de posição visa medir com precisão a posição dos cilindros hidráulicos. Esse já consolidado produto Balluff, agora contará com a tecnologia IO-Link, que permite a rápida parametrização e ou troca, eliminando a necessidade de cabos blindados e multivias é ideal para indústrias de processo em geral.

O sensor mede precisamente o posicionamento com resolução de até 5 micrometros, realiza a medição simultânea de posição e velocidade em um único sistema. E devido a interface IO-Link o Transdutor Linear possui rápido tempo de atualização e transmissão de dados, isso significa economia de tempo e configuração customizada de acordo com a necessidade dentre as mais diversas aplicações.
A ausência de contato o deixa livre de desgaste, aumentando a vida útil do transdutor que por ser feito em material resistente pode ser instalado em ambientes hostis.

O Transdutor Linear pode ser utilizado em diversos tipos de automação industrial, é adequado para processos que necessitam identificar com precisão a posição dos cilindros hidráulicos, o que o torna ideal para as áreas das indústrias de processos, como as de bens de consumo e produtos intermediários.

www.balluff.com/local/br/home/

KEYENCE


Keyence – Sensores a laser de posição – Série IL

Os sensores a laser da Série IL tem como princípio de funcionamento a triangulação da luz, utilizando o receptor CSMOS, na qual é feito o cálculo do ângulo do laser refletido emitido pela cabeça sensora, podendo identificar variações na posição e altura independentemente das condições da superfície.

Com isso, pode ser utilizado em: detecções de variação da posição; m edição de altura; medição de espessura.
Além disso, considerando sua repetibilidade na medição de até 0,001mm e distâncias de detecção que podem variar entre 20 mm até 1000 mm, independente da cor ou formato da peça.

Possuindo um controlador de rápido acesso e fácil visualização do valor medido em tempo real, a série IL disponibiliza todos os tipo de interface de acordo com as exigências do mercado, tais como, saída analógica, saída digital e protocolos de comunicação compatíveis com qualquer equipamento de uso industrial.

www.keyence.com.br

PEPPERL+FUCHS

Sistemas para controle de posicionamento absoluto linear

A Pepperl+Fuchs é líder no fornecimento de produtos e tecnologias para Automação de Fábrica e possui um amplo know-how e uma grande variedade de soluções e tecnologias em sensores de posicionamento.

Um feedback de posicionamento preciso é indispensável em diversos processos industriais. Dependendo da aplicação, há a necessidade de monitorar alvos que se movimentam em cursos lineares ou angulares como, por exemplo, verificar o ângulo de abertura de uma válvula de processo ou monitorar a posição de um carro num sistema transportador aéreo, em setores de armazenamento e transporte de materiais.

Os sistemas para controle de posicionamento absoluto linear da Pepperl+Fuchs utilizam a tecnologia ótica para fornecer um feedback do posicionamento com precisão milimétrica para uma ampla variedade de aplicações.

Os sistemas WCS/PCV identificam fitas ou faixas codificadas a fim de determinar a posição em sistemas transportadores. Em ambos os sistemas, a medição é feita sem contato, sendo totalmente livre de desgastes mecânicos. Esses sistemas são capazes de se comunicar com as principais interfaces e protocolos de rede presentes na indústria, como RS-485, SSI, PROFIBUS-DP, PROFINET, DeviceNet, Ethernet/IP, CANOpen, entre outros.

Sistema WCS: Possui um sistema de detecção ótico através de LEDs infravermelhos para identificar em um trilho de referência um código exclusivo. Possui uma resolução de +/- 0.4 mm e pode ser aplicado em trajetos de até 325 m.

Sistema PCV: Identifica códigos Data Matrix impressos em fitas usando uma tecnologia de câmera 2-D. É possível obter o valor da posição contínua em até 10 km, com resolução de +/- 0.1 mm. Ambos os sistemas oferecem uma velocidade de leitura de até 12 m/s e um rápido tempo de resposta. A cabeça de leitura Utiliza uma câmera 2-D sem contato e com iluminação integrada para ler e decodificar os códigos Data Matrix de posição impressos em uma fita autoadesiva. Diferentemente dos sistemas similares com feixes laser, a câmera PCV pode fazer a leitura em trajetos com curvas mais fechadas, bem como trajetos com alguns aclives e declives. É possível atingir uma velocidade máxima de 12.5 m/s. Além disso, estão disponíveis através dos protocolos de rede SSI, PROFINET, CANOpen, Ethernet/IP, PROFIBUS DP e RS-485, sem a necessidade de um módulo de interface externo.

Sistema PGV: É direcionado para o controle de veículos autoguiados (AGVs), sendo capaz de detectar fitas ou linhas coloridas em um percurso, além de ler códigos Data Matrix para tomadas de decisão e controle de posicionamento absoluto ao longo do caminho do AGV. O sistema de posicionamento PGV para veículos autoguiados (AGVs) é o único que oferece a combinação de navegação, identificação e feedback da posição absoluta num único dispositivo. O PGV utiliza uma câmera 2-D para fazer a leitura de fitas coloridas que demarcam o trajeto do AGV no piso, além da leitura de códigos Data Matrix para tomada de decisão ou controle de posicionamento absoluto quando necessário ao longo do trajeto. As informações de posição X e Y em relação as fitas, velocidade, ângulo de curvatura do veículo e o status da operação são controladas com precisão durante todo o tempo.

Cabeças de Leitura WCS2B e WCS3B: A WCS2B possui uma ranhura de 10 mm de largura. A proximidade dos LEDs emissores e receptores torna o WCS2B a melhor escolha para ambientes com muita sujeira como instalações de galvanização, fundições e siderúrgicas. A WCS3B possui uma ranhura de 31 mm de largura e, com isso, oferece uma maior tolerância em relação ao alinhamento se comparada a WCS2B, em contrapartida fica mais suscetível ao acúmulo de sujeiras nas lentes em ambientes mais agressivos. Os sistemas WCS3B são ideais para monitorar transportadores aéreos ou no piso, equipamentos de estoques automatizados e elevadores industriais.

www.pepperl-fuchs.com.br

OMRON

Levando mais inteligência para os sensores no chão de fábrica

Usando a tecnologia I/O Link para ampliar os horizontes no controle e máquinas: detecção de funcionamento anormal; monitoração de status, para manutenção preditiva; identifi¬cação individual, para diminuição no tempo de comissionamento.

O I/O Link é um protocolo de comunicação aberto, padronizado pela IEC 61131-9 para integração de dispositivos de I/O (sensores e atuadores). Esse padrão de comunicação permite, não apenas a troca de sinais On/Off entre os sensores/atuadores e os dispositivos de interface de I/O, como também a troca de informações com o controlador. Com essas informações podemos monitorar status de um sensor, situações anormais de operação (sujeira na lente de um sensor fotoelétrico, por exemplo), contribuindo para uma operação mais estável, melhorando os processos de manutenção e comissionamento. Com essa tecnologia, conseguimos uma total visibilidade e integração de uma automação, desde o chão de fábrica até os níveis mais altos da pirâmide de automação.

Respondendo ao desenvolvimento global – Todos os sensores IO-Link possuem um arquivo IODD (IO Data Description), que descrevem qual o tipo de instrumento eles são e quais são seus parâmetros. Os arquivos IODD são globais e, portanto, os sensores IO-Link podem ser utilizados da mesma maneira com qualquer fabricante.

Comunicação de sinais On/Off e dados – O IO-Link pode enviar e receber informações em ambas as direções e não apenas sinais de On/Off, mas também informações do sensor. A comunicação IO-Link possui três velocidades (Baud Rate): COM1, COM2 e COM3. Os componentes em IO-Link da Omron são compatíveis com COM2 e COM3, capazes de alta velocidade de troca de dados.

Monitoramento de dados/entradas – Um mestre IO-Link possui múltiplas portas e um sensor IO-Link pode ser conectado a cada uma delas. Ao contrário de algumas redes de campo, a comunicação IO-Link é de um para um.

Possibilidade de misturar sensores IO-Link e sensores padrões.

Conexão de sensores IO-Link ou sensores comuns em um mesmo mestre IO-Link.

www.industrial.omron.com.br

Sílvia Bruin Pereira – Editora – REVISTA

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