Sicherer Scout für FTS

Technik

Scanner - Sicherheits-Laserscanner mit integrierter Navigations-Unterstützung navigieren und positionieren mobile Roboter und schützen in deren Umfeld Menschen.

08. November 2010

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) zur Beförderung oder zum Ein- und Auslagern von Stück- und Schüttgütern gelten unter den automatisierten Transportsystemen als flexibelste Lösung. Und das nicht zuletzt dank ihrer Anpassbarkeit an die jeweiligen räumlichen Gegebenheiten. Längst fahren FTS frei von Induktionsschleifen und ohne Magnetpunktführung, sondern sie orientieren sich stattdessen über optische Navigationssysteme. Die Flotten werden kleiner, die Fahrzeuge intelligenter, mitfahrende Sensorik zur Positionierung erlaubt die Speicherung und Verarbeitung aller anfallenden Daten im Fahrzeug.

Gleichzeitig ist der Einsatz von FTS mit der Absicherung von Fahrzeugen, Fahrwegen und Personen im Anlagenumfeld verbunden. Die am meisten verbreitete Technologie dabei sind sicherheitsgerichtete Laserscanner. Sie sind im Gegensatz zu Bumpern und Schaltleisten nicht nur Platz sparend und wartungsarm, sondern können über die aktive Erfassung ihrer Umgebung ihre Schutzfelder flexibel gestalten, etwa in Kurven, engen Durchfahrten oder beim Andocken.

Sick ist schon seit dem Jahr 2000 im Bereich der Lasernavigation aktiv. Unter dem Slogan »Keine Unfälle mit FTS« hatte das Unternehmen im sogenannten Book of Ideas einen ersten Ansatz vorgestellt, wie sich Fahrzeugsicherheit und Fahrzeugnavigation per Laser gewinnbringend kombinieren lassen – denn beide Systeme benötigen zum Großteil die gleichen Informationen über ihr Umfeld.

Mit den Sicherheits-Laserscannern der Baureihen S300 und S3000 mit Contour Measurement & Safety-Technologie (CMS) und der gleichzeitigen Übernahme absichernder und navigationsunterstützender Funktionen ist jetzt die nächste Integrationsstufe erreicht. Das 2-in-1-Konzept der CMS-Sensoren mit standardmäßigem Inkrementalgeber-Anschluss ist montagefreundlich und braucht wenig Platz. Für Fahrzeughersteller und Systemintegratoren sind die Laserscanner aber auch steuerungstechnisch leicht zu integrieren, da sie nur vorverarbeitete und individuell konfigurierbare Messdaten ausgeben.

Eines der neuesten FTS ist der modulare Picking Robot mit integrierter Gebäudenavigation von Kokeisl, einem Anbieter von Schüttgut-Kommissionier- und -Dosieranlagen, innerbetrieblichen Logistiklösungen und FTS mit Sitz im schweizerischen Schönenwerd. In der Schüttgutindustrie übernehmen die Fahrzeuge vollautomatisch Transporte zwischen Wareneingang, Lager, Mischerei, Produktion und Warenausgang. Ein modulares Baukastensystem erlaubt diverse Fahrzeugvarianten wie Stapler mit Hochhubmasten bis 5,5 Meter, Niederhubfahrzeuge und solche mit Schleppanbauten bis maximal vier Tonnen. Sie enthalten passende Lastaufnahmen, integrierte Dosierwaagen und individuell ausgelegte Antriebstechnik.

Um autonom zu sein, muss sich der Picking Robot schnell und flexibel durch den Produktionsbetrieb bewegen, frei navigieren und sich verändernden Prozessen und Gegebenheiten anpassen. Auf Basis der konturmessenden Sicherheits-Laserscanner S300 CMS von Sick entstand das Navigations-system ANT von Bluebotics, das in dem mobilen Roboter Anwendung findet. Über die Scanner-Messdaten erfasst es automatisch die Umgebung und passt sich plötzlichen Veränderungen schnell an. Das Fahrzeug braucht weder vorgezeichnete Routen noch spezielle Landmarken.

»Dank unserer Schlüsselkomponenten in der Dosiertechnik sowie unserem Picking Robot definieren wir die innerbetriebliche Logistik mit fahrerlosen Fahrzeugen neu«, sagt Daniel Testi, CEO von Kokeisl. »Zum ersten Mal orientiert sich ein Fahrzeug ausschließlich mit Hilfe der Daten, die seine Sicherheitssensoren aufnehmen und übermitteln.« Durch das 2-in-1-Konzept aus Sicherheit und Navigationsunterstützung sei der S300 CMS der ideale Sensor. Er erfüllt die sicherheitstechnischen Anforderungen des Performance Level d nach EN ISO 13849 sowie SIL2 nach IEC 61508 und entspricht mit Typ 3 nach IEC 61496 den Anforderungen an optoelektronische Schutzeinrichtungen für diesen Einsatzzweck.

Der S300 Professional CMS verfügt über eine Reichweite von zwei Metern und bietet vier programmierbare und im Betrieb automatisch umschaltende Schutzfeldsätze. Damit eignet er sich für kleine Transportfahrzeuge und Serviceroboter. Bei komplexeren Anforderungen an die berührungslose Absicherung wie es beim Picking Robot der Fall ist, bietet der S300 Expert CMS vier weitere Feldsätze, bestehend aus je einem Schutz- und einem Warnfeld. Mit diesen insgesamt acht Warn- und Schutzfeldern sind mehrere Überwachungsrichtungen, schwierige Kurvengeometrien oder unterschiedliche Geschwindigkeiten präziser und prozesseffizienter umzusetzen.

Auf den Kokeisl-FTS kommen jeweils zwei Sicherheits-Laserscanner zum Einsatz. Diagonal zueinander installiert ermöglichen sie durch ihren 270-Grad-Scanwinkel rundherum die komplette Front-, Heck- und Seitenüberwachung. Damit ist beim Fahren wie beim Drehen oder Andocken das sichere Erkennen möglicher Kollisionsgefahren mit entsprechenden Auswirkungen auf die Fahrzeugbewegung gewährleistet.

Gleichzeitig zur normengerechten Bereichsüberwachung erfassen die S300 CMS eine Vielzahl von Konturdaten und Messwerten. Sie werden in Form vorverarbeiteter Rohdaten, deren Telegrammaufbau sich individuell definieren lässt, an das ANT-Navigationssystem übergeben. Individuell kann festgelegt werden, ob Messdaten kontinuierlich oder getriggert ausgewertet, die Zustände der statischen Eingänge und der sicheren Ausgänge übertragen und Geschwindigkeits- und Inkrementalgeberwerte Teil des Telegramms sein sollen.

Der Picking Robot bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von maximal 1,5 Metern pro Sekunde und einer Genauigkeit von plus/minus zehn Millimetern durch den Betrieb. Mit Hilfe der Messwert-Telegramme des S300 CMS prüft der Navigationsrechner auf dem Fahrzeug permanent die Umgebung, misst die Abstände zu potenziellen Hindernissen und weiß zu jeder Zeit, wo sich das Gefährt befindet. Dabei erkennt dieses mit Hilfe von Konturmessung und Auswertung im Navigationssystem Gegenstände oder arbeitende Personen und stoppt oder weicht ihnen sicher aus. Zudem passt es die Fahrgeschwindigkeit an die Umgebung an, der Picking Robot muss auch in sensiblen Sicherheitsbereichen darum nicht die Geschwindigkeit verringern oder stoppen.

Der S3000 ist ein weiterer Laserscanner im Programm von Sick. Mit acht programmierbaren Warn- und Schutzfeldern sowie abgestuften Reichweiten von vier, 5,5 und sieben Metern hat er sich bei der Absicherung großer und oftmals schneller FTS bewährt. Zusammen mit der Sicherheitssteuerung Flexi Soft, die über die sichere Datenschnittstelle EFI (Enhanced Functional Interface) mit den Sensoren kommuniziert, bietet Sick eine hoch verfügbare und wirtschaftliche Komplettlösung für die Absicherung von automatisierten Fahrzeugen.

Ebenfalls im Programm von Sick: der Navigationssensor NAV300, der für die Erfassung von natürlichen und künstlichen Landmarken ausgelegt ist. Und nicht zu vergessen: Parametrierbare Encoder für die navigationsunterstützende Wegmessung, Auto ID-Systeme für die Gebinde- und Positions-Identifikation sowie Robust- und Miniatursensorik für die Objektdetektion, die sensorische Komplettlösungen für automatisierte Fahrzeuge aus einer Hand ermöglichen.

Erschienen in Ausgabe: 06/2010