Pepperl+Fuchs R2000: 360°-Kollisionsschutz auf Tuchfühlung

Kollisionen können in der Intralogistik zu beträchtlichen Sachschäden führen. Die große Wirkung entsteht meist aus kleinen Ursachen wie defekten Paletten oder herausragenden Teilen bei der automatischen Fachbelegung im Hochregallager. Der 2D-Laserscanner R2000 Detection nutzt eine neuartige Kombination von Pulse Ranging Technology und rotierendem Messmodul, um Kollisionen zu verhindern und definierte Bereiche zuverlässig zu überwachen. Dank Rotation auf einer starren Achse erreicht er eine 360°-Messung praktisch ohne Winkelabweichung. Er kann besonders nah an die Überwachungsebene heranfahren und erkennt auch kleinste Objekte und Kanten. In bestehende Anlagen lässt er sich ohne großen Programmieraufwand integrieren.

Neben dem Kollisionsschutz gehören die Bereichsüberwachung etwa bei fahrerlosen Transportfahrzeugen oder das Erkennen von Objekten dicht an einer Oberfläche zu den typischen Aufgaben von 2D-Laserscannern. In der Regel werden dafür indirekte Messmethoden wie die Phasenkorrelation verwendet, die ihre Ergebnisse erst nach einem Zwischenschritt erreichen. Der R2000 Detection von Pepperl+Fuchs misst dagegen direkt mit einem echten Lichtlaufzeitverfahren, der Pulse Ranging Technology (PRT). Seine Laserdiode gibt einzelne Lichtimpulse mit einem Strahldurchmesser von nur wenigen Millimetern ab. Aus deren Reflexionszeit berechnet der Scanner die genaue Entfernung der Zielpunkte. Die Pulse besitzen im Vergleich zu Dauerlicht eine bis zu tausendfach höhere Energiedichte und liefern entsprechend klare und genaue Signale, selbst bei starkem Fremdlicht und dunklen, schlecht reflektierenden Zielobjekten. Auf natürliche Oberflächen beträgt die Reichweite des Geräts 10 m, bei Einsatz von Reflektoren sogar 30 m.

Der R2000 Detection verbindet die Vorteile der Pulse Ranging Technology mit einem rotierenden 360°-Messmodul. Dieses kreist auf einer starren Achse und schafft damit eine völlig plane Scanebene, die praktisch keine Winkelabweichung aufweist. Die eigens entwickelte Spiegeloptik kommt ganz ohne Linsenoptik mit bewegten Spiegeln aus. Letztere sind bei herkömmlichen rotierenden Sensoren die Quelle einer unvermeidlichen Winkelabweichung und der eingeschränkten Genauigkeit der Signale. Der Sensor erreicht neben der vollständigen Rundumsicht auch eine Winkelauflösung von bis zu 0,071°. Seine Drehfrequenz kann bis 30 Hz, die Messrate bis 54 kHz reichen. Damit erkennt er auch bewegte Objekte und sehr kleine Gegenstände wie dünne Drähte zuverlässig. In einer Entfernung von fünf Metern beträgt die Auflösung immer noch etwa sieben Millimeter.

Überwachungsfelder intuitiv festlegen

Die integrierte Auswerteeinheit des R2000 Detection erlaubt es, die Messdaten ohne Umweg zu nutzen. Sie stellt die Ergebnisse an bis zu vier Schaltausgängen im Format Ja/Nein oder Gut/Schlecht zur Verfügung. Diese binären Schaltsignale können in jeder beliebigen Steuerung oder von anderen dezentralen intelligenten Automatisierungskomponenten weiterverarbeitet werden. Eine aufwendige Programmierung ist dafür nicht nötig. Mit einem Device Type Manager (DTM) definiert man die Überwachungsfelder grafisch und intuitiv. Das kann etwa im Rahmen einer FDT-Applikation wie PACTware geschehen. Die Felder können beliebige Formen haben, jeder Raum oder Teilbereich lässt sich einschließlich seiner Einrichtungsgegenstände darstellen. So kann man etwa eine Halle mit Blumenkübeln, Aufzugskabinen, Abstell- oder Lagerflächen, Schleusen und Möbeln nach Wunsch problemlos einteilen und erfassen. Bis zu vier Felder können rundum mit 360° oder einem kleineren Winkelbereich überwacht werden.

Kommunikation durch logisch verknüpfte I/O-Ports

Der Scanner vergleicht fortlaufend die Messdaten und die definierten Überwachungsfelder. Bemerkt er Abweichungen oder eindringende Gegenstände, gibt er das passende Schaltsignal. Felder und Eingänge lassen sich logisch nahezu beliebig mit den Ausgängen verknüpfen. Damit kann das Gerät auch einfache flexible Steuerungsfunktionen übernehmen. Über einen als Eingang konfigurierten I/O-Port kann man es zum Beispiel ferngesteuert aktivieren oder zeitweise abschalten, etwa um Be- und Entladungsvorgänge zu ermöglichen. Im Kollisionsschutz für fahrerlose Transportsysteme kann es je nach Tempo zwischen verschieden großen Überwachungsfeldern umschalten: Bei Fahrgeschwindigkeit ist es groß, um das Fahrzeug vor einem Hindernis rechtzeitig zu stoppen, beim Rangieren wird ein kleineres Feld gewählt. Ein interaktives Rundum-Display und die Möglichkeit, die wichtigen Parameter direkt am Gerät einzustellen, machen die Inbetriebnahme des Laserscanners sehr einfach. Ein PC oder Notebook wird in diesem Fall nicht benötigt. Das Display kann beliebige Meldungen wie Status-, Warn- oder Diagnosemeldungen in Text- oder Grafikformat anzeigen.

Das Gerät sendet sichtbares Rotlicht aus und lässt sich anhand des deutlich erkennbaren Messstrahls ohne Hilfsmittel ausrichten. Spezielle Augenschutzmaßnahmen sind nicht nötig, der Scanner gehört zur Laserklasse 1. Der Messstrahl tritt unmittelbar unter der Abdeckung aus. Deshalb kann er nur wenige Millimeter von der zu überwachenden Ebene entfernt platziert werden. Die Ausrichtung ist frei wählbar, auch über Kopf und dicht an Böden oder Oberflächen. Dank seiner kompakten Bauweise findet der R2000 Detection auch in beengten Verhältnissen genügend Platz.

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