Informationen aus der Tiefe

Positionssensoren - Positionssensorik bestimmt die Performance automatischer Lagersysteme. Für die Erkennung, Identifizierung oder Distanzmessung sowie zur Datenübertragung ist die Optoelektronik mittlerweile Kerntechnologie geworden.

02. August 2007

In vielen Bereichen moderner Förder- und Lagertechnik ist heute die Automatisierung sehr weit fortgeschritten. Wie von Geisterhand gesteuert, fahren Regalbediengeräte durch die Lagergassen und übernehmen selbstständig die Ein- und Auslagerungen. Die Sensorik nimmt dabei als zentrale Technologie einen entscheidenden Einfluss auf die Performance automatischer Lagersysteme. Sie ermöglicht das Erkennen und Identifizieren von Objekten, dient der Zutritts- und Gefahrstellensicherung und übernimmt auch die Datenübertragung.

Zu den anspruchsvollen Aufgaben gehört ebenso die x-, y- und z-Positionierung im Hochregallager. Mit einer exakten Entfernungsmessung lässt sich beispielsweise die Position des Regalbediengerätes in der Lagergasse bestimmen. Für eine optimale Flächennutzung, besonders in Kleinteilelagern, ermöglichen Fachfeinpositionierungen die millimetergenaue Bestimmung der Regalkoordinaten. Ebenfalls wesentliche Informationen für eine sichere Funktion liefert die »Fachbelegt« Kontrolle.

Zum Teil konträre Eigenschaften

Für die Positionssensorik ergibt sich eine ganze Reihe von Basisanforderungen, die unter den verschiedenen Aspekten des Lebenszyklusses und der unterschiedlichen Lagertypen, wie beispielsweise Behälter- oder Palettenlager, in ihren Ausprägungen und Priorisierungen variieren. Die Auslegung der Sensorik geht maßgeblich in die Performance eines Lagersystems ein. Ein Beispiel ist die generell geforderte Unempfindlichkeit gegen Störeinflüsse, wie Fremdlicht aus der Umgebung oder Falschlicht, etwa von anderen Sensorsystemen, sowie Falschreflexe von spiegelnden Oberflächen oder Reflektoren aus dem Hintergrund. Gleichzeitig wird vor allem in Palettenlagern, wo mehrere Paletten hintereinander stehen, eine hohe Reichweite benötigt. Hier muss der Sensor in doppelter oder sogar dreifacher Tiefe detektieren.

Störunempfindlichkeit und hohe Reichweiten sind jedoch Anforderungen, die aus technischer und physikalischer Sicht in hohem Maß gegenläufig sind. Zur Fremdlichtunterdrückung konträr, weil mit zunehmenden Einbauräumen oder Abständen verbunden, ist die Anforderung nach Erweiterung des Detektionsraumes vom einzelnen Palettenfuß zum gesamten Lagerplatz.

Trends in der Sensorik

Wegen der Vielfältigkeit der in einem Lager mit Sensoren zu lösenden Aufgaben entsteht immer häufiger der Wunsch, mit wenigen Sensorsystemen möglichst viele Anwendungen zu lösen. Das erfordert eine hohe Integration von Sensorfunktionen. Auch für Inbetriebnahmen soll auf separate Systeme verzichtet werden. Außerdem wird eine hohe Integrationsfähigkeit gefordert.

Erhöhte Intelligenz, verbesserte Connectivity und einfacheres Handling als Trends in der Sensorik kommen den Anforderungen der Förder- und Lagertechnik entgegen. Innovative Elektronik verbessert zunehmend die Datenverarbeitungsmöglichkeiten im Sensor. Es wird einfacher, die Sensoren einzurichten und redundante Informationen lassen sich gezielt nutzen. Neben der reinen Nutzinformation detektieren und analysieren die neuen Geräte auch weitere Signale.

Auch die Produkte von Leuze Electronic aus Owen/Teck orientieren an den aktuellen Trends in der Sensorikbranche. Zu den besonderen Eigenschaften gehört die aktive Fremd- und Falschlichtunterdrückung A²LS (Active Ambient Light Suppression). Ein A²LS-Optosensor erkennt das einfallende Störlicht und differenziert zwischen seinem eigenen Sensorsignal und der Störquelle. Mit solchen Sensoren lassen sich auch Applikationen realisieren, bei denen mehrere Sensoren einen gemeinsamen Reflektor nutzen, beispielsweise um Lastpositionen abzufragen.

Im Bereich Connectivity ist eine besonders rasante Entwicklung zu verzeichnen. Datenlichtschranken, die in Lagergassen von Hochregallagern mittlerweile das Kernstück der Datenübertragung bilden, ermöglichen mit einer enormen Reichweite von bis zu 500 Metern eine verschleißfreie Datenübertragung. Die Systeme, die Leuze hier anbietet, verfügen über alle international gängigen Interfaces wie Profibus, Ethernet oder Interbus sowie CANopen oder DeviceNet. Auf diese Weise tragen Sensorsysteme in komplexen Hochregallagern zur reibungslosen Kommunikation und zur einfachen Integration in die Gesamtanlage sowie in übergeordnete Rechnersysteme bei.

Im Fokus der Sensorentwicklung steht ebenfalls ein einfacheres Handling. Durch die Unterstützung der »Bright-Vision-Technologie« von Leuze kann der Anwender die Sensoren ohne großen Aufwand ausrichten: Dies geschieht über einen sehr hellen, gut sichtbaren Lichtfleck und eine komfortable Bedienung durch helle, rundum sichtbare Anzeigedioden.

Spaltkontrollen im Lager

Auch eine grüne LED zur Anzeige der Betriebsbereitschaft oder die Ultra-Lock-Schnellverbindung gehören dazu. Durch ihre hohe Reichweite und ihren sehr gut sichtbaren Lichtfleck sind Lichtschranken mit Bright-Vision-Technologie beispielsweise für Spaltkontrollen in der Lagergasse besonders geeignet.

Auf Detektorseite erhöhen bessere Auflösungen den Informationsgehalt. Tiefeninformationen sind für einen störfreien Betrieb unerlässlich. Heute lassen sich optische Positionssensoren nach der Anzahl ihrer Sende- und Empfangskanäle in vier Klassen einteilen. Für Lichtschranken und Lichttaster ist ein punktförmiger Sendestrahl typisch, der eine Tiefeninformation mit geringer Auflösung bietet. Zudem gibt es messende oder teilweise messende Systeme. Mit ebenfalls einem Sendestrahl bieten diese jedoch Tiefeninformationen mit sehr hoher Auflösung. Bei scannenden Systemen wird durch radiale Anregung von 190 Grad mit einer Auflösung von 0,36 Grad ein Volumenschnitt mit Tiefen- und Flächeninformation in hoher Auflösung ermöglicht. Ergänzend gibt es noch PC-basierende Bildverarbeitungssysteme mit externer Lichtquelle oder so genannte Smartsysteme mit Eigenbeleuchtung. Diese liefern jedoch eine zweidimensionale Fläche ohne Tiefeninformation.

All diese Verfahren werden heute in automatischen Lagern eingesetzt und konkurrieren in ihrer Weiterentwicklung um die Lösung immer komplexerer Applikationen in der Lagertechnik. Sicher ist, dass nur Systeme mit zusätzlicher Tiefeninformation den hohen Ansprüchen der mit starken Störungen und Fremdlichtimpulsen angereicherten Umgebungsszenerie in einem Lager genügen können.

Ulrich Balbach, Leuze Electronic/mk

Fakten:

- Innovative Elektronik verbessert zunehmend die Datenverarbeitungsmöglichkeiten im Sensor. Im Bereich Connectivity ist eine besonders rasante Entwicklung zu verzeichnen.

- Auf Detektorseite erhöhen bessere Auflösungen den Informationsgehalt. Tiefeninformationen sind für einen störfreien Betrieb unerlässlich.

- Nur Systeme mit zusätzlicher Tiefeninformation genügen den hohen Ansprüchen der mit starken Störungen angereicherten Lagerumgebung.

Erschienen in Ausgabe: DIGEST/2007