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Industrielle Automation 5/2019

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Industrielle Automation 5/2019

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK I TITEL Stephan Hoffmann bringt uns die Welt der Laserscanner und Radarsensoren näher und erläutert, warum der Systemgedanke so wichtig ist Herr Hoffmann, Sie betreuen die Produktbereiche Laserscanner und Radarsensoren bei Pilz. Beginnen wir mit den Sicherheits- Laserscannern, die heute in einer modernen Produktion nicht fehlen sollten. Für welchen Zweck kommen Laserscanner sinnvollerweise zum Einsatz? Laserscanner werden in ganz unterschiedlichen Applikationen eingesetzt. Das kann eine Bereichsabsicherung mit stationärer oder dynamischer Gefahrenbereichs- Umschaltung sein. In statischen Applikationen können Laserscanner auch als Zutrittskontrolle vertikal montiert werden. Darüber hinaus haben Laserscanner eine enorme Verbreitung im Bereich der fahrerlosen Transportfahrzeuge (FTF). Sie dienen hier der Absicherung des Schutzraumes vor einem sich bewegenden Vehikel und verhindern, dass ein automatisiert fahrendes Fahrzeug einen Menschen verletzt, oder gegen ein Hindernis fährt. Eine 2-dimensionale Messung vermittelt ein sicheres Gefühl. Aber wie gestaltet sich hierbei die Konfiguration? Ist diese nicht entsprechend aufwändig? Die Frage ist berechtigt. Die Konfiguration eines Laserscanners sollte so einfach wie möglich sein. Andererseits sind komplexe Berechnungen erforderlich, betrachten wir beispielsweise die Schutzraumform und -größe. Abhängig von Reaktionszeiten können Schutzfelder variieren, die dementsprechend mit einbezogen werden müssen. Das erfordert Know-how und wird daher vom Designer der Applikation unter Berücksichtigung der Safety- Betrachtung berechnet. Die passenden Schutzfelder werden anschließend in einem Tool parametriert. Unser Tool ist hier sehr komfortabel: Per drag-and-drop lassen sich mit verschiedenen geometrischen Figuren in einem Editor Schutzräume definieren. Und das sogar für mehrere Scanner, die in Reihe geschaltet werden. Ist die Berechnung durchgeführt, erfordert die weitere Bedienung keine besonderen Fähigkeiten. Unsere Software bietet also beste Hilfestellung und ein Höchstmaß an Komfort, gewährleistet aber auch die nötige Sicherheit. Das Portfolio der Sicherheits-Laserscanner wurde in diesem Jahr erweitert. Wie sehen die wesentlichen Neuerungen aus? Nachdem wir 2018 unseren ersten Laserscanner auf den Markt gebracht haben, sind wir nun besonders stolz, schon die nächste Generation präsentieren zu können. Zu den wesentlichen Neuerungen zählen die Möglichkeit vertikale Applikationen abzusichern und einen Master/Slave- Betrieb zu ermöglichen, das heißt es können bis zu vier Scanner in Reihe angeschlossen werden. Darüber hinaus wurde die Auflösung auf 40 Millimeter optimiert. Zu einer höheren Flexibilität führt die Anzahl parametrierbarer Konfigurations-Sets. Aktuell können bis zu zehn unterschiedliche Sets definiert werden, die jeweils aus mehreren Schutz- und Warnzonen in verschiedensten Formen bestehen. Mit der neuen Generation sind wir zudem in der Lage, Messdaten ausgeben zu können – ein besonderes Feature, wenn wir an Measurement Data, also die Datenausgabe, denken, welche auch über ROS bereitgestellt werden können. Measurement Data ist ein gutes Stichwort. Wie könnten die gewonnenen Messdaten dem Anwender von Nutzen sein? Der Scanner auf einem fahrerlosen Transportsystem (FTS) erfasst Messdaten von seiner Umgebung. Mit diesen Daten können über sogenannte Slam-Algorithmen ein Abbild, eine Karte der Umgebung erstellt werden. Mit entsprechenden Abstandsinformationen ist ein FTS damit in der Lage, sich zu orientieren und „weiß“, wo es sich auf der Karte gerade befindet. Die Daten bilden also ein Koordinatensystem, das zur Navigation genutzt werden kann. Konkret geht es hierbei um eine optimierte Wegeplanung, um Flottenmanagement und um die Vermeidung von Kollisionen mit anderen Transportsystemen. Pilz bietet neu im Portfolio nun auch die Möglichkeit der Schutzraumüberwachung mit Radartechnologie an. Welche Anwendungen werden damit adressiert? Radarsensoren sind neu bei uns im Portfolio und bilden eine Ergänzung zu unseren bestehenden Sicherheits-Produkten. Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo klassische optische Sensoren an ihre Grenzen stoßen. Das ist der Fall, wenn optische Systeme aufgrund von Umweltbedingungen wie Reflexion, Staub, Wasserdampf, Aerosole oder Schmutz Einbußen hinnehmen müssen. Hier spielen radarbasierte Systeme ihre Stärken aus, denn sie durchdringen die meisten Materialien, außer Metall und Wasser. Sie kommen unter anderem in der Holzindustrie, in Lackieranlagen, in Kühlhäusern, in 12 INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2015

TITEL I SENSORIK UND MESSTECHNIK 02 02 Das Anwendungsspektrum des flexibel konfigurierbaren Sicherheits-Laserscanners PSENscan reicht von einer stationären Flächenüberwachung, über Fahrerlose Transportsysteme (FTS), bis hin zur Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) 03 Die weltweit erste sichere Radarsystem- Lösung erweitert den Bereich der sicheren Sensorik PSEN von Pilz 03 Gießereien oder in Schüttguthäfen zum Einsatz. Das LBK-Radarsystem ist vergleichsweise jung am Markt. Wie weit dehnen Sie sprachlich und gedanklich eine Start-up- Phase aus? Unsere Lösung besteht aus dem sicheren Radarsystem „LBK System“ von Inxpect S.p.A. und unserer konfigurierbaren Kleinsteuerung PNOZmulti 2. Aktuell haben bereits einige Applikationen unterstützt und gelöst. In den nächsten Jahren werden noch viele hinzukommen, davon bin ich überzeugt. Es ist uns aber auch bewusst, dass wir hier noch viele Erfahrungen machen werden, die dann zu den bereits geplanten nächsten Schritten in weiterführende Produktideen etc. einfließen werden. Für welche Applikationen eignen sich Scanner und Lichtgitter, wann spielt Radar seine Stärken aus? Wie bei jedem System gibt es Vor- und Nachteile. Immer dann, wenn ich mit optischen Verfahren gut arbeiten kann und eine saubere Maschinenumgebung vorfinde, sind Scanner oder Lichtgitter eine sehr gute Wahl. Sie sind präziser in der Kantenschärfe und können ein Schutzfeld präziser definieren als ein Radarsystem. Radar erreicht nicht die Auflösung, nicht die Kantenschärfe am Rand des Schutzfeldes, und hat unter Umständen auch eine längere Response-Zeit von circa 100 ms verglichen mit dem Scanner, der mit 62 ms auskommt. Diese Unterschiede liegen im Messprinzip begründet. Ein Laserscanner arbeitet mit reflektiertem Laser-Licht, ganz präzise und erkennt scharfe Kanten. Ein Radar arbeitet mit reflektierter elektromagnetischer Energie im zweistelligen Gigaherzbereich. Wir Menschen müssen bei diesem Messprinzip umdenken, denn man sieht bei Radar-Messungen im übertragenen Sinne nicht mit den Augen, son- dern mit dieser reflektierten Energie. Beiden Systemen liegen unterschiedliche Messprinzipien zugrunde: Der Laserscanner detektiert statische Hindernisse, wohingegen das Radarsystem auf Bewegung reagiert. Dabei ist es im Wesentlichen so, dass der Scanner jegliche Art von Gegenstand erfasst, während Radar materialspezifisch Objekte – Wasser und Metall – erkennt. Im Vergleich zu einem Laserscanner, der ja nur eine Fläche überwacht, kann mit einem Radarsystem ein Volumen überwacht werden, zum Beispiel ein Raum. Die geringere Kantenschärfe an den Rändern des Schutzfeldes beim radargestützten System kann gege - benenfalls zu Fehlabschaltungen führen. Dies kann beim Laserscanner zum Beispiel durch Staub in der Luft geschehen. Man muss also immer die Applikation exakt betrachten und sich dann für das passende Messsystem entscheiden. Das Radarsystem ist modular ausgelegt. Welche Vorteile ergeben sich dadurch? Anwender können mit unserem Radarsystem bis zu sechs Sensoren in Reihe schalten und damit maximal 4 × 15 Meter abdecken. Der tatsächliche Schutzraum des Systems ist dabei abhängig von der Anordnung, Installationshöhe und Neigung, horizontal oder vertikal, der Sensoren. Die Auswahl und Konfiguration erfolgt auch hier durch einen Konfigurator. So lassen sich flexible Formen des Schutzbereichs erstellen. Diese Skalierbarkeit bietet dem Konstrukteur und dem Anwender Vorteile. Denn er muss nur so viel Messtechnik einsetzen, wie die Applikation tatsächlich erfordert. Über diese Skalierbarkeit und den modularen Aufbau kann das Sicherheitssystem auf das erforderliche Maß angepasst und exakt dimensioniert werden. Dazu kommt: Mit der Kleinsteuerung PNOZmulti 2 bieten wir dem Kunden eine Die Konfiguration eines Laserscanners sollte so einfach wie möglich sein Stephan Hoffmann, Product Management Scanner PSENscan und Radarsensor Komplettlösung mit der passenden Sicherheitssteuerung. Wie sieht die Zukunft der Radar- Technologie bei Pilz aus? Wie alles, sind auch die Radarsysteme im Fluss. Im Safety-Bereich handelt es sich noch um eine ganz junge Technologie. Ein erstes System ist am Markt erhältlich. Und natürlich wird unsere Radarsystem- Lösung weiterentwickelt. Sie dürfen also auf weitere Ausprägungen und Features gespannt sein, die die Erweiterung von Anwendungsbereichen und Ausweitung auf andere Branchen ermöglichen. Bilder: Pilz GmbH & Co. KG www.pilz.com INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2019 13

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