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DER KONSTRUKTEUR 4/2020

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DER KONSTRUKTEUR 4/2020

SICHERHEIT KOMPAKT

SICHERHEIT KOMPAKT VERPACKT PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Autonome Transportfahrzeuge werden immer kleiner, die Anforderungen an ihren sicheren Betrieb jedoch bleiben nach wie vor hoch. Doch wohin mit der Sicherheitssensorik, wenn die Montagesituationen immer enger werden? Ein neuer Sicherheits-Laserscanner passt dank minimierter Baugröße in engste Einbauräume und bietet gleichzeitig maximale Performance. Der Trend bei fahrerlosen Transportfahrzeugen, mobilen Plattformen sowie autonomen Karts und Cobots geht in Richtung immer kompakterer Systeme. Der neue Sicherheits-Laserscanner NanoScan3 bietet hierauf eine Antwort, denn er ist das kompakteste Gerät im Sick-Portfolio – mit der äußerst geringen Sensorhöhe von lediglich 80 mm. Seine smarten Sicherheitsfunktionen, beispielsweise die über Encodersignale dynamisch umschaltbaren Schutzfelder, kombiniert der NanoScan3 mit einer exzellenten Messgenauigkeit. Diese gewährleistet zum einen ein hohes Maß an Detektionssicherheit, zum anderen liefert sie präzise Messdaten über den Abstand und die Richtung von Objekten im Umfeld, die für die Lokalisierung des Fahrzeugs genutzt werden können. Das macht ihn zum multifunktionalen Wegbereiter für innovative Fahrzeugkonzepte. KOMPAKT GEBAUT, OPTISCH ROBUST Der NanoScan3 wurde speziell für eine Intralogistik entwickelt, in der die autonomen Fahrzeuge unterschiedlichster Art immer kleiner, wendiger und vielseitiger werden. Mit seinen Abmessungen von gerade einmal 101 × 101 × 80 mm gehört der 2D-Safety-Sensor zu den kleinsten Sicherheits-Laserscannern seiner Art am Markt. Dadurch passt er selbst in kompakteste Fahrzeugabmessungen beispielsweise von Unterfahr-Plattformen. Gleichzeitig bietet der NanoScan3 einen Scanwinkel von 275° – bei diagonal gegenüberliegender Eckmontage im Fahrzeug lässt sich so eine horizontale 360°-Rundumabsicherung umsetzen. Der NanoScan3 eröffnet zusätzliche konstruktive Freiheitsgrade und unterstützt so innovative Konzepte für kleine autonome Fahrzeuge, Plattformen und Karts. Der neue NanoScan3 ist die konsequente Adaption der Detektionsleistung, der Funktionalität und der Industrietauglichkeit des „großen Bruders“ MicroScan3 an die besonderen integrationstechnischen Anforderungen in autonomen Kleinfahrzeugen. Trotz kompaktester Außenmaße ist es gelungen, die von Sick entwickelte Scantechnologie SafeHDDM in den wesentlich kleineren 2D-Safety- Sensor zu integrieren. Dieses hochauflösende, digitale Verfahren zur sicherheitsgerichteten Zeit- und Abstandsmessung, bei dem mehr als 170 Mal so viele Laserpulse ausgesendet werden, als bei sonst üblichen auf Lichtlaufzeitmessung basierenden Sicherheits- Scannern, bietet gerade in mobilen Applikationen eine Reihe von Vorteilen. So ermöglicht es das Multipuls-Verfahren in Verbindung mit der speziellen, digitalisierten Auswertung, wesentlich stabilere Messwerte zu generieren und somit Personen besonders sicher zu detektieren, ohne von Störsignalen wie beispielsweise Staub und Schmutz überlagert zu werden. Durch ihre SafeHDDM-Scantechnologie erreichen NanoScan3-Laserscanner zudem eine besonders hohe Fremdlichtfestigkeit bis 40 000 Lux. Damit sind sie nahezu unblendbar – weder durch helles Tageslicht, das durch ein offenes Hallentor scheint, noch durch hochfrequente künstliche Umgebungsbeleuchtung, wie sie in vielen Lägern und innerbetrieblichen Transportstrecken üblich ist. Auch andere, direkt in die Optik strahlende Lichtquellen haben keinen Einfluss auf die sichere Detektion von Personen. Höchste optische Robustheit ist also gewährleistet – und damit höchste Zuverlässigkeit bei der Absicherung und Lokalisierung fahrerloser Fahrzeuge. Autor: Patrick Hochleitner, Produktmanager, Global Business Center Industrial Safety, Sick AG, Waldkirch 28 DER KONSTRUKTEUR 2020/04 www.derkonstrukteur.de

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK ABGESTUFTES SENSORKONZEPT … Der Sicherheits-Laserscanner NanoScan3 berücksichtigt mit seinen Varianten Core I/O und Pro I/O unterschiedliche Applikationsanforderungen und Integrationswünsche. So umfasst der Systemumfang von Core I/O zwei konfigurierbare Überwachungsfälle sowie einen OSSD-Ausgang. Für Applikationen mit hoher Dynamik steht der NanoScan3 Pro I/O zur Verfügung. Er bietet bis zu 128 Überwachungsfälle, zwei OSSD-Paare sowie Encodereingänge zur dynamischen Umschaltung von Überwachungsfällen. Damit bietet die Variante Pro I/O vielfältige Möglichkeiten, um autonome Fahrzeuge sicherheits- und leistungstechnisch perfekt in ihr Umfeld zu integrieren. Die Überwachungsfälle können individuell an unterschiedlichste Fahrszenarien angepasst werden, beispielsweise Kurvenfahrten in unterschiedlichen Radien mit und ohne Last, Beschleunigung und Abbremsen, Andocken an Quellen und Senken im Materialfluss, Steigungen und Gefälle der Fahrstrecke oder Durchfahrten durch Tore. Dadurch kann die Produktivität und Verfügbarkeit der Fahrzeuge optimiert werden – bei gleichzeitiger Gewährleistung von Betriebssicherheit in jeder Situation. Das Praktische dabei ist, dass der Nutzer bei der Konfigurierung der Überwachungsfälle mit der lizenzfreien Software Safety Designer jeweils einen „sprechenden Namen“ vergeben kann. Dies vereinfacht wesentlich die Inbetriebnahme wie auch den Service, denn die Programmierung wird einfacher nachvollziehbar. … MIT SMARTEN LEISTUNGSMERKMALEN Ob Core I/O oder Pro I/O – der NanoScan3 weist in beiden Ausführungen eine Reihe weiterer, smarter Merkmale auf. So werden Informationen für die Schnelldiagnose durch Status-LED und ein Display am Sensor visualisiert. Tiefergehende Diagnosedaten werden in der Software Safety Designer angezeigt. Hier ist es auch möglich, bis zu 100 Ereignisse im NanoScan3 zu speichern, zu analysieren und so die Konfiguration zu optimieren. Dadurch wird die Produktivität der Fahrzeuge erhöht – unvorhersehbare Störungen und Ausfallzeiten werden minimiert. Auch die Integration des NanoScan3 in das Fahrzeug gestaltet sich smart – mechanisch wie elektrisch. Ausrichthalterungen und Befestigungswinkel – bei Bedarf mit Schutz der Optikhaube – lösen auch anspruchsvolle Montagesituationen. Als physischen Schnittstellen stehen Micro-USB und Ethernet für die Konfigu­ ration und Diagnose über das Netzwerk zur Verfügung – letztere dient zudem als Messdatenschnittstelle. Sichere lokale I/Os ermöglichen die flexible Integration des NanoScan3 in verschiedene Steuerungswelten. Und sollte einmal ein Sensortausch erforderlich sein, sind alle Einstellungen im Systemstecker des Safety-Scanners vorhanden – einfach auf das neue Gerät aufstecken, und schon ist dieses wieder startklar. INTEGRIERTE LOKALISATION Aus sicherheitstechnischer Sicht ist der NanoScan3 für Schutzfeldreichweiten bis 3 m und Warnfeldreichweiten bis 10 m spezifiziert. Dabei können zwischen 20 und 200 mm acht unterschiedliche Auflösungen konfiguriert werden. Die Scantechnologie safeHDDM kann jedoch noch mehr: sie ist in der Lage, auf Entfernungen bis zu 40 m mit einer Winkelauflösung von 0,17° hochauflösende Messdaten zu generieren. Nach jedem nur 30 ms dauernden Scan stehen 2 160 Messwerte zur Verfügung. Sie liefern exakte Informationen zu Entfernung und Richtung erkannter Konturen, die sich weit vor oder um das Fahrzeug herum befinden. Mithilfe dieser Messdaten lässt sich das Fahrzeug in seinem Einsatzumfeld präzise lokalisieren, beispielsweise durch Nutzung der Lidar-Lokalisierungs-Software LLS, die Sick zusammen mit dem Safety-Sensor als integrationsfertiges Komplettpaket anbietet. Aber auch die Übernahme der Messwerte in Lokalisierungslösungen von Dritten wie Fahrzeugherstellern oder Integratoren ist möglich – hierfür stellt der NanoScan3 die Abstandsund Winkelinformationen als Rohdaten zur Verfügung. Zulassungstechnisch erfüllt der kompakte NanoScan3 nach IEC EN 61496-3, SIL2 nach IEC 61508 bzw. SIL2CL2 nach EN 62061, Kategorie 3 sowie Performance Level d nach EN ISO 13849. Bilder: Sick AG www.sick.com DER SICHERHEITS-LASERSCANNER ERÖFFNET ZUSÄTZLICHE KONSTRUKTIVE FREIHEITSGERADE www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2020/04 29