Suchen

Sensorik Mit Positionssensor das Regalfach im Auge behalten

Autor / Redakteur: Stefan Ambos* / Sariana Kunze

Die Bauart von Paletten- oder Behälterregalen hat sich verändert, aber auch deren Belastung hat zugenommen. Verformungen müssen bei der Positionierung eines Regalbediengeräts exakt berücksichtigt werden. Eine Fachfeinpositionierung mit kamerabasiertem Positionssensor sorgt dabei für geringere Stillstandszeiten.

Firma zum Thema

Ein Positionssensor berücksichtigt bei der Positionierung eines Regalbediengerätes Verformungen von Regalbauteilen genau.
Ein Positionssensor berücksichtigt bei der Positionierung eines Regalbediengerätes Verformungen von Regalbauteilen genau.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Paletten- oder Behälterregale bestehen im Wesentlichen aus vertikalen Stehern und horizontalen Riegeln. In den letzten 20 Jahren haben sich diese Einrichtungen in ihrer Bauart erheblich verändert. Aus Kostengründen wurden vermehrt dünnwandigere Materialien eingesetzt. Die Belastungsmöglichkeiten und die Vielfältigkeit der Anwendungen wurde deutlich größer. Regale werden durch thermische und dynamische Einflüsse zunehmend stärker belastet sowie die Stoßlasten beispielsweise durch die Integration von Shuttle-Systemen erhöht. Die daraus resultierenden Verformungen von Regalbauteilen müssen deshalb bei der Positionierung eines Regalbediengeräts (RBG) genauestens berücksichtigt werden. Zulässige Grenzabweichungen, Verformungen und Freiräume für RBGs, die verstellbare Palettenregale mit einfacher Tiefe bedienen, wurden in der europäischen Norm DIN EN 15620 geregelt. Für die Positionierung des RBGs in X- und Y-Richtung wird in der Regel eine Grob- und eine Feinpositionierung eingesetzt. Für die Grobposition des RBGs kommen z.B. Barcodepositioniersysteme, optische Distanzsensoren mit langer Reichweite oder Inkrementalgeber zum Einsatz. Ist die Grobposition erreicht, übernimmt die Fachfeinpositionierung das zielgenaue Anfahren des RBGs an seine Endposition. Auf dem Lastaufnahmemittel des RBGs werden mindestens zwei optische Reflexionstaster je Positionierrichtung montiert – für die X- und Y-Richtung also mindestens vier Taster. Ohne Objekterkennung sind die Ausgänge der Taster AUS. Detektiert ein Taster die Kante eines Stehers oder eines Riegels, ändert sich der Ausgangszustand und der Sensorausgang zeigt EIN. Mithilfe eines Signalzustands kann zum einen die Bewegungsrichtung des RBGs erkannt werden, zum anderen die gewünschte Zielposition, bezogen auf die Kante, errechnet werden.

Bildergalerie

Nachteile von binären Sensoren

Die Lösung mit binären Sensoren hat eine Reihe von Nachteilen. So ist z. B. der auf dem Lastaufnahmemittel zur Verfügung stehende Platz äußerst begrenzt, da oft zusätzliche Sensoren montiert sind – beispielsweise für die Fachbelegt-Kontrolle, die Durchschubüberwachung oder für Überstandskontrollen. Zudem können Reflexionstaster relativ leicht Fehlschaltungen infolge von glänzenden Profiloberflächen, unerwünschten Reflexionssignalen von Kanten im Hintergrund oder durch Fremdlichteinwirkung erzeugen. Dadurch entstehen Stillstandszeiten, die eine geringere Anzahl an Ein-/ Auslagerungsvorgängen zur Folge haben. Der größte Nachteil aber ist die aufwändige Ausrichtung der binären Sensoren - sowohl bei der Einrichtung als auch im Betrieb - sodass alle Lagerpositionen mit der erforderlichen Genauigkeit angefahren werden. Hierzu benötigt es geschultes Fachpersonal. Hinzu kommt, dass ein binärer Sensor keine weiteren Zustandsinformationen, z. B. hinsichtlich Funktionsreserve oder Sensorstatus, liefert.

Alternativen für die Fachfeinpositionierung

Leuze Electronic bietet mit dem IPS 200i einen kleinen kamerabasierten Sensor mit Schutzart IP 65 für die Fachfeinpositionierung von Regalbediengeräten. Er ermöglicht eine einfache und schnelle Inbetriebnahme sowie Bedienung. Das webbasierte, mehrsprachig verfügbare Konfigurationstool mit einem benutzergeführten Assistenten reduziert die Inbetriebnahmezeit auf ein Minimum. Vier Feedback-LEDs helfen beim Ausrichten des Sensors. Diese blinken mit einer Frequenz, welche proportional ist zum Abstand zur Zielposition. Ist der Sensor perfekt ausgerichtet, leuchten alle vier LEDs gleichzeitig auf.

Durch die erstmalige Einführung einer Qualitätskennzahl meldet der Sensor Veränderungen an Sensor oder Regalfach und hilft dem Anwender so, frühzeitig mögliche Störungen im Betriebsablauf zu entdecken und eine vorsorgliche Wartung im Sinne von Predicitive Maintenance durchführen zu können. Auch hilft die Qualitätskennzahl Besonderheiten bzw. Veränderungen, die einem Ausfall der Anlage vorausgehen, zu erkennen. Für solche Bereiche kann mit dem Sensor IPS 200i auch optional eine Bildübertragung durchgeführt werden. Aufgrund der integrierten Ethernet-Schnittstelle (TCP/IP bzw. UDP) und geplanten Profinet-Schnittstelle sind sowohl ein direktes Einbinden in die Netzwerkumgebung des Anwenders als auch eine schnelle, ortsunabhängige Diagnose via Remote Control problemlos möglich.

BUCHTIPPDas Buch „Industriesensorik“ beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen.

Der auf eine hohe Tiefenschärfe optimierte Sensor verfügt über eine feste Fokuslage und wird nach erfolgter Grobpositionierung zur optischen Feinpositionierung eines RBG in X- beziehungsweise Y-Richtung verwendet. Er ist in der Lage, einem RBG die Korrekturkoordinaten für das exakte Anfahren eines Regalfachs zu übermitteln. Konkret sieht das Ganze so aus: der smarte Sensor detektiert kreisrunde Löcher beziehungsweise Reflektoren in einem einfachtiefen Riegel oder Steher eines Palettenlagers und bestimmt die Positionsabweichung von Paletten oder Behältern in X- und Y-Richtung relativ zur Sollposition. Der Positionierungssensor erzeugt ein oder mehrere Bilder als Grauwert. In diesem Bild sucht der Sensor zunächst eine definierte, runde Markierung (Loch/Reflektor). Die Ausgabe der X-/Y-Abweichung erfolgt in Millimetern zur Sollposition oder mittels der vorhandenen Schaltausgänge als Quadranten. Intelligente Bildverarbeitungs-Algorithmen stellen eine zuverlässige Positionierung sowie einen hohen Durchsatz sicher. Eine infrarote LED-Beleuchtung ist fremdlichtunabhängig und ermöglicht kurze Belichtungszeiten, sodass auch hohe Objektgeschwindigkeit in Kombination mit einer hohen Tiefenschärfe unterstützt werden. Die typische Messwertzykluszeit liegt bei 35 ms bei einer Reproduzierbarkeit von Typ 0,1 mm (1 Sigma). Der Sensor ist sowohl für einen Einsatz im Normal-Temperaturbereich als auch mit optionaler integrierter Heizung für den Tiefkühlbereich bis -30 °C geeignet.

Hannover Messe: Halle 9, Stand D06

* Stefan Ambos, Teamleiter Produkt Marketing Management, Leuze Electronic

(ID:45733226)