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Positioniersystem

Langlebige Leisten – exakte Position

Das 2D-Positioniersystem SafePGV von Pepperl+Fuchs braucht nur einen Sensor für hochgenaue und sichere Positionsdaten dank farbiger Codes. Neu entwickelte Codeleisten aus Metall widerstehen Verschleiß auch an mechanisch stark beanspruchten Stellen.

Egal in welcher Branche, eine zuverlässige und präzise Positionierung von Fahrerlosen Transportsystemen ist unabdingbar. Dazu hat Pepperl+Fuchs das Positioniersystems SafePGV entwickelt. Es ist die sichere Variante des PGV (Position Guided Vision) und kombiniert ein dreifarbiges DataMatrix-Band und eine Kamera mit rot-blauer LED-Beleuchtung. Rot und Blau blitzen getrennt, pro Blitz erkennt die Kamera daher jeweils nur einen Teil der farbigen Codes.

Der sichere Algorithmus der Firmware gleicht die optischen Signale ab. Ein Sicherheitscontroller vergleicht die Signale mit dem Erwartungswert und ermittelt, ob die Blitzfolge mit der erfassten Position übereinstimmt. Diese unabhängige Plausibilitätsprüfung verhindert Fehlfunktionen wie die Ausgabe eines falschen Positionsdatums.

Die Ansteuerung des Sensors erfolgt direkt durch den Sicherheitsteil, bei gleichzeitig kontinuierlicher Überprüfung der Sensorfunktion. Die sichere Steuerung erhält damit bereits überprüfte Information durch die integrierte Profinet/Profisafe-Schnittstelle. Die Weiterverarbeitung der Positionsdaten benötigt deshalb keinen zusätzlichen Funktionsbaustein.

Anders als andere optische Systeme kommt SafePGV bei der Positionsbestimmung mit nur einer 2D-Kamera aus, was den Aufwand an Hardware deutlich reduziert. Außerdem entfällt der komplexe Datenabgleich, der bei Systemen mit zwei Kameras an Weichen notwendig ist, um abweichende Positionssignale zusammenzuführen.

Die Kamera verfügt über einen großen Tiefenschärfebereich und kann mit bis zu 130 mm Abstand zur Codeleiste montiert werden. Die verfügbare Code-Variation reicht für die auf dem Markt einmalig lange Strecke von bis zu 100 000 m.

Robuste Metall-Codes auch für Kreuzungen

Der Einsatz von DataMatrix-Codes erlaubt die hochgenaue, absolute Positionierung von fahrerlosen Transportsystemen. Anwender erhalten vom System sowohl die x- und y-Position als auch den Winkel des Fahrzeuges in einer hohen Auflösung, so dass stets eine zuverlässige Warenbeförderung gewährleistet ist.

Zur Positionsbestimmung auf der X-Achse genügt ein einziger Code, der mit 15 x 15 mm überdurchschnittlich groß formatiert ist. Das 120 x 80 mm große Lesefenster des Sensors erfasst immer mehrere Codes. So werden die Positionsdaten selbst bei kompromittierten Bandabschnitten auf 0,2 mm genau ausgegeben.

In bestimmten Bereichen wie Kreuzungen, Tordurchfahrten oder Kurven sind auf dem Boden verlegte Codebänder besonders starker mechanischer Beanspruchung unterworfen. Dort können größere Abschnitte des Codebands verschleißen, sodass selbst das große Lesefenster keine ausreichende Positionsinformation mehr erfassen kann.

Hier sorgen die neuentwickelten Codeleisten aus Metall für zuverlässige Code-Information, die auch durch beständiges Überfahren nicht beeinträchtigt wird. Für die Verlegung der Leisten gibt es drei Möglichkeiten:

Direkte Verklebung auf dem Boden oder auf Trägern
Montage in Überfahrschienen, die im Boden verschraubt werden
Montage in Versenkschienen in einer in den Boden gefrästen Nut

Entsprechende Trägerprofilschienen gibt es ebenfalls bei Pepperl+Fuchs. Die Metallschienen lassen sich mit Standard-Codebändern aus Laminat kombinieren. So kann man für Abschnitte mit starkem Verschleiß oder für Strecken ohne mechanische Beanspruchung die optimale Lösung wählen.

Bänder und Leisten…

Die Metall-Codeleisten lassen sich individuell anpassen. Die Codeleisten und Profilschienen stehen in unterschiedlichen Längen zur Verfügung. Kurven lassen sich dank der puzzleartigen Verbindung der DataMatrix-Codeleisten genauso einfach realisieren wie mit einem herkömmlichen Codeband.

DataMatrix-Codebänder können einfach auf dem Boden aufgeklebt werden und sind daher besonders einfach in der Handhabung. Sie sind jedoch in erster Linie für eine moderate Beanspruchung geeignet. Pepperl+Fuchs hat daher DataMatrix-Codeleisten aus eloxiertem Aluminium entwickelt. Sie sind aufgrund des Materials besonders robust und unempfindlicher gegenüber mechanischer Beanspruchung. Das erlaubt ihren Einsatz in Bereichen mit einer besonders hohen Belastung, etwa mit viel Staplerverkehr und häufigem Überfahren. Selbst chemische Reinigungsmittel oder Reinigung mit Trockeneis können den temperaturbeständigen Leisten nichts anhaben.

Die Leisten gibt es in Form anschlussfähiger Module für durchgehende Codebänder sowie geschlossene Schienen. Letztere liefern Positionsdaten an definierten Stationen, die das AGV per freier Navigation ansteuert, etwa zur Übergabe von Blechen an einen Schweißroboter. Anhand der SafePGV-Schiene kann sich das Fahrzeug auf einen Millimeterbruchteil genau ausrichten und seine Position anhand der Code-Information verifizieren. Erst nach der so durchgeführten sicheren Anmeldung wird die Sicherheitsbox geöffnet.

Diagnosefunktion & Datenmanagement

Für die zusätzlichen Absicherung der Positionsbestimmung besitzt der Sensor eine „Checker“-Funktion, mit der die Qualität der einzelnen Codes benotet und die Anzahl der gelesenen Codes ausgegeben wird. Die Annäherung an einen kritischen Wert kann die vorbeugende Instandhaltung auslösen, etwa indem man einzelne Abschnitte der Codeleiste austauscht.
Zur Überwachung von Parametern wie sichere Position oder sicherer Abstand – zum Beispiel zwischen aufeinanderfolgenden AGVs oder EHB-Gehängen – können die Sensor-Daten der SSPS übermittelt werden. Aus der sicheren Position lässt sich die sichere Geschwindigkeit oder sichere Beschleunigung ableiten.

Die Eigenschaften der Sensoren sind in der GSDML-Datei beschrieben. Sie enthält die für den Betrieb im Profinet-Netzwerk benötigten Daten und kann zudem für die weitere Parametrierung direkt über die Sicherheitssteuerung genutzt werden.

Eventuelle Störungen lassen sich anhand der Diagnosedaten leicht erkennen, analysieren und beheben. Ein zusätzlicher Controller für die Busanschaltung ist hier nicht nötig. Das System arbeitet berührungslos und ohne bewegliche Teile im Lesekopf verschleißfrei. Damit wird bei minimalem Wartungsaufwand eine praktisch durchgängige Verfügbarkeit möglich.
In Verbindung mit den PGV- und SafePGV-Leseköpfen bieten die DataMatrix-Codeleisten von Pepperl+Fuchs ein robustes Gesamtsystem für eine hochgenaue
Absolutpositionierung von fahrerlosen Transportsystemen und reduzieren gleichzeitig den Wartungsaufwand in anspruchsvollen Umgebungen.