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Messen & Erkennen

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Objekte erkennen im großen Stil

Text: Jonas Ledergerber, Sick Fotos: Sick
In der Verkehrstechnik, in Containerhäfen oder in automatischen Parkhäusern - immer wieder stehen Integratoren oder Endanwender vor dem gleichen Problem: Objekte müssen an einer zu-fälligen Position auf einer großen Fläche erkannt werden. Eine Lösung sind Lasermesssensoren.

Die Lasermesssensoren LMS100 von Sick wurden entwickelt, um Detektionsaufgaben für komplexe Situationen zu erledigen. Sie sollen zum Beispiel verhindern, dass Containerkräne kollidieren. Sie sollen die Position von Fahrzeugen in automatischen Parkhäusern kontrollieren oder Hindernisse beim Betrieb autonomer Fahrzeuge erkennen. In all diesen Anwendungen kommt es darauf an, Objekte oder Personen an einem unbestimmten Ort innerhalb einer definierbaren Überwachungsfläche zuverlässig zu erkennen. Reflexionen, Formen, Oberflächenbeschaffenheit, Tages-, Wetter- oder sonstige Umfeldbedingungen dürfen dabei die Erfassungssicherheit nicht negativ beeinflussen. Dagegen weitestgehend immun sei die Lasermesstechnik des LMS100, versichert Sick.Die Lasermesssensoren eignen sich für die zweidimensionale Detektion innerhalb von frei programmierbaren Überwachungsflächen. Das Gerät bietet eine Reichweite von 50 Metern beziehungsweise von 18 Metern auf tiefschwarze Objekte. Das schaltende Messsystem sendet mit einer Winkelauflösung von 0,25° und Scanfrequenzen bis 50 Hz einen unsichtbaren Laserimpuls fächerförmig im 270°-Winkel aus. So misst es die Zeit bis zum Empfang der Reflexionen. Unabhängig von den Lichtverhältnissen in der Umgebung und geschützt gegen starken Lichteinfall, Blitzlicht oder gezieltes Blenden bietet das Gerät durch die Multi-Echo-Technik hohe Detektionssicherheit. Hierbei wurde das Verfahren der Pulslaufzeitmessung weiterentwickelt, sodass gleichzeitig mehrere Echos des gesendeten Impulses ausgewertet werden können. Dadurch stehen mehr Messinformationen zur Verfügung.

Das System blendet Störungen aus

Störungen im Umfeld, zum Beispiel durch Witterungs- und Umgebungsbedingungen, erkennt das System zuverlässig und blendet sie aus. Zusätzlich sorgen spezifisch adaptierbare Software-Filteralgorithmen für eine wirkungsvolle Nahimpulsunterdrückung, sodass bei schlechter Sicht durch Regen, Nebel oder Staub in einem Winkel von 270° eine schnelle und zuverlässige Erfassung ortsfester wie auch beweglicher Objekte erfolgen kann. In Verbindung mit der integrierten Entfernungsmessung wird so eine stabile Feldüberwachung mit einer präzisen Objekt- oder Personenlokalisierung im zweidimensionalen Überwachungsfeld möglich. Die Überwachungsfelder sind frei konfigurierbar, dürfen sich überlappen und können bei Bedarf als Inselfelder eingerichtet werden. Lasermessensoren bieten die Möglichkeit, entsprechend der Anzahl der - auch nachträglich hinzufügbaren - Felder bis zu zehn Auswertefälle zu definieren.

Auswertestrategien bestimmen

Ein zentraler Aspekt ist die Festlegung von Auswertestrategien. Vielen Anwendern und Integratoren geht es nicht nur um die bloße Anwesenheitserkennung, sondern auch darum, bestimmte Randbedingungen des Auswertefalls zu berücksichtigen. Mögliche Strategien, die anwendungsspezifisch genutzt werden können, sind zum Beispiel das Ausblenden von Objekten einer bestimmten Größe oder für eine definierbare Zeit. Auch die Festlegung eines Konturfeldes zum Beispiel als Manipulationsschutz bei der Objekt- und Gebäudeüberwachung ist eine solche Auswertestrategie. Ausgegeben werden die Ergebnisse der Anwesenheitsdetektion über drei digitale Schaltausgänge und bei Anbindung des CANBus-Erweiterungsmoduls auf insgesamt elf digitalen Schaltausgänge. Der Sensor ist für den Einsatz in Gebäuden in Schutzart IP65 oder in IP67 mit integrierter Heizung für Außenanwendungen geeignet. Die Geräte benötigen nur einen Montagepunkt und nur eine Kabelzuführung, das spart Installationskosten. Durch ihre großen Auflösungen können die Sensoren auch in größeren Höhen angebracht werden und sind dort wirksam geschützt gegen Dejustagen, Kollisionen oder Manipulationsversuche. Mit dem 9 bis 30V-Spannungseingang eignen sich die Lasermesssensoren für mobile Anwendungen. Die Anbindung an ein Automatisierungs- oder ein Überwachungssystem kann über Ethernet, RS232 und eine frontseitige Parametrierschnittstelle erfolgen. Die 2D-Sensoren für Detektionsaufgaben lassen sich in der Automatisierungs- und Überwachungstechnik in vielen Bereiche einsetzen. In der Verkehrstechnik können die Geräte für die Erfassung von Fahrzeugen und deren Klassifizierung eingesetzt werden, zum Beispiel an den Mautstellen am Thessaloniki Highway in Griechenland. Als schaltende Sensoren für den Einspurbetrieb bieten sie die erforderliche Auflösung, um eine Deichsel zwischen Zugfahrzeugen und Anhängern zu erkennen und so eine Klassifizierung nach Einzelfahrzeug und Gespann durchzuführen.

Sensor passt Felddurchmesser an

Containerhäfen wie der im spanischen Valencia setzen ebenfalls auf die Technik der LMS100, weil sie einen effizienteren Betrieb zum Beispiel von Hochhubstaplern - im Fachjargon Stacker Carrier genannt - ermöglicht. Erreicht wird dies durch eine dynamische Veränderung des Überwachungsfeldes. Über den Encoder-Eingang erhält der Sensor kontinuierlich Informationen zur Fahrzeuggeschwindigkeit und vergrößert oder verkleinert dementsprechend kontinuierlich den Felddurchmesser. Im Gegensatz zu umschaltenden Feldern bieten LMS100 hier zwei Vorteile: Zum einen müssen nicht für jede Fahrsituation separate Felder programmiert werden, wodurch sich die Inbetriebnahme wesentlich erleichtert. Zum anderen erhöht sich die Effizienz der Fahrzeuge. Bei einzelnen Schutzfeldern muss immer frühzeitig umgeschaltet werden - ansonsten sind Fahrgeschwindigkeit und Transportleistung beeinträchtigt. Antikollision, Überstandkontrolle und Kollisionsschutz sind die Aufgaben, die LMS100 beim Einsatz in automatischen Parkhäusern wahrnehmen. Hier geht es darum, sicherzustellen, dass die Fahrzeuge korrekt auf ihren Transportplattformen abgestellt werden. Versetze Fahrzeugpositionen, die beim automatischen Transport im Parkhaus zu Schäden am Fahrzeug wie auch der Anlage führen können, müssen ebenso erkannt werden, wie überstehende Außenspiegel oder aus einem Fahrzeug herausragendes Ladegut. Auch die Intralogistik bietet den LMS100 ein breites Betätigungsfeld. Das Einsatzspektrum reicht von der automatischen Fachbelegungskontrolle an einem Regalbediengerät über den Kollisionsschutz in Hängeförderanlagen bis hin zur freien Umgebungserfassung und Navigationsunterstützung bei autonomen Fahrzeugen wie fahrerlosen Transportsystemen oder mobilen Robotern.

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