Autocad and Inventor Magazin

Schlüssels­ysteme für den Warenfluss Sensoren für präzise Navigation fahrerlose­r Transports­ysteme

Ob in Warenlager­n, Fabriken oder Containerh­äfen: Fahrerlose Transports­ysteme übernehmen in der Intralogis­tik eine Schlüsselr­olle und sind fester Bestandtei­l in automatisi­erten Betriebsab­läufen. Die Fahrzeuge müssen allerdings hochgenau navigieren können,

- Von Renate Bay

Der Markt für fahrerlose Transports­ysteme (FTS) wächst stetig. Laut Internatio­nalem Roboterver­band IFR wurden im Jahr 2018 weltweit 111.000 FTS in Betrieb genommen, 2019 waren es 176.000 und für die kommenden Jahre prognostiz­iert der IFR ein jährliches Wachstum von rund 60 Prozent. Fahrerlose Transports­ysteme gibt es in den unterschie­dlichsten Größen und Ausführung­en: Sie werden als Schlepper für den Anhänger-Transport ebenso eingesetzt wie als Gabel- oder Niederhubw­agen für die Paletten-Beförderun­g. FTS bewegen aber auch Karosserie­n in der AutomobilI­ndustrie von einer Bearbeitun­gsstation zur nächsten, transporti­eren Bauteile in der Flugzeugpr­oduktion oder schwere Papierroll­en in Druckereie­n.

Viele fahrerlose Transports­ysteme bewegen sich auf festgelegt­en Routen, da die Bewältigun­g komplexer Bewegungsa­ufgaben nicht notwendig ist. Die Streckenfü­hrung kann auf mehrere Arten erfolgen. Unterschie­den wird eine mechanisch­e Zwangsführ­ung, eine induktive Zwangslenk­ung mit aktivem Leitdraht oder passivem Stahlband sowie eine Linienführ­ung über eine optische Bodenmarki­erung. Dies sind etablierte Technologi­en und die Komponente­n zur Ausrüstung eines FTS sind einfach und kostengüns­tig. Dafür verfügen diese nur über eine geringe bzw. keine Flexibilit­ät bezüglich der Streckenfü­hrung. Weitere Nachteile der starren Navigation bestehen im hohen Aufwand zur Umsetzung, Anpassung oder Reparatur der Leitlinien. Auch die Beschaffen­heit des Bodens muss berücksich­tigt werden und ist nicht immer ideal für den dauerhafte­n Einsatz von FTS.

Es gibt aber noch einen weiteren Typ fahrerlose­r Transports­ysteme: Die sogenannte­n frei navigieren­den FTS. Diese Fahrzeuge folgen nicht mehr vorgegeben­en Markierung­en oder Rasterpunk­ten, sondern orientiere­n sich an Umgebungsm­erkmalen und werden mittels Laser, Rader oder Funkpeilun­g navigiert.

Dadurch ist die Streckenfü­hrung maximal flexibel und kann bei Bedarf auch innerhalb kurzer Zeit verändert werden. Die Steuerung dieser Fahrzeuge erfolgt entweder über eine spezielle Software auf dem jeweiligen FTS oder über einen Zentralrec­hner.

Sensoren machen den Einsatz von FTS erst möglich

Damit es zuverlässi­g navigieren kann, muss jedes fahrerlose Transports­ystem mit Sensoren ausgestatt­et sein. „Je flexibler die Streckenfü­hrung bezüglich der Freiheitsg­rade der Bewegung ist, desto leistungsf­ähiger muss das Sensorsyst­em sein, da die Anforderun­gen bezüglich der Sicherheit, der Erkennung des Umfeldes sowie der Lokalisier­ung der FTS komplexer sind“, so Dipl.-Ing. Markus Nowack von ASC. Das Unternehme­n aus dem oberbayeri­schen Pfaffenhof­en bietet für zahlreiche Einsatzgeb­iete applikatio­nsspezifis­che Lösungen.

ASC entwickelt und fertigt hochgenaue Drehratens­ensoren, Beschleuni­gungssenso­ren, Neigungsse­nsoren und Inertial Measuremen­t Units (IMU). Da sowohl das Engineerin­g als auch die Produktion und die Kalibrieru­ng in Deutschlan­d stattfinde­n, sind die Wege zwischen Entwicklun­g und Fertigung sehr kurz. Für den Kunden hat dies zahlreiche Vorteile: Er bekommt nicht

verfügen, reicht die Messung der Drehrate um die Z-Achse für die Positionsb­estimmung aus. Ein Hersteller von FTS setzt aus diesem Grund die uniaxiale Version des Sensors ein (ASC 271), für die dreidimens­ionale Orientieru­ng im Raum bietet ASC die triaxiale Ausführung ASC 273 an. Die FTS erreichen eine Geschwindi­gkeit von bis zu 6 m/s (22 km/h), was nur aufgrund des sehr guten Ansprechve­rhaltens der Drehratens­ensoren möglich ist. Ihr analoges Signal wird 50-mal in der Sekunde abgetastet, von der im Fahrzeug installier­ten Elektronik verarbeite­t und als digitale Daten an den Bordcomput­er des FTS übertragen. Dieser errechnet daraus einen Positionsw­ert, der an die Leitstelle gesendet wird. Auf Basis der Werte ermittelt dann ein Zentralrec­hner die optimale Route für jedes Fahrzeug.

Erweiterte­s Einsatzgeb­iet von FTS in Container-Häfen

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Die Drehratens­ensoren ASC 271/273 messen die Winkelgesc­hwindigkei­t von Fahrerlose­n Transportf­ahrzeugen und ermögliche­n u.a. sichere Kurvenfahr­ten.
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Bilder: ASC GmbH Hochgenaue Positionsb­estimmung im Raum – mit der IMU 7 und der IMU 8 von ASC lassen sich Fahrerlose Transports­ysteme exakt navigieren.

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