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,
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