2D-Laserscanner mit integrierter Auswerteeinheit

Der 2D-Laserscanner R2000-Detection, ein schaltender Sensor der R2000-Serie, ist bekannt für seine außergewöhnliche Detektionsleistung. Die neueste Gerätevariante macht es den Anwendern jetzt besonders einfach, von den Möglichkeiten des Systems zu profitieren. Ausgestattet mit einer leistungsfähigen Messdatenverarbeitung eignet sich das Gerät für zahlreiche Überwachungsaufgaben und stellt die Ergebnisse an bis zu vier Schaltausgängen zur Weiterverarbeitung bereit. So lässt sich der Hochleistungsscanner einfach wie ein herkömmlicher Sensor ohne langwierige Programmier- und Anpassungsarbeiten in bestehende Anlagen und Automatisierungskonzepte integrieren.

Typische Aufgaben, die in das Einsatzgebiet des 2D-Laserscanners fallen, sind die Bereichsüberwachung, der Kollisionsschutz sowie speziell das Erkennen von Objekten dicht an Oberflächen. Allerdings ist die Detektionsleistung nur die eine Seite der Medaille, damit Kunden diese und vergleichbare Aufgabenstellungen zügig und kostengünstig lösen können. Zu einem effizienten Gesamtkonzept gehören auch einfache Parametriermöglichkeiten und eine standardisierte Schnittstelle zu Anlagen. In dem neuen Modell hat Pepperl+Fuchs daher bemerkenswerte Eigenschaften und Funktionen vereint, um allen Aspekten gerecht zu werden. Dazu gehören unter anderem die Pulse Ranging Technology, ein um 360° rotierendes Sensorsystem einschließlich interaktivem Rundum-Display sowie eine leistungsfähige Auswerteeinheit mit Schaltausgängen.

Echte Lichtlaufzeitmessung mit Lichtimpulsen

Wie alle Scanner dieser Serie basiert auch die aktuelle R2000- Variante nicht auf einer der häufig verwendeten indirekten Messmethoden wie der Phasenkorrelation, sondern der innovativen Pulse Ranging Technology (PRT), einem echten Lichtlaufzeitverfahren. Die Laserdiode sendet kein Dauerlicht aus, sondern einzelne Lichtimpulse, so dass der Scanner aus der Zeit bis deren Reflexionen am Empfangselement eintreffen die genauen Entfernungen der Zielpunkte berechnen kann. Aufgrund der bis zu 1000 mal höheren Energiedichte der diskreten Lichtimpulse ist dieses Verfahren den anderen gebräuchlichen Methoden weit überlegen. Die R2000-Scanner zeichnen sich durch eine in dieser Geräteklasse bisher nicht gekannte Reichweite und Betriebssicherheit aus. Auch bei starkem Fremdlicht und dunklen, schlecht reflektierenden Zielobjekten liefern sie stets eindeutige Ergebnisse.

In dem R2000 Detection haben die Entwickler von Pepperl+Fuchs die Vorteile der Pulse Ranging Technology mit einem rotierenden 360°-Messsystem verknüpft. In Verbindung mit dem sehr kleinen Strahldurchmesser von nur wenigen Millimetern erlaubt die clevere Konstruktion nicht nur eine vollständige Rundumsicht, sondern realisiert gleichzeitig eine Winkelauflösung von bis zu 0,071°. Bei Drehfrequenzen bis 30 Hz werden Messraten von bis zu 45kHz erreicht. Durch seine hohe Geschwindigkeit und Präzision ist der 2D-Scanner in der Lage, auch bewegte Objekte und kleinste Gegenstände wie dünne Drähte sicher zu detektieren und erreicht selbst in einer Entfernung von fünf Metern noch eine Auflösung von etwa sieben Millimetern.

Das rotierende Messmodul sorgt für eine exakt ebene Scanfläche und garantiert eine hohe Wiederholgenauigkeit. Dazu trägt auch die verwendete Spiegeloptik bei, die ohne Linsenoptik mit Spiegelmechanik auskommt, wodurch eine typische Ungenauigkeitsquelle eliminiert worden ist.

Frei programmierbare Überwachungsfelder

Durch die integrierte Auswerteeinheit ist der R2000 Detection nun in der Lage die Messdaten selbständig zu bewerten und die Ergebnisse an bis zu vier Schaltausgängen als Ja/ Nein- bzw. Gut/Schlecht-Information zur Verfügung zu stellen. Die binären Schaltsignale lassen sich von beliebigen Steuerungen oder sonstigen dezentralen intelligenten Automatisierungskomponenten problemlos weiterverarbeiten. Vor allem ist der Anwender jetzt von aufwändigen Programmierarbeiten entbunden, um die einzelnen Messdaten auszuwerten und zu interpretieren.

Die Überwachungsfelder definiert man bequem mit Hilfe eines Device Type Managers (DTM). Dieser kann beispielsweise in eine FDT-Rahmenapplikation, wie PACTware genutzt werden, so dass am PC-Bildschirm eine grafisch unterstützte Parametrierung von Überwachungsfeldern erfolgt. Sie dürfen beliebige Geometrien annehmen, so dass sich jeder Raum oder Teilbereich einschließlich von Einrichtungsgegenständen darstellen lässt, z. B. Lounges mit Blumenkübeln, Aufzugskabinen, Abstell- oder Lagerbereiche, Schleusen usw. Ein Überwachungsfeld kann sich über volle 360° erstrecken, darf aber ebenso nur einen Teilbereich umfassen. Bis zu vier Felder sind konfigurierbar.

Steuerungsfunktionalität mit logisch verknüpfbaren I/O-Ports

Während des Betriebs vergleicht der Scanner fortlaufend die aktuellen Messdaten mit den definierten Überwachungsfeldern. Sobald er Abweichungen bemerkt oder Gegenstände detektiert, die im Überwachungsfeld deplatziert sind, setzt das System den zugehörigen Schaltausgang. Da sich die Felder und Eingänge nahezu beliebig mit den Ausgängen logisch verknüpfen lassen, stellt der Laserscanner nebenbei einfache flexible Steuerungsfunktionen zur Verfügung. Als Eingang konfigurierte I/O-Ports verwendet man, um den Scanner ferngesteuert zu aktivieren bzw. zeitweise zu deaktivieren, z. B. bei Be- und Entladungsvorgängen. In Kollisionsschutzapplikationen ist ein Umschalten zwischen verschieden großen Überwachungsfeldern denkbar: Bewegt sich ein fahrerloses Transportsystem mit höherer Geschwindigkeit, wird ein größeres Überwachungsfeld benötigt, um das Fahrzeug vor einem Hindernis rechtzeitig zum Stehen zu bringen, während bei langsamer Fahrt ein kleineres Feld ausreicht.

Eine weitere Besonderheit ist das interaktive Rundumdisplay. Auf der Rückseite des rotierenden Messmoduls sind 24 LEDs derart angeordnet, dass sie einen dafür prädestinierten halbdurchsichtigen Gehäusebereich als Projektionsfläche nutzen. Damit lassen sich beliebige Text- und Grafikbotschaften anzeigen, z. B. Status-, Warn- und Diagnosemeldungen während des Betriebs. Bei der Inbetriebnahme hingegen dient das interaktive per Fingertipp steuerbare Display als Medium zur Gerätekonfiguration mit Menüführung; ein PC oder Notebook wird dann nicht benötigt. Der R2000 Detection arbeitet mit sichtbarem Rotlicht und lässt sich durch den gut sichtbaren Messstrahl ohne Hilfsmittel ausrichten. Er erfüllt die Laserklasse 1 und erfordert keine speziellen Augenschutzmaßnahmen. Der kompakte Sensor findet auch unter beengten Raumverhältnissen stets noch einen geeigneten Einbauplatz. Er lässt sich beliebig ausrichten, auch über Kopf und dicht an Böden oder Oberflächen. Die Reichweite auf natürliche Oberflächen beträgt 10 m und 30 m auf Reflektoren.

Fazit

Die neueste 2D-Laserscanner-Variante der Serie R2000 hat Pepperl+Fuchs mit einer leistungsfähigen Messdatenauswertung ausgestattet. Das Gerät erledigt eigenständig die ihm anvertrauten Aufgaben der Feldüberwachung und stellt ein oder mehrere Ergebnisse als Ja/Nein- bzw. Gut/ Schlecht-Antwort an bis zu vier Schaltausgängen bereit. Das System kombiniert hohe Detektionsleistung mit einfacher Handhabung und besticht durch geringe Reaktionszeiten und hohe Fremdlichtunempfindlichkeit. Einsatzmöglichkeiten finden sich zahlreich in der Bereichsüberwachung sowie bei Überhang-, Spalt- und Fachbelegtkontrollen. An fahrerlosen Transportsystemen, Regalbediengeräten, Hängeförderanlagen oder frei navigierenden Plattformen leistet der R2000 Detection bei der Kollisionsvermeidung wertvolle Dienste.