Mit gutem Gefühl ­automatisieren: Mehrlagenscanner R2300 schützt vor Kollisionen

Mit dem Mehrlagenscanner R2300 präsentiert Pepperl+Fuchs einen 3D-Sensor zur Fahrweg-, Rückraum- und Umfeldüberwachung an Robotern sowie bemannten und fahrerlosen Fahrzeugen. Ebenfalls eingesetzt werden kann der R2300 zur Distanzierung mobiler Einheiten im Kolonnenverkehr und auf Fahrzeugen, die Personen in einem definierten Abstand folgen sollen. Dank seiner kompakten Baugröße, messtechnischen Integrationsfreundlichkeit und hohen Verfügbarkeit passt der innovative Mehrlagenscanner perfekt in das Umfeld anspruchsvoller Automatisierungsaufgaben.

Der R2300 ist ein multifunktionaler 3D-LiDAR-Sensor (Light Detection And Ranging) zur optischen Winkel- und Abstandsmessung. Über einen rotierenden Spiegelwürfel im Gehäuse erzeugt das Gerät vier leicht aufgefächerte Scanebenen. Dies ermöglicht auf Entfernungen von mehreren Metern eine berührungslose und zugleich hochauflösende 3D-Abtastung des Umfeldes. Und die dritte Dimension ist oftmals wichtig, um Kollisionen „in der Höhe“ zu vermeiden. So werden dank einer Winkelauflösung von 0,1° – derzeit unerreicht bei vergleichbaren Sensoren dieser Art – Objekte erkannt, wenn sie oberhalb des Hallenbodens in den Fahrweg eines Staplers oder eines fahrerlosen Transportfahrzeuges oder in den Arbeitsbereich eines Roboters hineinragen. Kranhaken, Drahtseile, Stangenmaterial, Gitterboxen oder andere, feine Teile mit filigranen Strukturen sind solche kollisionsgefährdeten Objekte, die der R2300 jederzeit scharf „im Auge behält“ und so für zuverlässige Transport-, Bearbeitungs- und Handhabungsprozesse sorgt.

Kompakte Messtechnik mit feinem ­Gespür für Gefahren
Gerade einmal 58 Millimeter hoch ist der R2300, aber überzeugend in der Leistung: mit einem Messbereich von vier Metern auf schwarze Oberflächen und zehn Metern auf weiße Objekte bei jeweils hohen Funktionsreserven, mit einer Messrate von 50 kHz und mit wählbaren Scanraten von 12,5 oder 25 Hz und bis zu 4.000 Pixeln pro Scan. Der Scanwinkel von 100° kann durch side-by-side-Montage eines weiteren R2300 in einer Applikation auf 180° vergrößert werden. Aber auch die Konfiguration eines individuellen, kleineren Messfensters ist möglich. Damit sind alle Voraussetzungen für die zuverlässige Detektion von Objekten gegeben.

Messtechnische Basis für die Performance des Mehrlagenscanners R2300 ist die Puls Ranging Technologie (PRT) von Pepperl+Fuchs. Sie verwendet eine leistungsstarke Laserdiode in der augensicheren Laserschutzklasse 1, die kurze, energiereiche Lichtpulse aussendet. Diese werden vom Zielobjekt reflektiert und von einem Empfangselement im Mehrlagenscanner wieder erfasst. Aus der Dauer zwischen den Sende- und Empfangszeitpunkten ergibt sich die Entfernung zum Zielobjekt. Zum feinen Gespür des R2300 für Gefahren trägt auch die hohe Stör- und Fremdlichtsicherheit bei. Auch wenn mehrere Mehrlagenscanner in räumlicher Nähe zueinander eingesetzt werden oder andere Lasersensoren im Umfeld installiert sind, hat der Sensor mögliche Gefahrenquellen immer im Blick. Die Messwerte für Winkel, Distanz und Remission sowie den Zeitstempel stellt der R2300 über seine Ethernet-Schnittstelle – und damit für eine Vielzahl von Automatisierungssystemen – bereit. Das Datenformat erlaubt es Integratoren, die Messwerte in eigene Applikationslösungen zu integrieren.

Robustheit sichert hohe Verfügbarkeit
Was nützt das beste Konzept zur Fahrweg-, Rückraum- und Umfeldüberwachung, wenn die Sensorik unzuverlässig funktioniert? Nichts. Deswegen wurde der R2300 mechanisch auf eine besondere Verfügbarkeit und Langlebigkeit ausgelegt. So ist die Elektronik fest im Sensorkopf verbaut – die vier Scanebenen werden durch einen rotierenden Spiegelwürfel erzeugt, der den Laserstrahl entsprechend auffächert. Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal des R2300, das neben hoher Betriebssicherheit und Verfügbarkeit auch für einen geringen Wartungsaufwand sorgt, ist die mechanische Trennung von Sender und Empfänger innerhalb der Optikeinheit. Sie verhindert zuverlässig einen optischen Kurzschluss. Dieser kann entstehen, wenn die Frontscheibe verschmutzt ist und einen Teil des emittierten Lichtes direkt auf das Empfangselement zurück reflektiert. Bei Geräten ohne Sender-Empfänger-Trennung muss daher die Frontscheibe wesentlich häufiger gereinigt werden, um korrekte Messergebnisse sowie eine hohe Detektionszuverlässigkeit des Sensors in der Applikation zu erreichen. Der R2300 ist demgegenüber sensorisch deutlich robuster, da mögliche Reflektionen von dem Trennelement im Sensorkopf abgeschirmt werden – mit der positiven Folge minimierter Stillstandszeiten, deutlich längerer Reinigungsintervalle und besserer Verfügbarkeit und Prozessstabilität. Der R2300 überzeugt aber nicht nur durch hohe Robustheit und Wartungsfreundlichkeit, sondern gerade in preissensitiven Marktsegmenten auch durch ein hohes Maß an Wirtschaftlichkeit.

R2300 kennt keine Kompromisse beim Kollisionsschutz
Fahrwegüberwachung für fahrerlose Transportfahrzeuge einschließlich Folgen einer natürlichen Person im optimalen Abstand, Distanzierung mobiler Einheiten im Kolonnenverkehr, Toter-Winkel-Warner für Staplerfahrzeuge, Überwachung der Arbeitsbereiche von Robotern – der R2300 steht in zahlreichen Applikationen für einen technisch und wirtschaftlich überzeugenden Kollisionsschutz. Verantwortlich hierfür sind das dreidimensionale Detektionsvermögen, das robuste Sensorkonzept mit statischer Elektronik und Sender-Empfänger-Trennung, die hohe Präzision und Leistungsdichte sowie die universellen Integrationsfreundlichkeiten in OEM-Applikationen.