Erfassung von Förderbändern mit nur einem Lidar-Sensor

Ohne Schatteneffekte

Wie viele Pakete liegen auf dem Eingangsförderband? Mit dem Sensorsystem Contour2D von Pepperl+Fuchs lässt sich der Belegungsgrad genau bestimmen. Das System kommt mit einem einzigen Lidar-Sensor und einer speziell entwickelten Auswerteeinheit aus. Schatteneffekte werden dank hoher Winkelauflösung korrigiert, um eine zuverlässige Erfassung zu gewährleisten.
Bild 1 | Pepperl+Fuchs hat für die Erfassung der Belegung von Förderbändern das Sensorsystem Contour2D entwickelt. In der Multi Scan Evaluation Unit (MSEU) ist eine intelligente Software integriert, welche die Messergebnisse realistisch interpretiert, die Schatteneffekte erkennt und bei der Ausgabe korrigiert.
Bild 1 | Pepperl+Fuchs hat für die Erfassung der Belegung von Förderbändern das Sensorsystem Contour2D entwickelt. In der Multi Scan Evaluation Unit (MSEU) ist eine intelligente Software integriert, welche die Messergebnisse realistisch interpretiert, die Schatteneffekte erkennt und bei der Ausgabe korrigiert. Bild: Pepperl+Fuchs SE

Der Online-Handel boomt, es gibt immer mehr und immer größere Logistikzentren. Mit den Ausmaßen und dem Warendurchsatz wächst auch der Bedarf an Automatisierung, um die riesigen Paketmengen zu bewältigen, zumal die Konsumenten heute kürzeste Lieferzeiten erwarten. Eine typische Prozessgröße ist hier die Bandbelegung auf der Wareneingangsseite in Prozent der Bandfläche. Anhand dieser Zahl werden zum Beispiel bei vielen Logistikunternehmen und Versandhändlern nachfolgende Teilprozesse gesteuert.

 Das Sensorsystem Contour2D besteht aus einem 2D-Lidar-Sensor plus angeschlossener Auswerteeinheit.
Das Sensorsystem Contour2D besteht aus einem 2D-Lidar-Sensor plus angeschlossener Auswerteeinheit. Bild: Pepperl+Fuchs SE

Schattenwurf als Störgröße

Die hereinkommenden Pakete sollen möglichst gleichmäßig auf die nachgelagerten Stationen verteilt werden, um dort eine optimale Auslastung zu erreichen. Die verpackten Einheiten sind unterschiedlich groß und gelangen ungeordnet auf das Förderband. Optische Sensoren können sie zwar grundsätzlich gut erkennen, doch ist der Schattenwurf hier eine signifikante Störgröße. Herkömmliche Sensoren können ihn nicht zuverlässig von der Paketkontur unterscheiden und melden eine größere Belegung der Bandfläche, als sie tatsächlich vorliegt. Daher werden in solchen Anwendungen häufig mehrere Sensoren verwendet, die von verschiedenen Seiten auf das Band blicken, um dann aus der Kombination der Sensordaten eine reelle Größe zu errechnen. Naturgemäß erfordert eine solche Lösung neben mehreren Hardwarekomponenten auch einen beträchtlichen Aufwand bei Installation, Konfiguration und Inbetriebnahme und dies zu entsprechenden Kosten. Für ein neues Logistikzentrum suchte kürzlich ein großer US-amerikanischer Versandhändler nach einer einfacheren und kostengünstigeren Lösung.

Mehr Intelligenz, weniger Hardware

Pepperl+Fuchs hat für diese Aufgabe das Sensorsystem Contour2D entwickelt. Es kommt dabei mit nur einem 2D-Lidar-Sensor plus angeschlossener Auswerteeinheit aus. Die Grundlage für diese Vereinfachung liefert die hohe Leistung des R2000 Laserscanners. Mit seiner hohen Winkelauflösung von 0,042° und einer Scanrate von bis zu 50Hz erkennt er die Konturen der Einheiten auf dem Förderband mit großer Genauigkeit auch bei hohem Durchsatz. Das Gerät kann Bänder bis zu einer Breite von 4m vollständig erfassen. Das System ist an eine eigens für diese Anwendung entwickelte Auswerteeinheit gekoppelt: In der Multi Scan Evaluation Unit (MSEU) ist eine intelligente Software integriert, welche die Messergebnisse realistisch interpretiert, die Schatteneffekt erkennt und bei der Ausgabe korrigiert. Somit genügt ein einzelner Lidar-Sensor, um ein genaues Abbild der tatsächlichen Bandbelegung zu erstellen. Die Inbetriebnahme erfolgt in drei Schritten:

1. Der Lidar-Sensor und die MSEU werden am Förderband installiert. Die passenden Verbindungskabel sind im Lieferumfang enthalten. Der Sensor kann bis zu 4m über dem Förderband platziert werden.

2. Das System wird mithilfe einer Windows-Anwendung konfiguriert. Hier kann man unter anderem den Erfassungsbereich an die Gegebenheiten des jeweiligen Förderbands anpassen.

3. Nach einem abschließenden Zero Scan, in dem die Kontur des Förderbandes eingelernt wird, ist das System bereit für den Einsatz.

Einfache Nachrüstung

Im Betrieb erfasst das Sensorsystem neben dem belegten Anteil des Förderbandes auch die mittlere und die maximale Höhe der beförderten Güter. Zudem wird ein Höhenprofil berechnet und ausgegeben. Objekte außerhalb des konfigurierten Erfassungsbereichs werden ausgeblendet. Die ausgegebenen Daten gelangen via TCP/IP zu den übergeordneten Systemen, während die Windows-Anwendung die Ergebnisse anzeigt und die Scandaten visualisiert. Mit einer Admin-Authentifizierung kann man jederzeit die Messparameter neu einstellen oder an veränderte Bedingungen anpassen.

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