ToF-Kamera mit Safety-Zulassung für sichere Raumüberwachung

Safety Time of Flight

Die 3D-Kamera Tofguard ermöglicht es, Time of Flight (ToF) mit Safety-Zulassung für die sicheren Raumüberwachung im Industrieumfeld zu nutzen. Spotguard, das Produkt aus Hard- & Software, erkennt in Echtzeit Objekte, die in Gefährdungs- bzw. Bewegungsräume eindringen. Wie das möglich ist, verrät Franz Duregger, Director Sales & Marketing bei Tofmotion.

Was unterscheidet Ihren ToF-Sensor Tofguard von vergleichbaren 3D-Produkten?

Franz Duregger: Tofguard ist eine Produktgruppe von Safety-zertifizierten Kameras für Industrieanwendungen. Wir bieten die Kameras auch inklusive der passenden Software für unterschiedliche Einsatzbereiche an. Im ersten Schritt wird das Produkt Spotguard verfügbar sein: Hier überwacht die Kamera mithilfe einer speziellen Software einen individuell definierbaren Raum. Tofguard ermöglicht es, das 3D-basierte Kameraverfahren Time of Flight erstmals auch mit Safety-Zulassung für die Maschinenindustrie zu nutzen. Gleichzeitig sind unsere ToF-Systeme mit einer Bildrate von bis zu 100fps überdurchschnittlich schnell. Sie liefern Daten und Informationen in Echtzeit an Automationssysteme und Steuerungen, die Latenzzeit beträgt dabei nur 10ms. Weil es in den robusten Systemen keine beweglichen Bauteile gibt, ist eine mechanische Wartung nicht nötig. Kundenapplikationen können auch direkt auf der Kamera ausgeführt werden.

Für welche Applikationen ist das Produkt vor allem vorgesehen?

Duregger: Tofguard gewährleistet in Produktionsumgebungen, der Robotik, der Logistik und der Automatisierungstechnik höchste Sicherheit für Mensch und Maschine. Die Kameras können Maschinenarbeitsplätze und Roboterräume ohne die klassischen Abgrenzungen bzw. Schutzzäune überwachen. Sie sind damit die Grundlage einer sicheren Mensch-Maschine-Kollaboration (MMK).

Welche Safety-Zulassungen haben Sie bereits?

Duregger: Die neuen 3D-ToF (flashLidar) Kameras von tofmotion sind zertifiziert und zugelassen nach EN13849 (Performance Level D) und EN62061 (SIL 2, Cat.).

Wieso reichen nicht länger klassische Safety-Sensoren für solche Anwendungen aus?

Duregger: Die klassischen Safety-Sensoren scannen immer nur eine Ebene. Obwohl das eine Einschränkung darstellt, bewerben die Hersteller der Sensoren dies als Stand der Technik. Tofguard hingegen scannt den kompletten Raum und erfasst Objekte gesamthaft. So können darüber hinaus Objekte auch klassifiziert werden. Traditionelle Laserscanner bestehen aus beweglichen Teilen, sind daher wartungsintensiv und störanfällig. Stereokameras sind durch ungünstige Lichtverhältnisse und Schatten leicht zu täuschen und scheiden deshalb für Safety-Anwendungen aus.

Wie sieht es mit den technischen Daten des Systems aus?

Duregger: Die optische Leistung lässt sich im Bereich von 0 bis 16W flexibel an die Lichtverhältnisse anpassen, wobei stets die Laserklasse 1 gewährleistet ist, das heißt die Laserstrahlen sind somit unschädlich für die Augen. Der Arbeitsbereich von 0,05 bis 10m ermöglicht es, sowohl sehr nahe als auch weit entfernte Objekte zu erkennen. Dabei wird eine Genauigkeitstoleranz von 0,15% eingehalten. Die Größe der Pixel rangiert von 0,15mm bei 0,05m und 27mm bei 10m Entfernung. Die Kameras sind robust und dank ihrer Stoßfestigkeit und einem erweiterten Temperaturbereich von -45 bis +85°C für den Außenbereich konzipiert. Das Gehäuse aus Aluminium und einer Kunststofffront entspricht der Schutzart IP65. Die kompakte Bauweise und das geringe Gewicht von 650g erlauben eine Integration auch in engen Bauräumen und möglichst leichten Konstruktionen. Die 3D-Kameras verfügen über eine Ethernet- und drei OSSD-Schnittstellen, weitere Anbindungen lassen sich auf Anfrage realisieren. Kunden können die vom Hersteller entwickelten Softwarepakete nutzen oder ihre eigene Applikationssoftware einsetzen; Tofmotion bietet Anwendungsschnittstellen zu ROS, C++, Python, SDK und Octave. So lassen sich die Systeme innerhalb kürzester Zeit operativ einsetzbar machen.

In der Vergangenheit gab es bereits sichere Raumüberwachungssysteme auf Kamerabasis, die sich aber nicht durchgesetzt haben. Warum sollte es bei Spotguard anders sein?

Duregger: Bei den erwähnten Systemen handelt es sich vornehmlich um 2D-Systeme. Spotguard ist sicher gegen Täuschungen und erlaubt eine vollständig räumliche Definition von Sicherheitszonen. Die Lösung lässt sich in einer GUI anhand von Kamerabildern einfach implementieren. Sie ermöglicht mehrere unabhängige und räumlich frei definierte Überwachungszonen und unterstützt Sicherheitssignale über OSSD. Anwender können Tofguard selbst konfigurieren und an ihre Prozesse anpassen. Nicht zuletzt überzeugen unsere Systeme mit niedrigen Capex und Opex.

Welche anderen Anwendungen sind mit Ihrem 3D-System noch möglich?

Duregger: Wir arbeiten derzeit an einer Software für ein weiteres Einsatzszenario, in dem Tofguard zum sicheren Einsatz von automatischen Transportfahrzeugen beiträgt. Hier agieren die Kameras gleichsam als die Augen der AGV (Automated Guided Vehicles), was eine dynamische Reaktion auf Hindernisse ermöglicht. Unfälle werden von vornherein vermieden. Dank der flexiblen Routenplanung fährt das Fahrzeug schneller und es werden somit Durchlaufzeiten minimiert. Die Einsatzmöglichkeiten sind damit aber noch bei Weitem nicht erschöpft. Die 3D-Kameras sind auch ideal für den Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen, der Paket-/Objektvermessung und der Logistik bzw. Intralogistik (LKW Verladung, Lagerinformationen) geeignet. Wir helfen den Kunden aber auch gerne bei der Integration von eigenen Anwendungen.

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