Das FTS LEO Locative ist nicht aus der Spur zu bringen: dafür sorgen der Mehrstrahl-LED-Scanner und ein optisches Positioniersystem.

Das FTS LEO Locative ist nicht aus der Spur zu bringen: dafür sorgen der Mehrstrahl-LED-Scanner und ein optisches Positioniersystem. Pepperl+Fuchs

Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTS) werden längst nicht mehr nur in großen FTS-Anlagen eingesetzt, im Gegenteil: Unternehmen fragen immer häufiger kompakte und kostengünstige Fahrzeuge nach, die sich einzeln oder in überschaubaren Fahrzeugverbänden einsetzen lassen und dabei einfach zu bedienen und flexibel sind. Zunehmend erobern sie auch den Kommissionier- und Versandbereich oder die Fertigung- und Montageversorgung. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML in Dortmund hat der Lagertechnikhersteller Bito das kleinskalige fahrerlose Transportfahrzeug LEO Locative entwickelt. „Es wurde als kleines, fahrerloses Transportfahrzeug für Behälter und Kartonagen mit Formaten bis 600 x 400 mm konzipiert“, erklärt Dennis Ramers, Produktmanager Lagertechnik bei Bito und mitverantwortlich für das Fahrzeugprojekt. Das FTS selbst bringt 30 kg auf die Waage, kann aber Transportlasten bis zu 20 kg tragen. Mit einer Geschwindigkeit bis 0,8 m/s erledigt das autonome Fahrzeug Transportaufgaben zwischen verschiedenen Arbeitsplätzen. Deren Übergabestationen fährt es innerhalb einer Kreisbahn an.

Fahrassistenzsystem hält FTS auf der Spur

In der Regel sind am Einsatzort eines kompakten FTS Fahrwege, Rampen, Tore, die Standorte der Maschinen sowie bauliche Gegebenheiten bereits vorgegeben. Der Fahrzeug-Parcours sollte außerdem jederzeit ohne großen Zeit- und Kostenaufwand anpassbar sein. „Aufwendige Bodenarbeiten wie bei induktiven oder magnetischen FTS-Leitspurtechnologien stehen in den typischen Zielapplikationen für den Betreiber des LEO Locative in keinem Verhältnis zu den Anschaffungskosten der Fahrzeuge“, rechnet Ramers vor. Die Entwickler entschieden sich deshalb für eine optische Leitspurlösung. Wegstrecken, Kreuzungen, Verzweigungen, Pufferstrecken oder Übergabestationen lassen sich durch Aufbringen eines farbigen Spurbands auf den Boden und optisch erkennbarer Marken schnell einrichten und anpassen. Bei Umbauten oder Auftragsspitzen können Anwender so flexibel reagieren und die Systeme danach genauso schnell wieder aus dem Parcours entfernen.

Um die optische Spurlösung umzusetzen, wählten die Entwickler den Mehrstrahl-LED-Scanner R2100 und das kamerabasierte Positioniersystem PGV100 (Position Guided Vision). Letzteres  besteht aus einem 2D-Vision-Sensor mit integrierter LED-Beleuchtung, einem beliebig langen Farbband als optische Leitspur, Data-Matrix-Codes zur Kennzeichnung von Positionen sowie Steuercodes für die Fahrzeugnavigation an Kreuzungen, Verzweigungen oder Endpunkten im Streckenlayout. Als ‚Fahrassistenz-Sensor‘ befindet sich das Positioniersystem an der Unterseite des FTS mit direkter Ausrichtung zum Boden. Der Arbeitsabstand beträgt 100 mm: Das FTS besitzt so genügend Bodenfreiheit, um Unebenheiten oder flache Gegenstände kollisionsfrei zu überfahren. Die Abtastung der Leitspur und der Codes ist aufgrund der speziell fokussierten Optik fremdlichtsicher und kontrastunabhängig – die X- und Y-Position des FTS wird genau erfasst und gemeldet. „Sollte das Farbband unterbrochen oder verschmutzt sein, wird dies vom Sensor toleriert, sodass das Fahrzeug ohne Stopp jederzeit sicher navigieren kann“, sagt Ramers. Die Data-Matrix-Codes entlang der Kreisbahn des FTS und die optischen Steuermarken ermöglichen es, das FTS dezentral zu steuern und autonom agieren zu lassen. Die Anbindung an die Steuerung erfolgt über eine RS-485-Schnittstelle.

Bilderstrecke

Der Mehrstrahl LED-Scanner R2100  kann in einer 90°-Fläche und einer spezifizierten Detektionstiefe von bis zu 8 m beliebig positionierte Objekte erkennen.
Als ‚Fahrassistenz-Sensor‘ befindet sich das Positioniersystem PGV100 an der Unterseite des FTS mit direkter Ausrichtung zum Boden.
Abbiegevorgänge im Streckenverlauf werden mit seitlich angebrachten Steuercodes (Detailbild) eingeleitet.
Wenn Positionen exakt anzufahren sind, etwa Lagerpositionen oder Übergabestationen, kommen Klebebänder mit Data-Matrix-Codes zum Einsatz.

Kolonnenfahrt ohne Kollisionen

Damit LEO Locative anderen Fahrzeugen in sicherem Abstand folgt und Kolonnen bildet, ohne dabei Auffahrunfälle zu verursachen und außerdem Hindernisse auf dem Fahrweg erkennt, kommt der Mehrstrahl-LED-Laserscanner R2100 zum Einsatz. Der Sensor kann in einer 90°-Fläche und einer spezifizierten Detektionstiefe von bis zu 8 m beliebig positionierte Objekte erkennen, deren Abstand und Winkel zum Sensor ermitteln und diese Informationen zum Beispiel an eine FTS-Steuerung ausgeben, die über eine RS-232-Schnittstelle angebunden ist. „Bei der Distanzierung und Kolonnenbildung von Fahrzeugen ist der R2100 in der Lage, vorausfahrende Fahrzeuge auch in Kurvenbereichen zu detektieren und gleichzeitig Auffahrunfälle zu vermeiden“, so Ramers. Die Überwachungsfelder des R2100 lassen sich programmieren. Ebenso sind bei der Überwachung der Fahrzeugübergabestationen Feldtiefen und Geometrien an die baulichen und maschinentechnischen Gegebenheiten vor Ort anpassbar.

Technologisch nutzt der R2100 ein von Pepperl+Fuchs entwickeltes Abstand-Messverfahren. Es misst die Laufzeit ausgesendeter und von einer Oberfläche reflektierter Lichtimpulse und errechnet über die Lichtgeschwindigkeit die genaue Entfernung zum Objekt. Durch den hohen Energiegehalt der diskreten Pulse erreicht die PRT (Pulse Ranging Technology) selbst bei dunklen Objekten oder kritischen Oberflächen ein zuverlässiges – und dabei zugleich fremdlichtsicheres – Detektionsverhalten. „Was ebenfalls für den R2100 spricht, ist seine Unverwüstlichkeit“, bemerkt Ramers. So gibt es keine beweglichen Komponenten oder Bauelemente wie Lager, Kleinmotoren oder rotierende Umlenkspiegel, die aufgrund von Schocks, Vibrationen oder normaler Betriebsbelastung verschleißen und zu einem Sensor- und folglich auch Fahrzeugausfall führen könnten.

Führerschein bestanden

Die bisher eingesetzten LEO-Locative-Fahrzeuge der Nullserie haben ihre Praxistauglichkeit und Verfügbarkeit bei Endkunden im Test bereits unter Beweis gestellt. Dazu zählen auch die Positioniersysteme, der Mehrstrahl-LED-Scanner und die ebenfalls integrierten Optosensoren für die Belegtkontrolle auf den Fahrzeugen und an den Übergabestationen. Das Werk Bühl von Pepperl+Fuchs hat das FTS ebenfalls getestet und an Ramers Rückmeldung gegeben: „Auch dort ist zum einen positiv aufgefallen, dass das Fahrzeug durch sein geringes Gewicht und seine Geschwindigkeit keine besondere Sicherheitstechnik benötigt. Zum anderen hat neben der Flexibilität des Transportsystems die hohe Verfügbarkeit überzeugt“, freut sich Ramers. Im Herbst 2016 soll die Markteinführung erfolgen.