Menschen und selbstfahrende Transportsysteme agieren häufig nebeneinander. Die Fahrzeuge müssen entsprechend hohen Sicherheitsanforderungen genügen. Dafür brauchen sie unter anderem sichere Positionsdaten. Diese ermittelt das 2D-Positioniersystem „safePGV“ von Pepperl+Fuchs mit nur einem Sensor. Es erreicht durch intrinsische Redundanz die Sicherheitsstufen SIL 3 und PL e. Seine farbigen Codes stehen für mechanisch stark beanspruchte Stellen auch auf robusten Metall-Leisten Verfügung.
Ein fest verlegtes Band mit dreifarbigen, überdurchschnittlich großen Data Matrix-Codes enthält die Positionsangaben für fahrerlose Transportsysteme, die vom ebenfalls großen Lesefenster des Sensors erfasst werden. Ein einziger Data Matrix-Code genügt zur Positionsbestimmung auf der X-Achse, es werden aber immer mehrere Codes gleichzeitig ausgelesen. Selbst wenn die Codes auf einer Strecke von bis zu 75 Millitmeter kompromittiert sind, werden die Positionsdaten auf 0,2 Millimeter genau ermittelt. Die Kamera ist mit roter und blauer LED-Beleuchtung ausgestattet, die jeweils getrennt und in zufälliger Abfolge blitzen. Die Kamera sieht daher immer nur einen Teil der farbigen Codes, sodass die die Farben eine zusätzliche Redundanz-Dimensionen herstellen.
Ein integrierter Sicherheitscontroller gleicht die Signale mit dem Erwartungswert ab und unterzieht die erfasste Position einer unabhängigen Plausibilitätsprüfung. Eventuelle Fehlfunktionen werden auf diese Weise sofort erkannt. Dazu kommt die kontinuierliche Prüfung der Softwarefunktion und die direkte Ansteuerung der verschiedenfarbigen LED-Ringe durch den Sicherheitsteil. Ein zusätzlicher Funktionsbaustein zur Weiterverarbeitung der Positionsdaten gemäß SIL 3 und PL e wird nicht benötigt.
Neben der Standardausführung aus robustem Laminat stehen die Codebänder auch in Form von Metall-Leisten zur Verfügung. Damit können Streckenabschnitte mit starker mechanischer Einwirkung, zum Beispiel Kreuzungen, Tordurchfahrten oder Kurven, mit einem besonders robusten Informationsträger ausgestattet werden. Sie lassen sich auf drei Arten verlegen: durch direkte Verklebung auf dem Boden oder auf Trägern, durch Montage in verschraubten Überfahrschienen sowie in Versenkschienen in einer Bodennut.
Einzelne, geschlossene Schienenstücke können zur Positionsbestimmung an definierten Stationen dienen. Ein Beispiel für solche Verwendung ist das Tor der Sicherheitsbox eines Roboters, die das Fahrzeug durch freie Navigation angesteuert hat. Das Tor wird für die Materialübergabe erst dann geöffnet, wenn die korrekte Position des fahrerloses Transportfahrzeugs (kurz AGF für Automated Guided Vehicle) anhand der Codes verifiziert ist und damit eine sichere Anmeldung erfolgen kann.
Im Gegensatz zu anderen optische Positionierungssystemen, die die Sicherheitsstufen mit zwei Kameras erreichen, genügt dem „safePGV“-System eine einzige. Das ermöglicht beträchtliche Einsparungen bei der Hardware und dem Integrationsaufwand. Die „Checker“-Funktion sichert die Positionsbestimmung zusätzlich ab, indem sie die Qualität der einzelnen Codes benotet und die Anzahl der erfassten Markierungen meldet. So können Wartungsarbeiten frühzeitig geplant werden.
Die Sensor-Daten stehen der sicheren Steuerung für weitere Funktionen zur Verfügung. Dazu gehören unter anderem die Ausgabe der sicheren X-Position und einer sichere Statusmeldung sowie die Ausgabe der nichtsicheren Werte X-Position, Y-Abweichung, Winkelabweichung, Geschwindigkeit und Z-Abstand des Sensors zum Codeband. Diese Daten dienen als Basis für den stabilen Betrieb für fahrerlose Transportsysteme.
In der GSDML-Datei sind die Eigenschaften des Sensors beschrieben, kompatibel zum Betrieb in einem Profinet-Netzwerk. Sie erlaubt zudem die weitere Parametrierung über die Sicherheitssteuerung. Diagnosedaten zeigen Hinweise auf mögliche Störungen. Für die Busanschaltung ist kein zusätzlicher Controller nötig. Der Lesekopf arbeitet berührungslos und verschleißfrei und gewährleistet bei minimalem Wartungsaufwand praktisch durchgängige Verfügbarkeit.
Autor: Thorsten Schühlein
