28.11.2022
Jedes Paket im Blick
Jederzeit erkennen, wie es um die Auslastung von Förderbändern steht: Für diese Aufgabe hat Pepperl+Fuchs gemeinsam mit einem Kunden das Sensorsystem Contour2D entwickelt. Ein einziger LiDAR-Sensor macht es in Kombination mit einer intelligenten Auswerteeinheit möglich, die Auslastung von Förderanlagen auf besonders effiziente Weise zu überwachen.
Das weltweite Paketvolumen nimmt kontinuierlich zu. Im Jahr 2020 wurden bereits über 131 Milliarden Pakete verschickt – eine Zahl, die sich Prognosen zufolge bis zum Jahr 2026 voraussichtlich verdoppeln wird. Das stellt die Intralogistik vor die Herausforderung, immer größere Paketmengen zu bewältigen. Auf der Suche nach einer passenden Lösung, um die Auslastung von Förderbändern jederzeit im Blick zu behalten, wandte sich ein führender Anbieter für Materialflusssysteme an Pepperl+Fuchs. In enger Zusammenarbeit mit dem Kunden entwickelte Pepperl+Fuchs daraufhin das Sensorsystem Contour2D. Mit diesem System, das nun der gesamten Fördertechnik- und Intralogistikbranche zur Verfügung steht, lässt sich die Auslastung von Förderanlagen so effizient überwachen wie noch nie.
„In der kundenspezifischen Anwendung, für die wir das Sensorsystem entwickelt haben, befinden wir uns am Anfang eines Distributionszentrums, wo Lkws ganze Wagenladungen voller Pakete auf Förderbändern abladen“, erklärt Marcel Tibosch. Als Sales Manager für den Geschäftsbereich Fabrikautomation in den Niederlanden war er der erste Ansprechpartner für den langjährigen Kunden von Pepperl+Fuchs. Der niederländische Hersteller von Fördersystemen suchte für einen weltweit führenden Versandhändler eine Lösung für die Überwachung der Förderbandauslastung.
Unser Kunde war auf der Suche nach einer Lösung, die ihm jederzeit einen Überblick über die aktuelle Auslastung seiner Förderbänder ermöglicht.
Auf den Förderbändern des Versandhändlers befinden sich eine Vielzahl von Paketen mit unterschiedlichen Maßen und Verpackungsarten – ungeordnet, in großen Mengen und teils übereinander gestapelt. „Deshalb war der Kunde auf der Suche nach einer Lösung, die ihm jederzeit einen Überblick über die aktuelle Auslastung des Förderbandes ermöglicht“, berichtet Marcel Tibosch. Diese Information sei von zentraler Bedeutung, um den Paketfluss bestmöglich unter Kontrolle zu behalten und dafür zu sorgen, dass die einzelnen Pakete in gleichmäßigen Abständen im Distributionszentrum weiterverteilt werden.
Schlüsselfertige Systeme für individuelle Herausforderungen
Um für diese individuelle Herausforderung eine optimale Lösung zu finden, wandte sich Tibosch an die Pepperl+Fuchs Abteilung Smart Systems, die schlüsselfertige Systeme für Applikationsprobleme aus der Praxis entwickelt. Daraufhin überlegte sich das Team um Projektingenieur Patrick Ukas, wie die Aufgabenstellung des Kunden mit Produkten, Technologien und Know-how von Pepperl+Fuchs am besten gelöst werden könnte. „Was die Überwachung der Förderbandauslastung besonders schwierig macht, sind die Schatteneffekte, die auf dem Band entstehen“, berichtet Ukas. „Das war die technische Herausforderung, für die wir eine möglichst effiziente Lösung finden mussten.“
Die Schatteneffekte auf dem Förderband waren die technische Herausforderung, für die wir eine möglichst effiziente Lösung finden mussten.
Das Problem: Die Pakete, die auf einem Förderband transportiert werden, werfen einen Schatten auf das Band, sodass ihre Konturen größer erscheinen, als sie sind. Um diesen Effekt zu korrigieren, nutzen existierende Lösungen mehrere Laserscanner, die von verschiedenen Seiten auf das Förderband blicken. Dies hat aber sowohl hohe Anschaffungskosten als auch einen hohen Montageaufwand zur Folge. „Unser Ziel war deshalb, nur einen einzigen LiDAR-Sensor einzusetzen, der mittig über dem Förderband montiert wird“, sagt Ukas. Der Vorteil für den Kunden sind reduzierte Hardwarekosten ebenso wie ein verringerter Zeitaufwand für Installation und Inbetriebnahme. Im Vergleich zu anderen Systemen entfällt darüber hinaus die aufwendige Konfiguration, die erforderlich wäre, um mehrere Sensoren zueinander auszurichten.
Mit einem einzigen Sensor gegen den Schatteneffekt
Doch wie schafften es die Sensorikspezialisten von Pepperl+Fuchs, ein System zu entwickeln, das mit nur einem einzigen Sensor die Schatteneffekte auf dem Förderband korrigiert? „Dafür ist die herausragende Leistung des 2-D-LiDAR-Sensors R2000 ausschlaggebend“, erklärt Ukas. Dieser Sensor – das Herzstück des Contour2D-Systems – verfügt gegenüber vergleichbaren Produkten über die höchste Winkelauflösung von 0,042° und eine besonders hohe Scanrate von bis zu 50 Hz. Dadurch erkennt der R2000 die Konturen der Pakete auf dem Förderband mit maximaler Präzision.
Eine Winkelauflösung von 0,042° und eine Scanrate von bis zu 50 Hz machen den 2-D-LiDAR-Sensor R2000 zum Präzisionsgenie.
Von Anfang an war jedoch klar: Die leistungsfähige Sensorik allein reichte nicht aus, um die Schatteneffekte auf dem Förderband zu kompensieren. „Zusätzlich brauchten wir eine intelligente Auswerteeinheit, für deren Entwicklung wir die Softwareexperten von Espace 6D mit ins Boot geholt haben“, erzählt Ukas. Als Teil der VMT, eines Unternehmens der Pepperl+Fuchs Gruppe, bündelt Espace 6D die hauseigenen Kompetenzen rund um 3-D-Messtechnik, Laserscanner und Softwareentwicklung. „Für Contour2D haben wir applikationsspezifische Algorithmen entwickelt, die die Abschattungseffekte auf dem Förderband zuverlässig herausrechnen, sodass wir die Konturen der Pakete mit nur einem Sensor korrekt erfassen können“, erklärt Dr. Adrian Krzizok, Leiter der Softwareentwicklung von VMT/Espace 6D.
Dank leistungsfähiger Sensorik in Kombination mit intelligenten Algorithmen sind Schatteneffekte auf dem Förderband kein Problem für Contour2D.
Alle Kennwerte in einer Anwendung
Bei der Softwareentwicklung für Contour2D ging es jedoch nicht nur darum, den Schatteneffekt zu korrigieren. Darüber hinaus waren weitere kundenspezifische Anforderungen zu beachten, wie Krzizok zusammenfasst: „Unsere Software verarbeitet und interpretiert die Rohdaten des Sensors, sodass vier Kennwerte ausgegeben werden: der belegte Anteil des Förderbandes, die mittlere und maximale Höhe der beförderten Güter sowie ein Höhenprofil.“ Die Software ist in der Auswerteeinheit integriert, die in der Nähe der Förderanlage befestigt wird. Auf Kundenwunsch hin werden die Messergebnisse über eine TCP/IP-Schnittstelle direkt an die SPS weitergeleitet. Gleichzeitig können sie auch in einer Windows-Anwendung grafisch visualisiert werden.
Die Software von Contour2D zeigt den belegten Anteil des Förderbandes an.
Zusätzlich lässt sich die maximale Höhe der beförderten Pakete ablesen.
Auch die mittlere Höhe der Pakete auf dem Fördersystem wird bestimmt. Für erhöhte Präzision können die Werte wahlweise für 8 Zonen …
… oder für 16 Zonen separat ausgegeben werden.
Eine wichtige Anforderung war außerdem, dass das System schnell und einfach in Betrieb zu nehmen sein sollte. Die Experten von Espace 6D entwickelten daher eine intuitive Windows-Applikation, in der sich Contour2D unkompliziert konfigurieren lässt – von der Anpassung des Erfassungsbereichs bis zum Teach-In der Förderbandkontur. Die eingestellten Werte können daraufhin von einem System auf andere übertragen werden. „Wenn in einer Halle insgesamt 150 Contour2D-Systeme zum Einsatz kommen, muss also nur eins dieser Systeme parametriert werden“, erklärt Krzizok.
Vom Komplettsystem überzeugt
„Die komfortable, einfach zu bedienende Software war einer der Gründe, warum das Sensorsystem von Pepperl+Fuchs gegenüber anderen Angeboten den Zuschlag erhalten hat“, berichtet Sales Manager Marcel Tibosch aus dem direkten Kundenkontakt. „Contour2D hat deshalb überzeugt, weil es ein Komplettsystem ist, das die Sensorik für die Messung mit der Software für die Auswertung und Visualisierung kombiniert – während es gleichzeitig kosteneffizient und leicht zu installieren ist.“
Von der grundlegenden Software, die wir für Contour2D entwickelt haben, profitieren bereits jetzt weitere kundenspezifische Aufträge.
Im Rückblick auf das Kundenprojekt betont Softwareexperte Adrian Krzizok besonders: „Die Entwicklung des Sensorsystems und die daraus gewonnenen Erkenntnisse kommen auch zukünftigen Kundenprojekten zugute.“ In den letzten Jahren habe Pepperl+Fuchs immer häufiger Anfragen nach individuellen Lösungen erhalten. Um solche Projekte schnell und kosteneffizient umsetzen zu können, brauche es eine Kernsoftware mit grundlegenden Schnittstellen und Algorithmen. „Damit können ohne großen Aufwand neue Sensoren angebunden und applikationsspezifische Anforderungen erfüllt werden. Von der grundlegenden Software, die wir für Contour2D entwickelt haben, profitieren bereits jetzt weitere kundenspezifische Aufträge.“
Zahlreich im Einsatz
Auch aus Sicht von Tibosch war das Projekt Contour2D ein voller Erfolg: „Wie uns der Kunde zurückgemeldet hat, funktioniert das Sensorsystem in der Anwendung einwandfrei.“ Seit Frühjahr 2021 sind in einem großen Distributionszentrum des Versandhändlers etwa 150 Contour2D-Systeme im täglichen Einsatz. „Zusätzlich haben wir bereits mehrere Nachbestellungen für verschiedene Standorte erhalten und gehen davon aus, dass der Bedarf weiter steigen wird.“
Contour2D steht nun für jedes Unternehmen zur Verfügung, das mit dem Sensorsystem von Pepperl+Fuchs einen besseren Überblick über die Auslastung seiner Förderbänder oder Rollenförderer erhalten will. Dank der hauseigenen, modularen Softwareplattform sind auch individuelle Anpassungen möglich. „Ob es um ein anderes Ausgabetelegramm oder abweichende Ausgabegrößen geht“, sagt Projektingenieur Patrick Ukas, „wir freuen uns, mit Kunden ins Gespräch zu kommen!“
