Das allsehende Auge

SafetyEYE ermöglicht Schützen, Steuern und Überwachen mit nur einem System. Im Bereich Safety profitieren Anwender von hoher Flexibilität und Produktivität, im Bereich Security von einer lückenlosen Objektüberwachung und Zutrittssicherung.

Das neuartige Kamerasystem ist dabei weit mehr als ein Sensor - es ist die Grundlage einer Technologie zur sicheren Detektierung von Objekten im dreidimensionalen Raum. Geeignet ist das sichere Kamerasystem für die unterschiedlichsten Branchen: von Bearbeitungszentren über die Reifen- und Verpackungsindustrie bis hin zu Hochregallagern und automatischen Parkhäusern.

An die Grenzen stoßen

Am Beispiel einer Roboter-Arbeitsstation, die einen oder mehrere Roboter umfasst und durch Schutzzäune gesichert ist, wird es deutlich. In der Regel sind zusätzliche Schutzeinrichtungen wie Lichtgitter und Laserscanner in Verbindung mit Bereichsendschaltern an den Robotern erforderlich. Sie erkennen, wenn Personen den Gefahrenbereich betreten oder sich darin aufhalten. Die bisherigen sicherheitstechnischen Lösungen sind jedoch mit deutlichen Nachteilen verbunden. Mit optoelektronischen Schutzeinrichtungen lassen sich keine Räume, sondern allenfalls Ebenen überwachen. Fehlt zudem eine freie Sichtverbindung, muss die Arbeitsstation zusätzlich mit Trittmatten abgesichert werden. Eine lückenlose Überwachung des Aktionsradius eines Roboters ist so entweder gar nicht oder nur mit großem technischen Aufwand machbar. Hinzu kommt, dass die üblichen Schutzeinrichtungen im Gefahrenfall einen sofortigen Stillstand des Roboters auslösen. Für den Neustart muss der Roboter exakt an dieselbe Position wie vor dem Stopp gefahren werden. Das kostet Zeit und wirkt sich auch auf nachfolgende Stationen einer Produktionslinie aus. Und ein dritter Aspekt: die große Anzahl unterschiedlicher Komponenten und deren komplexe Beschaltung macht die Absicherung einer Roboterarbeitstation nicht nur kostspielig, sondern beeinträchtigt auch ihre Verfügbarkeit.

Gemeinsames Know-how

Bei Pilz machte man sich deshalb Gedanken für ein neues Konzept zur Schutzraumüberwachung und entwickelte die Idee eines sicheren Kamerasystems. Aber auch bei DaimlerChrysler in Sindelfingen, in der Abteilung Verfahrensentwicklung, Automatisierungs- und Steuerungstechnik, wurde über neue Überwachungsstrategien nachgedacht. Die Überlegung war, Kameras so in Kombination einzusetzen, dass sich der zu überwachende Schutzraum dreidimensional abbilden lässt. Anhand von Algorithmen zur Bildverarbeitung ist es dann möglich, Objekte zu erkennen, die in den Gefahrenraum eindringen. Ausgangspunkt waren optische Assistenzsysteme, die im Labor für technische Bildverarbeitung des Ulmer Forschungszentrums von DaimlerChrysler entwickelt werden, um Autofahrer auf Gefahren aufmerksam zu machen. Auf diese Weise fanden zwei sich optimal ergänzende Kooperationspartner. Während DaimlerChrysler die geeigneten Algorithmen zur dreidimensionalen Bildauswertung beisteuerte, war es die Aufgabe von Pilz, die Algorithmen industrietauglich zu machen, das System zu entwickeln und auch zu fertigen.

Einer für alle

Das Gesamtsystem besteht aus drei Komponenten: der Sensoreinheit, einem Hochleistungsrechner sowie einer Sicherheitssteuerung. Die aus drei hoch dynamischen Kameras bestehende Sensoreinheit liefert die Bilddaten des zu überwachenden Raumes.

Ein Hochleistungsrechner als Auswerteeinheit empfängt über Lichtwellenleiter die Bilddaten der Kameras und berechnet anhand hochkomplexer und sichere Algorithmen ein räumliches Bild. Damit ist es möglich, Objekte räumlich wahrzunehmen und ihre Position exakt zu bestimmen. Diese Informationen werden dann mit den im System konfigurierten Schutzräumen überlagert, um festzustellen, ob z. B. eine Verletzung des Schutzraumes vorliegt. Die Ergebnisse der Bildverarbeitung gibt der Hochleistungsrechner an die Sicherheitssteuerung PSS, die mit ihren Ein- und Ausgängen als Schnittstelle zur Maschinensteuerung dient und den kompletten Betrieb von SafetyEYE steuert. Meldet die Auswerteeinheit eine Verletzung des Schutzraumes, werden die konfigurierbaren Ausgänge ausgeschaltet.

Stillstand vermeiden

Eine mit SafetyEYE abgesicherte Roboter-Arbeitsstation wird völlig offen wirken. Die Sensoreinheit sitzt über der Arbeitsstation und hat den gesamten Aktionsraum des Roboters im Blick. Manipulationen sind damit von vornherein ausgeschlossen. Erst der Blick auf den Monitor zeigt, dass hier Sicherheitstechnik am Werk ist. Die Bilder der Kameras überlagern farbige, halbtransparente Würfel und Quader - die dreidimensionalen Warn- und Schutzräume. Innerhalb dieser Raumsegmente wird sich der Roboter während seines Arbeitsablaufs bewegen. Die Gefahrenbereiche sind in Form einer virtuellen Hüllkurve definiert, die Warn- und Schutzräume einschließt. Die Besonderheit bei SafetyEYE: eine Schutzraumverletzung führt nicht automatisch zum Not-Stopp. Denn übertritt ein Mitarbeiter den virtuellen Schutzraum an einer Stelle, die der Roboter erst nach mehreren Sekunden erreichen würde, sorgt die Steuerungstechnik dafür, dass der Roboter sich mit extrem reduzierter Geschwindigkeit weiter bewegt. Tritt der Mitarbeiter alarmiert durch ein Warnsignal wieder zurück, arbeitet der Roboter mit normaler Geschwindigkeit weiter.

Am PC konfigurieren

Schutz- und Warnräume lassen sich zu komplexen Raumordnungen zusammenfassen und sind dennoch einfach zu handhaben, da sie sich intuitiv und schnell am PC konfigurieren lassen. Sind für verschiedene Betriebsarten einer Maschine unterschiedliche Raumordnungen notwendig, können diese während des Arbeitszyklus der Maschine dynamisch über das sichere Bussystem SafetyBUS p oder die digitalen Eingänge der Sicherheitssteuerung PSS umgeschaltet werden. Anwender bleiben flexibel, denn einmal definierte Schutzräume lassen sich einfach im SafetyEYE Konfigurator anpassen. Die Installation von SafetyEYE mit Konfiguration der Schutzräume erfordert nur wenige Stunden. Das Positionieren, Einrichten und Überprüfen von konventionellen Schutzeinrichtungen dagegen beansprucht mindestens einen Tag.

Ergonomische Zusammenarbeit

Im Vergleich zu herkömmlicher Sensorik bietet das sichere Kamerasystem deutlich mehr: Steuern, Schützen und Überwachen mit nur einem System. Auch Standardsteuerungsfunktionen kann SafetyEYE übernehmen. Darüber hinaus ist mit SafetyEYE auch die Überwachung von mehreren voneinander unabhängigen Schutzräumen möglich. SafetyEYE sichert Anlagen aus der Vogelperspektive, so dass Mensch und Maschine optimal zusammen arbeiten können. Mit dem sicheren Kamerasystem lassen sich Anforderungen aus den unterschiedlichsten Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus realisieren.

Pilz
1030 Wien
Tel. (+43 1) 798 62 63-0
Adressat
www.pilz.at

Halle 11, Stand A10

Artikel aus: megatech 04/07, S. 22f

©

Drucken Empfehlen Kommentieren Share

Kommentar schreiben