Dreidimensionale Schutzraumüberwachung

SafetyEYE ist dabei weit mehr als ein Sensor – es ist die Grundlage einer Technologie zur sicheren Detektierung von Objekten im dreidimensionalen Raum. „Damit können wir wieder eine Innovation präsentieren, die Anwender darin unterstützt, ihre Produktivität zu erhöhen und Kosten zu senken“, bringt Renate Pilz, geschäftsführende Gesellschafterin, die Vorteile des sicheren Kamerasystems auf den Punkt. Geeignet ist das sichere Kamerasystem für die unterschiedlichsten Branchen: von Bearbeitungszentren über die Reifen- und Verpackungsindustrie bis hin zu Hochregallagern und automatischen Parkhäusern.

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.

Bei Pilz machte man sich deshalb Gedanken für ein neues Konzept zur Schutzraumüberwachung und entwickelte die Idee eines sicheren Kamerasystems. Aber auch bei Daimler-Chrysler 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 Daimler-Chrysler entwickelt werden, um Autofahrer auf Gefahren aufmerksam zu machen. Auf diese Weise fanden zwei sich optimal ergänzende Kooperationspartner. Während Daimler-Chrysler 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.

Eine mit SafetyEYE abgesicherte Roboter-Arbeitsstation beispielsweise wird völlig offen wirken. Einengende Absperrungen sind nicht mehr notwendig. 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. Nur Objekte, die in diese Bereiche eintauchen, sind potenziell gefährdet.

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.

Pilz GmbH & Co. KG www.pilz.com