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Sensorik Laser-Messsystem sorgt per Füllhöhen-Kontrolle für Prozess-Sicherheit

| Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Ist in der Kiste oder im Karton drin, was drin sein soll? Eine wichtige Frage, die sich vor allem bei der Kommissionierung, Verpackung, Versendung oder Rücknahme von Waren in Behältnissen stellt. Ein Laser-Messsystem sorgt im zentralen Ersatzteillager Buchs der Schweizer AMAG Automobil- und Motoren AG für eine stets zuverlässige Antwort.

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Das Laser-Messsystem LMS400 mit Level-Control prüft den Inhalt der Transportkisten bei einer Fördergeschwindigkeit von 1,2 m/s.
Das Laser-Messsystem LMS400 mit Level-Control prüft den Inhalt der Transportkisten bei einer Fördergeschwindigkeit von 1,2 m/s.
( Archiv: Vogel Business Media )

Immer mehr fertigungs-, verpackungs- und logistiknahe Prozesse fordern eine Füllhöhen-Kontrolle. „Denn Über- oder Unterlieferungen können schnell zu Qualitäts- und Imageverlust sowie zu hohen Kosten führen, wenn Teile fehlen, Kunden zuviel Ware erhalten oder sich in eigentlich leeren Rücklaufbehältern doch noch Ware befindet“, erläutert Harald Weber, Produktmanager Lasermesstechnik/Time of Flight Systems bei SICK in Waldkirch. So ist der zuverlässige Blick in die Kiste zwar nicht unbekannt — „die bisherigen Lösungen waren allerdings häufig aufwändig und nicht immer so verlässlich und wartungsarm wie gewünscht“, so der Experte und beschreibt eine Technik, die das jetzt ändern soll: Der All-in-One–Sensor LMS400 mit Level-Control von Sick erfasst sicher selbst kleine Objekte mit ungünstigen Detektions-Eigenschaften in bewegten Behältern.

Die Optik sowie die Mess- und Auswerteelektronik des aus der Roboter-Sichtführung oder Palettenkontrolle bekannten Laser-Messsystems sind in einem nur 179 × 107 × 130 mm³ großen Druckguss-Gehäuse integriert, ein separates Modul ist daher nicht erforderlich. Eine externe Beleuchtung wird — im Gegensatz zu Kamerasystemen — nicht benötigt, da der Sensor sein Licht mittels eines gefächert ausgesendeten Laserstrahles bereits mitbringt.

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Ausgelegt auf einen Arbeitsbereich von 0,7 bis 3 m² und Objektremissionen von 6,5 bis 200 Prozent bestimmt er durch das patentierte FSP-Messverfahren (Frequency Signal Processing) per Phasen-Laufzeitmessung die Entfernung zum Objekt — oder wie bei der Füllhöhen-Kontrolle zum vorgegebenen Behälterboden. Abhängig von der Aufgabe — wie Kistengröße, Kartonformat, Förderbandbreite, Objektgröße — sind durch einstellbare Winkel zwischen 0 und 70° verschiedene Messfeld-Breiten realisierbar. Alle Parameter lassen sich über eine grafische Benutzerschnittstelle mit bekanntem „look & feel“ einstellen.

Funktioniert tastend und schaltend

Das so erzeugte Messfeld wird in der Auswerte-Software in Säulen eingeteilt, deren Breite standardmäßig 50 mm beträgt, aber applikationsspezifisch einstellbar ist. Durch die nahezu parallele Laser-Ausleuchtung treten dabei keine detektionskritischen Schattenbereiche in der Kiste auf. „Ob der Anwender sich nun für 50 äquidistante Säulen entscheidet oder beispielsweise 30 überlappende Säulen programmiert — durch die Auflösung von 1 mm sowie der Messgenauigkeit von 4 bis 5 mm werden selbst nur Golfball-große Objekte sicher erfasst. Damit funktioniert das System quasi wie ein tastendes Lichtgitter oder eine parallele Anordnung einzelner Lichttaster — ist aber wesentlich kompakter, installations- und wartungsfreundlicher“, wie Harald Weber erklärt. Zudem lässt sich die Applikation per Setup-Software direkt im Scanner umsetzen, wobei die Programmierung in einer separaten Steuerung entfällt und in der SPS für die Level-Control–Funktion nur eine Karte benötigt wird. Zur Übertragung der Messdaten stehen neben RS232 und RS422 eine integrierte 10 MB-Ethernet-Schnittstelle sowie vier digitale Schaltausgänge zur Verfügung. Damit kann der Sensor über das erkannte Objekt in einer Kiste sofort einen PC informieren oder eine Sortierweiche ansteuern.

Ausgabe der Remissionsdaten für höchste Detektionssicherheit

Wichtig ist es auch, flache Gegenstände erfassen zu können, wenn die Kastenebene noch flächendicht bedeckt ist, etwa weil die unterste Lage nicht entnommen wurde. Hierfür gibt das LMS400, neben den Entfernungs- und Winkeldaten, auch die vom Objekt remittierte Rest-Energie des Laserimpulses über den Datenstring aus. Das ermöglicht sogar, einen flachen Kantenübergang vom Objekt zum Behälterboden oder die Stoßkanten nebeneinander liegender Einheiten, wie Kartons im Umkarton, sicher zu erkennen.

Wie leistungsfähig das LMS400 mit Level-Control ist, zeigt eine kürzlich realisierte Applikation in der Schweiz: Die AMAG AG mit Stammhaus in Zürich ist der zentrale Vertriebs-, Ersatzteil- und Servicepartner des Landes für Audi, Porsche, Seat, Skoda und Volkswagen. Über das Zentrallager in Buchs bei Zürich ist die gesamte Ersatzteil-Versorgung organisiert: 300 MitarbeiterInnen, PC-gestützte Lagerbewirtschaftung und vollautomatische Förderanlagen sorgen dafür, dass 150.000 verschiedene Artikel umgehend abrufbar sind. 12.000 Positionen verlassen täglich das Lager – meist kommissioniert in Transportkisten, die im Kreislaufsystem nach Auslieferung wieder zurückkommen.

Aufgabe war deshalb sicherzustellen, dass nur vollständig leere Kisten wieder im Lager aufgenommen werden. Sind die Behälter nicht leer, wurde die Ware entweder am Warenausgang nicht vollständig aus den Transportkisten entnommen oder diese sind mit der Ware ohne definiertes Ziel in den Kreislauf gelangt. Solche Fehler bedeuten sowohl für den Kunden als auch für AMAG Zeitverlust, Reklamations- und Klärungsaufwand sowie Kosten für die Fehlerbehebung.

Mit dem LMS400 mit Level-Control, das vom Logistiker Swisslog in die Anlage integriert wurde, ist diese Aufgabe nun gelöst. Das Messsystem wurde an einem Portal oberhalb eines Förderstrecken-Segments installiert, über das die Kisten mit einer Geschwindigkeit von 1,2 m/s in den Versandbereich transportiert werden. Nähert sich eine Kiste, startet das Triggersignal einer Lichtschranke den Messvorgang. Während der Durchfahrt wird der Kistenboden gescannt und Objekte ab 50 × 50 × 20 mm³ zuverlässig erfasst – und zwar auch solche mit vollständig homogener Oberfläche, etwa eine nicht entnommene Lage.

Roland Odermatt, Vertrieb Auto Ident, SICK (Schweiz): „Der bei AMAG realisierte Blick in die Kiste sorgt für Ein- und Durchblick im täglichen Logistikprozess des Zentrallagers. Die sich hieraus ergebenden Prozess-, Kosten- und Imagevorteile stehen durch die flexible Parametrierbarkeit des LMS400 mit Level-Control auch anderen Applikationen und Branchen offen. Distributionszentren, Versandhäuser, Kurier-, Express- und Paketdienstleister, Brauereien, Molkereien, Lebensmittelhersteller – überall bringt der Sensor die Kommissionierung, Verpackung, Versendung oder Rücknahme von Waren in Behältnissen auf ein prozess- und kosteneffizientes Niveau.“

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