Die Anforderungen an die Intralogistik steigen in Zeiten der Industrie 4.0. In die Transportfahrzeuge integrierte robuste Computersysteme sorgen dafür, dass Fahrzeuge entsprechend flexibel und hochverfügbar sind. Sie ermöglichen sogar Assistenzsysteme in Gabelstaplern, wie man sie bisher nur aus Autos der Oberklasse kennt.
Maximale Verfügbarkeit und Flexibilität stehen ganz oben auf der Anforderungsliste bei der Intralogistik. Vor diesem Hintergrund hat das Unternehmen Krups Fördersysteme ein intelligentes Fördersystem entwickelt, das komplett neue Wege geht – oder fährt. Ein solches e-Cart Transportsystem besteht aus selbstfahrenden intelligenten Werkstückträgern, die auf einer passiven Förderstrecke fahren.
Das e-Cart besitzt eine eigene Hinderniserkennung und stoppt bei Kontakt mit aktiver Bremse. Über eine Selbstdiagnosefunktion erkennt jedes e-Cart eine erforderliche Wartung oder eine mögliche Störung und kann bei Bedarf automatisch auf einen separaten Wartungsplatz ausgeschleust werden. Ein integriertes „Smart-Modul“, das auf einer Blocksteuerung von Turck basiert, steuert alle Bewegungen und Abfragen. Es gibt nur das von der übergeordneten Kundensteuerung gewünschte Ziel über einen Datenbus wieder. Die wartungsfreie Laufschiene mit ihren intelligenten, angetriebenen Laufwagen, gebündelt mit dezentral standardisiert gesteuerten Systemkomponenten, sorgt für flexible und sichere Montageautomationen. Das erhöht die Verfügbarkeit und ermöglicht flexible Prozesse mit minimalen Losgrößen.
Genaue Ortung für fahrerlose Transportsysteme
Fester Bestandteil vieler Industrie 4.0-Logistik-Konzepte sind fahrerlose Fahrzeuge, die automatisch Waren durch die Fabrik transportieren. Sie benötigen für das reibungslose Funktionieren detaillierte Positions- und Statusdaten. Bis dato nutzten Navigationssysteme dafür Bodenmarker, wie Linien oder Magnetstreifen. Bodenverschmutzungen, störende Lichteinstrahlung, Staub oder Dämpfe erschweren es dem fahrerlosen Transportsystem (FTS) dabei allerdings, seinen Weg zu erkennen.
Kinexon Industries wählte für ihre FTS-Navigationssoftware Kinexon Brain daher einen neuen Ansatz. Sie nutzt eine sensorbasierte Ortung und fusioniert dazu mehrere Positionssensoren, was eine deutlich genauere Eigenortung ermöglicht. Zum einen sind das Daten des inertialen Navigationssystems, also von Beschleunigungs- und Drehratensensoren, die im Fahrzeug verbaut sind. Zum anderen sind es Laserdaten. Beide Systeme ergänzen sich durch Positionsinformationen eines drahtlosen Lokalisierungssystems. Das System ermittelt über die Ortung via UWB (Ultrabreitband) Lage und Zustand von Objekten. Die Navigationssoftware wählt automatisch in jeder Situation die jeweils besten Lokalisierungsinformationen aus und kombiniert diese für eine genaue Positionsschätzung. So ist in beinahe allen industriellen Umgebungen eine Positionierungsgenauigkeit von 5 cm und Kursabweichung von unter 2 Grad zu erreichen.
Damit solch ein komplexes Navigationssystem funktioniert, werden große Datenmengen benötigt. Diese müssen auch unter erschwerten Umweltbedingungen schnell und effizient verarbeitet werden können. Dafür sind kleine, leistungsstarke aber auch robuste Hochleistungsrechner notwendig.
Kinexon setzt eine KBox der A-Serie von Kontron ein. Kontron ist einer der weltweit führenden Anbieter von Embedded Computer Technologie. Durch die kompakte Bauweise eignet sich der IoT-fähige Box-PC besonders für die Integration in flache, autonome Flurförderfahrzeuge. Eine Besonderheit der KBox ist der lüfterlose Betrieb.
Da sich flache, autonome Flurförderzeuge nahe am Boden bewegen, müssen sie viel Staub verkraften. Ein Industrie-PC mit Lüfter ist daher nicht optimal für diesen Einsatz. Die KBox von Kontron kann hingegen dank der guten passiven Lüftung bei Umgebungstemperaturen von bis zu 60 Grad Celsius eingesetzt werden. Auch ohne, dass der Staub sie beeinträchtigt.
Unfallfreies Fahren für Gabelstapler
Leistungsstarke Edge-Computer werden jedoch nicht nur bei fahrerlosen, autonomen Intralogistik-Systemen eingesetzt. Sie helfen auch Fahrern von „konventionellen“ Flurförderzeugen. Wie das Beispiel des von Via Technologie entwickelte Sicherheits-Kit für Gabelstapler zeigt. Das System wurde für die Xingchen Hongye Technology Development Company in China entwickelt. Das Unternehmen wollte mit der Via Mobile360 genannten Lösung die Sicherheit der existierenden Gabelstapler-Flotte verbessern.
Ein wesentlicher Ansatz war dabei die Realisierung eines Fahrerüberwachungssystems. Es stellt sicher, dass Personen hinter dem Lenkrad ihre volle Aufmerksamkeit der Bedienung des Fahrzeugs widmen. Dazu überwacht eine Kamera die Fahrerkabine und leitet einen Echtzeit-Videostream zu einem On-Board-Computer. Es erkennt mit entsprechenden Algorithmen, ob der Fahrer telefoniert, abgelenkt oder müde ist. Notfalls warnt das System den Fahrer sowohl visuell als auch akustisch.
Eine integrierte Fahrer-Authentifizierung stellt sicher, dass der Stapler nur von ausgebildeten Fahrern genutzt wird. Dazu wurde das Überwachungssystem durch Gesichtserkennungsalgorithmen ergänzt. Nur wenn die Kamera das Gesicht des Fahrers als autorisierten Bediener erkennt, kann er seine Schicht beginnen. Ein Surround-View-System mit vier Kameras ermöglicht dem Fahrer eine 360°-Übersicht über das Umfeld und vermeidet so Unfälle mit anderen Mitarbeitern oder Fahrzeugen. Das System nutzt hochentwickelte 3D-Algorithmen, um eine scharfe Darstellung des Panoramabildes auf einem Display im Cockpit sicherzustellen.
Der letzte Baustein der Safety-Lösung ist die Erweiterung des Fahrzeugsystems um ADAS (Advanced Driver Assistance System). Zusätzliche drei Kameras machen den Fahrer auf Situationen aufmerksam, in denen der Gabelstapler Objekten gefährlich nahekommt. Sie fungieren im Wesentlichen als Sensoren, die mögliche Kollisionen erkennen und Warnungen direkt an die Cockpitanzeige senden. Dazu gehört auch die dynamische Erkennung von sich bewegenden Objekten, so dass das System den Fahrer warnen kann, wenn sich ein Objekt oder eine Person in die Richtung des Staplers bewegt. Sämtliche Algorithmen laufen auf einem leistungsfähigen und skalierbaren Onboard-Computersystem. Dieses Beispiel zeigt, wie Edge-Computing-Systeme für eine sichere, leistungsfähigere und hoch verfügbare Intralogistik sorgen.