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Einzigartig – in vielerlei Hinsicht

Die neuen industriellen Radarsensoren von Pepperl+Fuchs sind optimiert für Distanz- und Geschwindigkeitsmessungen für mittlere Reichweiten bis über 25 m. Der Sensor arbeitet nach der frequenzmodulierten Dauerstrichmethode FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave). Die Geräte sind in der Lage, sowohl die Distanz als auch die Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit von Objekten in ihrem Erfassungsbereich präzise zu bestimmen. Gerade für den Einsatz im Aussenbereich unter schwierigsten Bedingungen haben die physikalischen Eigenschaften dieser Technologie im genutzten Frequenzband bei 122 … 123 GHz grosse Resistenz gegenüber Störeinflüssen wie Regen, Nebel, Wind, Staub oder Temperaturschwankungen.

Im Vergleich mit anderen sensorischen Funktionsprinzipien bieten Radarwellen einzigartige Vorteile:

– Sie sind kaum anfällig für Störeinflüsse und breiten sich mit annähernder Lichtgeschwindigkeit aus

– Sie werden von allen Materialien bis zu einem bestimmten Masse reflektiert

– Sie sind in der Lage, die meisten Stoffe bis zu einem gewissen Grad zu durchdringen

Genau diese Eigenarten machen sich FMCW-Radarsensoren (Frequency Modulated Continuous Wave bzw. frequenzmoduliertes Dauerstrichradar) von Pepperl+Fuchs zunutze und stellen sie in Form einer Lösung zur Verfügung, die höchsten industriellen Ansprüchen genügt: Drei verschiedene Messbetriebsarten, hohe Reichweiten, schnelle Erfassungsgeschwindigkeiten und die Fähigkeit, nahezu jedes Ziel zu detektieren, sind nur eine Dimension dieser Sensoren. Hinzu kommt eine Auswahl an Anschlussoptionen, die in Verbindung mit einer CAN-Schnittstelle eine denkbar einfache Applikationsintegration erlaubt. So kann eine enorme Vielfalt an anspruchsvollen Anwendungen mit nur einem Sensortyp gelöst werden.

Entscheidend für die Detektion von Objekten durch Radarsensoren ist deren Reflexionsfähigkeit bzw. der sogenannte Radarquerschnitt (kurz RCS für Radar Cross Section). Er wird in der Masseinheit Quadratmeter angegeben und bezeichnet das Ausmass der Reflexion einer Radarwelle, die durch ein Objekt in Richtung des Sensors zurückgestrahlt wird. Die hier dargestellte Ansprechkurve zeigt exemplarisch, in welch weitem Bereich die Radarsensoren von Pepperl+Fuchs einen als Referenz genutzten Winkelreflektor mit einem Radarquerschnitt von 70 m² verlässlich detektieren. Kleinere Erfassungsbereiche ergeben sich durch Objekte mit einem geringeren RCS oder durch die Verwendung kleinerer Winkelreflektoren (hier beispielhaft 0,5 m²).

Als zentraler Vorteil dieses physikalischen Wirkprinzips ermöglicht Radar die Detektion fast aller Materialien und ist somit nicht auf bestimmte Objekte beschränkt. Der mögliche Erfassungsbereich und die Messreichweite sind jedoch abhängig von den Reflexionseigenschaften des Zielobjekts.

Je nach Anwendung können die industriellen FMCW-Radarsensoren von Pepperl+Fuchs in drei unterschiedlichen Messbetriebsarten eingesetzt werden. Die Einrichtung der jeweiligen Betriebsart erfolgt dabei bequem über PACTware, ohne dass zusätzliche Parametrierwerkzeuge nötig wären.

Im Modus «erstes Objekt (1)» wird materialunabhängig das Objekt erkannt, das sich am nächsten zum Sensor befindet. Dieser Modus eignet sich beispielsweise ideal zur Kollisionsvermeidung an mobilen Baumaschinen. Jegliche Objekte, die sich im Ausfahrbereich oder Aktionsradius von Fahrzeug und Auslegern befinden, werden verlässlich detektiert.

Im Modus «beste Reflexion (2)» erfasst der Sensor das Objekt mit den besten Reflexionseigenschaften. Dadurch können Störobjekte ganz einfach ignoriert werden, selbst wenn sie sich direkt zwischen Sensor und eigentlichem Zielobjekt befinden. So wird etwa das «Durchschauen» der Aussenhaut eines Tanks möglich, um den Füllstand im Inneren zu erfassen.

Im Modus «schnellstes Objekt (3)» detektiert der Radarsensor hingegen das Objekt, welches sich am schnellsten auf den Sensor zu- oder von ihm wegbewegt. Diese Messbetriebsart unterstützt beispielsweise effektiv bei der Fahrtwegüberwachung von FTS.

Der Nutzwert von Automatisierungskomponenten steht und fällt mit der Integrierbarkeit. FMCW-Radarsensoren von Pepperl+Fuchs tragen diesem Gedanken Rechnung: Vom konstruktiven Aufbau über den elektrischen Anschluss hin zur Signalübertragung, Parametrierung und Funktionssicherheit haben wir alle Aspekte bedacht, um Ihnen eine Lösung zu bieten, die bereits bei der Einbindung in die Anwendung begeistert.

FMCW-Sensoren von Pepperl+Fuchs sind in der bewährten VariKont-L2-Bauform ausgelegt. Diese sorgt nicht nur für einen kompakten Formfaktor der Sensoren, sondern eröffnet zusätzliche Freiheiten. Durch einen dreh- und schwenkbaren Sensorkopf kann das Radom in der jeweiligen Einbausituation ideal ausgerichtet werden. Eine robuste Metallhalterung mit zwei Schraubverbindungen dient als Aufnahme für den Sensorkopf und beugt Problemen durch raue Umgebungsbedingungen und Maschinenvibrationen vor.

Eine erweiterte Funktionalität ist der Betrieb der Sensoren in Sicherheitsanwendungen bis Performance Level c oder Safety Integrity Level 1 beziehungsweise durch eine Redundanz auch PL d/SIL 2 über ein Safety-Konzept, das die Eignung der Sensoren durch deren Diagnosefähigkeit in der Applikation bewertet. Eine Vielzahl von Parametriereigenschaften und erweiterten Funktionalitäten über die CANopen Schnittstelle direkt im CAN-Netzwerk, sowie alternativ über das FDT-Rahmenprogramm PACTware und einer Device-DTM, bieten grösstmögliche Flexibilität der Sensoren in Anwendungen aller Art.

Anwendungen:

Kollisionsvermeidung an FTF

Ein sicherer Einsatz von Schwerlast-FTF für flüssige oder gasförmige Medien zieht besondere Anforderungen an die Sensorik nach sich. Die Dimensionen der Fahrzeuge und der damit verbundene grosse Überwachungsbereich müssen ebenso beachtet werden wie auch Witterungseinflüsse in Aussenbereichen. Durch ihre grosse Reichweite bieten Radarsensoren von Pepperl+Fuchs hier eine effiziente Lösung, die eine verlässliche Absicherung von Fahrtbewegungen erlaubt. Auch eine Überwachung der Flanken des langen Fahrzeugs ist dank der hohen Reichweite der Sensoren problemlos möglich. Witterungseinflüsse in Aussenbereichen beeinträchtigen dank der gegenüber Interferenzen wenig empfindlichen Radartechnologie die Messgenauigkeit nicht. Eine gegenseitige Beeinflussung der in räumlicher Nähe zueinander montierten Radarsensoren ist durch die verwendete Frequenzmodulation ebenfalls ausgeschlossen.

Höchstgeschwindigkeitsreduktion am Gabelstapler

Geschwindigkeit ist ein entscheidender Faktor im Material Handling. Dies gilt auch für den Einsatz von Gabelstaplern auf Unternehmensgeländen. Ist hohe Geschwindigkeit in Aussenbereichen noch von Vorteil und die Umgebung meist gut einsehbar, so ist in Fabrik- und Lagerhallen aus Sicherheitsgründen jedoch eine gewisse Beschränkung nötig. Um das Personal von dieser Verantwortung zu befreien, kann über einen vertikal ausgerichteten Radarsensor, der die Hallendecke bzw. metallene Querverstrebungen unterhalb dieser detektiert, sofort festgestellt werden, wenn der Stapler einen Innenbereich erreicht hat. Ist dies der Fall, wird die mögliche Höchstgeschwindigkeit automatisch auf ein tolerables Mass begrenzt und erst bei Ausfahrt aus der Halle wieder freigegeben. Durch die starke Reflektivität der metallenen Querstreben ist die Installation eines Winkelreflektors hier nicht vonnöten. Dank der hohen Reichweite der Sensoren kann diese Anwendung zudem auch bei entsprechend hohen Hallendecken realisiert werden.