Überwachung der Sicherheitszone: mit Laserscannern oder Radar

Aber wie jede Technologie hat sie neben ihren Stärken auch einige Grenzen. In solchen Fällen kann die Radartechnologie oft eine interessante Alternative sein. In einem lehrreichen Webinar zeigte PILZ auf, wie beide Technologien funktionieren und wann die eine der anderen bei der Zonenüberwachung vorzuziehen ist.

Sicherheitslaserscanner sind in der Bereichsüberwachung bereits recht gut etabliert. Im Inneren des Scanners wird ein Laserstrahl erzeugt, der auf einen schnell rotierenden Spiegel trifft. Auf diese Weise wandert das Laserlicht ständig durch den Raum, um Bereiche zu überwachen. Wenn der Laserstrahl auf ein Objekt trifft, wird er reflektiert. Anhand der Zeit, die zwischen dem Aussenden des Strahls und dem Wiederempfang verstreicht, kann man die genaue Entfernung bestimmen, und der Scanner weiß, ob sich das Objekt in der überwachten Zone befindet oder nicht. Standardmäßig werden drei Zonen unterschieden. Dies erfolgt entsprechend Ihrer Anwendung und Ihren Sicherheitsanforderungen.

- Schutzfeld: ein Radius von etwa 8 m um den Sicherheitslaserscanner. Befindet sich jemand in diesem Bereich, muss die potenzielle Gefahr sofort durch Abschalten der Maschine neutralisiert werden. Dieser Bereich wird daher auch als Abschaltbereich bezeichnet.

- Warnfeld: ein Radius von etwa 20 m um den Sicherheitslaserscanner. Wird dieser Bereich während des Betriebs der Maschinen betreten, werden diese verlangsamt und ein Alarm ertönt. 

- Messfeld: Radius bis zu 50 m um den Sicherheitsscanner. Hier besteht keine Gefahr, aber der Scanner kann trotzdem zur Ermittlung von Konturen dienen. Dies kann z.B. bei mobilen Anwendungen interessant sein.

Aufmerksamkeitsfelder bei Laserscannern

Der Sicherheitslaserscanner arbeitet auf der Grundlage der diffusen Reflexion. Bei Anwendungen mit reflektierenden Materialien (Glas, Spiegel, glänzende Metalle, etc.) wird das Laserlicht nicht diffus, sondern in eine Richtung reflektiert. Dann besteht die Gefahr, dass das Objekt nicht erkannt wird. Eine zweite wichtige Überlegung ist die Auflösung. Diese sagt etwas über die Mindestgröße eines Objekts aus, das sicher erkannt werden kann. Je größer der Abstand ist, desto geringer wird die Auflösung. Ein weiteres Element in diesem Zusammenhang ist die Abtastrate. Man kann mit ihr spielen, um die Auflösung zu erhöhen, aber dann wird die Reaktionszeit langsamer. Drittens gibt es eine Reihe anderer Elemente, die Sicherheitslaserscanner stören können: Rauch-, Dampf- oder Staubemissionen, elektromagnetische Störungen, intensive Lichtquellen und andere Laserscanner im selben Bereich. Es gibt Filter und Techniken, um diesen Umgebungsbedingungen entgegenzuwirken und den Scanner unempfindlicher zu machen, was sich jedoch auf die Reaktionszeit und damit auf die Sicherheitsabstände auswirkt. 

Der Vorteil von Radar gegenüber Laserscannern besteht darin, dass Schallwellen nicht durch reflektierende Oberflächen beeinträchtigt werden und weniger empfindlich auf Staub und Dampf reagieren.

Sicheres Radarsystem

Seit etwa einem Jahr gibt es die Radartechnik auch für Sicherheitsanwendungen. Während Laserlicht zweidimensional arbeitet, haben Radarwellen (Frequenz 24 GHz) eine konische Reichweite. Das Prinzip ist aber ansonsten ähnlich: Aus der Reflexion der Radarwellen kann man sich ein genaues Bild von der Entfernung zu einem Objekt machen. Der Vorteil von Radar gegenüber Laserscannern besteht darin, dass Schallwellen nicht durch reflektierende Oberflächen beeinträchtigt werden und weniger empfindlich auf Staub und Dampf reagieren. Im Gegensatz dazu haben sie es bei Kunststoff und Holz schwerer. Der größte Vorteil von Radargeräten ist jedoch, dass sie so eingestellt werden können, dass sie nur auf Bewegung reagieren. Dadurch können Objekte in einen gesicherten Bereich eingelassen werden, aber aufgrund der körpereigenen Mikrobewegungen (man denke an den Herzschlag) werden Personen immer sicher erfasst. Die Nachteile liegen vor allem in der Präzision (Toleranz von +/- 30 cm) und einem erforderlichen Mindestabstand von 1,3 m. Da es sich um eine relativ junge Technologie handelt, sind hier noch Entwicklungen zu erwarten.

Leistungsfähige Lösungen

PILZ hat für beide Techniken eine leistungsstarke Lösung. Der PSENscan ist ein sicherer 2D-Laserscanner, der für Anwendungen bis Pl d, Typ 3 und Sil 2 geeignet ist. Er detektiert eine Sicherheitszone von 3 oder 5,5 m bei einer Auflösung von 40 bzw. 70 mm. Darüber hinaus ist er mit einem Display ausgestattet, so dass Sie sofort sehen können, welchen Bereich er erfasst und woher genau die Erfassung kommt. Ein weiterer Pluspunkt ist sein austauschbarer Speicher. Auf diese Weise kann der Scanner leicht ausgetauscht werden oder verschiedene Scanner können die gleiche Konfiguration haben. Weitere Funktionen sind Muting, EDM und Override. Bis zu vier Laserscanner können nach dem Master-Slave-Prinzip miteinander verbunden werden. Das LBK-System wiederum besteht aus einem Radarsensor mit Auswerteeinheit für Anwendungen bis Pl d und SIL 2. Daran können über CANbus bis zu sechs Radarsensoren angeschlossen werden, die 15 m x 4 m weit erfassen können. Die Synchronisation erfolgt so, dass sie sich nicht gegenseitig stören. Dies ermöglicht freie, flexible Aufbauten.

Sie fragen sich, was die bestmögliche Lösung für Ihre Anwendung sein könnte? Wenden Sie sich an die Sicherheitsspezialisten von PILZ, um ein klares Verständnis zu erhalten.