Sichere Kompakt-Encoder für autonome Fahrzeuge

Von Redding Traiger | 28. Juni 2023

Die sichere Winkel- und Geschwindigkeitsmessung ist eine zentrale Anforderung an Fahrzeuge, einschließlich autonomer Flurförderzeuge. Dies ist mit funktional sicheren und zertifizierten Gebern mit geeigneter Sicherheitsschnittstelle an Rundachsen oder Antriebsmotoren möglich. Autonome Fahrzeuge können mit sicheren Positions- und Geschwindigkeitsdaten schnell ihre Zielpositionen anfahren. Die Überwachung durch kompakte Sicherheitsgeber trägt zum Schutz von Umwelt, Mensch und Maschine bei.

Insbesondere im Bereich autonomer Fahrzeuge besteht Bedarf an zertifizierten Sicherheitssensoren in kleinen Formfaktoren, insbesondere für fahrerlose Transportfahrzeuge (AGVs) und autonome mobile Roboter (AMRs). Im Vergleich dazu sind AMRs anpassungsfähiger an die aktuelle Arbeitssituation. Dies ist auf ihre unabhängigere Navigation zurückzuführen, ohne dass Fahrspuren, Routenvorgaben oder andere Infrastruktur erforderlich sind. Sie können ihre Routen der Situation anpassen und oft eine effizientere Logistik realisieren. Unter diesen Umständen ist leistungsstarke Sensorik der Schlüssel zum sicheren Betrieb. Lenkwinkel, Radgeschwindigkeit und die Position jedes Fahrzeugs müssen jederzeit zuverlässig verfügbar sein.

Um in agilen und kompakten Systemen Platz und Gewicht zu sparen, sind kleine und leichte Sicherheitssensoren erforderlich. TWK bietet ein Portfolio zertifizierter Sensoren in kompakter Bauform mit unterschiedlichen Sicherheitsschnittstellen: Zum Beispiel Singleturn-Encoder mit einem Gehäusedurchmesser und einer Gehäuselänge von nur 38 mm und einer Fail-Safe-over-EtherCAT (FSoE)-Schnittstelle (TRK38), oder Geräte mit einer Gehäusetiefe von nur 30 mm und einer CANopen-Sicherheitsschnittstelle mit einem Durchmesser von 55 mm (TBN55). Für diese und weitere Sicherheitsschnittstellen wie PROFIsafe über PROFINET stehen verschiedene Gehäuseausführungen zur Verfügung. Sensoren mit unserem zuverlässigen Multiturn-Getriebe sind ab 42 mm Durchmesser erhältlich.

Unsere Miniatur-Encoder können direkt an den Rädern eines fahrerlosen Transportfahrzeugs montiert werden, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen. Alternativ können sie auch am Antriebsmotor des Fahrzeugs montiert werden. Die Geräte sind auch mit magnetisch abgeschirmtem Edelstahlgehäuse erhältlich. Sie bewältigen Drehzahlen bis zu 15.000 U/min und verfügen über eine typische Positionsauflösung von 16 Bit/360°.

Ein weiterer Einsatzbereich unserer kompakten Drehgeber ist die Erfassung des Lenkwinkels des Fahrzeugs. Dabei können auch Messungen an den Rädern oder nach einer Zwischenübersetzung am Servomotor durchgeführt werden. Für letzteren Fall bietet TWK Geräte mit SIL2-zertifizierter Software – der sogenannten Drehkranzfunktionalität – an, die die Position der Motor-/Sensorwelle zuverlässig in die Position der Räder (Lenkwinkel) umrechnet. Dies funktioniert für beliebige Drehungen über den gesamten Messbereich und für mindestens 1024 Umdrehungen, auch wenn der Encoder nicht mit Strom versorgt wird. Beim erneuten Einschalten wird die Radposition zuverlässig und korrekt ausgegeben. Bei der Inbetriebnahme übergibt der Anwender das Übersetzungsverhältnis und die gewünschte Auflösung als Parameter über die Schnittstelle des Encoders und der Encoder ist betriebsbereit.

Alle Geräte sind nach IEC 61508 und/oder ISO 13849 zertifiziert – auf SIL2- oder PLd-Niveau. Weitere Geräte sind mit SIL3-Zertifizierung erhältlich. Darüber hinaus bietet TWK UL-, E1-, ATEX/IECEx- und vollständig redundante (R2) zertifizierte Sensoren an.