So wählen Sie die richtige Volumenmessung für Ihre Anlage
Inhalt dieses Beitrags
Eine falsch dimensionierte Palette, eine ungenaue Schüttguterfassung oder ein falsch geroutetes Paket – Fehler in der Volumenmessung kosten Zeit und Geld. Pepperl+Fuchs adressiert genau diese Herausforderungen mit spezialisierten Lösungen für die präzise Volumenerfassung: mit dem Sensorsystem Volume3D, das auf LiDAR-Sensorik basiert, sowie dem 3-D-Vision-Sensor SmartRunner Measurer 3-D. Wie sich die beiden Methoden der Volumenmessung unterscheiden und welche Lösung sich für Ihre Anwendung am besten eignet, erfahren Sie in diesem Blogartikel.
LiDAR vs. 3-D-Vision: Zwei Technologien der Volumenerfassung im Vergleich
Das Sensorsystem Volume3D nutzt für die Volumenmessung bis zu drei LiDAR-Sensoren, die über dem Förderband montiert werden. Mithilfe der eigens von Pepperl+Fuchs entwickelten Pulse Ranging Technology (PRT) messen die LiDAR-Sensoren mit einer sehr hohen Winkelauflösung hochpräzise die Entfernung zum Zielobjekt. So entsteht ein genaues Distanzprofil. In Kombination mit den Bewegungsdaten, die ein am Förderband montierter Drehgeber liefert, setzt das System mehrere Schnittbilder zu einem vollständigen 3-D-Bild zusammen. Eine separate Auswerteeinheit wertet die Daten aus.
Im Unterschied dazu erzeugt der 3-D-Vision-Sensor SmartRunner Measurer 3-D in nur einer Aufnahme ein 3-D-Bild. Die Grundlage dafür bildet die Stereo-Vision-Technologie: Zwei versetzt angeordnete Kameras erfassen die Szene simultan aus unterschiedlichen Perspektiven. Aus der Disparität der Aufnahmen berechnet der SmartRunner Measurer 3-D per Triangulation die exakte Tiefeninformation und bildet das Objekt vollständig in 3-D ab – sowohl in statischen als auch in dynamischen Anwendungen bis 2,5 m/s. Der Sensor wertet die Daten direkt aus, ohne externe Bildverarbeitung.
Das Sensorsystem Volume3D (links) besteht aus einem oder mehreren LiDAR-Sensoren, einem Drehgeber und einer Auswerteeinheit. Der SmartRunner Measurer 3-D (rechts) misst das Volumen von Objekten per Stereo-Vision-Technologie, sowohl bei Stillstand als auch in der Bewegung.
Volumenerfassung von Schüttgut im Bergbau: LiDAR-Sensorsystem Volume3D
Im Bergbau werden eine Vielzahl von Schüttgütern, wie verschiedene Erz- und Bodenarten, mit Förderbändern zu Ladesilos und anderen Bereichen der Anlage transportiert. An strategischen Punkten entlang der Förderstrecke muss das Volumen des Schüttguts bestimmt werden. Das dafür eingesetzte System muss nicht nur den kontinuierlichen Materialfluss zuverlässig vermessen, sondern auch der rauen Umgebung standhalten – denn Schmutz und Staub sind im Bergbau allgegenwärtig.
Berührungslos misst das Volume3D-System das Erzvolumen auf Förderbändern im Bergbau.
Unter diesen herausfordernden Bedingungen sorgt das Sensorsystem Volume3D für eine zuverlässige Volumenmessung. Der 2-D-LiDAR-Sensor R2000 garantiert höchste Präzision durch eine sehr hohe Winkelauflösung von 0,042° und eine Scanrate von bis zu 50 Hz. Die intelligente Software, die in die Multi-Scan-Auswerteeinheit (MSEU) integriert ist, filtert ungültige Messpunkte heraus und sorgt so für korrekte Ergebnisse. Um dem Schmutz und Staub in der Umgebung zu widerstehen, verfügt der LiDAR-Sensor R2000 über einen integrierten Lens Contamination Monitor (LCM), der den Verschmutzungsgrad der Linse auswertet. Dadurch lässt sich der Sensor frühzeitig und bedarfsgerecht reinigen, sodass der Betrieb im Bergbau störungsfrei abläuft.
Das Sensorsystem Volume3D: Drehgeber, LiDAR-Sensor und Auswerteeinheit
Volumenmessung bei unregelmäßig beladenen Paletten: LiDAR-Sensorsystem Volume3D
Auch in der Intralogistik gibt es anspruchsvolle Anwendungen, bei denen die Volumenmessung mit Volume3D die ideale Lösung ist – etwa in der Palettierung. Paletten sind oft unregelmäßig beladen, sodass einzelne Pakete verschoben sind oder hervorstehen. Solche größeren und komplexeren Strukturen sind schwer zu erfassen. Wird nur ein einzelner Sensor eingesetzt, kann es zu Abschattungseffekten kommen, sodass das Volumen nicht korrekt gemessen wird.
Durch den Einsatz von zwei LiDAR-Sensoren kompensiert das Sensorsystem Volume3D Abschattungseffekte bei unregelmäßig beladenen Paletten.
Um diesem Effekt entgegenzuwirken, erlaubt das Volumenerfassungssystem Volume3D die Verknüpfung von bis zu drei LiDAR-Sensoren. Zwei LiDAR-Sensoren werden auf beiden Seiten über dem Förderband montiert und vermessen somit die Palette aus zwei verschiedenen Blickwinkeln. Die Auswerteeinheit fusioniert die Messpunkte beider Sensoren. So entsteht eine abschattungsfreie Punktewolke, mit der das Palettenvolumen zuverlässig berechnet werden kann.
Volumenmessung in Sortieranlagen: 3-D-Vision-Sensor SmartRunner Measurer 3-D
In vielen Standardanwendungen in der Intralogistik geht es weder um kontinuierliche Materialflüsse noch um große, komplexe Strukturen, sondern um eine einfache Volumenmessung vereinzelter Objekte. Beispielsweise in Sortieranlagen muss das Volumen jedes einzelnen Beutels oder Pakets auf dem Förderband erfasst werden.
In Sortieranlagen sorgt der SmartRunner Measurer 3-D für eine einfache und unkomplizierte Volumenmessung.
Für Anwendungen wie diese bietet der 3-D-Vision-Sensor SmartRunner Measurer 3-D eine besonders effiziente Lösung. Nutzer profitieren hierbei von einem geringen Zeit- und Installationsaufwand: Es muss nur ein einzelner Sensor montiert werden, der sowohl in statischen Anwendungen als auch in der Bewegung (bis 2,5 m/s) vollständige 3-D-Bilder erzeugt. Dabei ist kein Drehgeber für die Erfassung der Bewegungsdaten nötig. Auch die Auswertung findet direkt im Sensor statt, sodass eine externe Bildverarbeitung entfällt. Neben dem Volumen gibt der 3-D-Vision-Sensor Messwerte für Rotation, Position und Abmessungen aus, sodass sich zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten eröffnen. Über Modbus TCP oder Ethernet-TCP/IP lässt sich der Sensor problemlos in nahezu jede Automatisierungsumgebung einbinden.
Der 3-D-Vision-Sensor SmartRunner Measurer 3-D
Volume3D vs. SmartRunner Measurer 3-D: Die Unterschiede im Überblick
| Volume3D | SmartRunner Measurer 3-D | |
|---|---|---|
| Grundkonzept | Modulares System mit LiDAR-Sensor(en), Drehgeber und Auswerteeinheit | Kompakter Sensor mit integrierter Auswertung |
| Messtechnik | 2-D LiDAR plus Geschwindigkeitsinformationen zur 3-D-Berechnung | Stereo-Vision-Technologie |
| Zielanwendung | Kontinuierliche Volumen- und Objektvermessung auf Förderbändern | Messung einzelner Objekte |
| Objekttyp | Alle Arten, auch Schüttgut, Materialströme, Paletten | Vereinzelte Objekte, z. B. Pakete, Beutel |
| Dynamik | Nur dynamische Anwendungen | Statische und dynamische Anwendungen bis 2,5 m/s |
| Ausgabedaten | Volumen, Volumenstrom, Förderbandauslastung, Höhenprofil, Abmessungen, Maximale/mittlere Beladungshöhe | Volumen, Abmessungen, Rotation, Position |
| Integration | TCP/IP, Feldbus via Systembausteine oder Gateways | TCP/IP, Modbus TCP |
| Einsatzbereiche | Vermessung von Schüttgütern in Bergbau, Recycling oder Landwirtschaft; Vermessung von Paletten; Förderbandüberwachung | Sortieranlagen, Kommissionierautomaten, Verpackungsanlagen, Objektvermessung, Picking |
| Zum Produkt | Zum Produkt |
Fazit
Jede Anwendung stellt andere Anforderungen an die Volumenmessung. Mit dem Sensorsystem Volume3D und dem SmartRunner Measurer 3-D bietet Pepperl+Fuchs zwei Lösungen, die gezielt für unterschiedliche Industrieanwendungen entwickelt wurden: von der Standardanwendung in der Intralogistik bis hin zu anspruchsvolleren Fällen im Bergbau oder in der Palettierung. Welche Lösung zu Ihrer Anlage passt, finden Sie gemeinsam mit unseren Experten heraus.
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