3D-Kamerasystem

Andreas Mühlbauer,

Mehr Sicherheit für Mensch und Maschine

Das österreichische Start-up Tofmotion hat eine neue Möglichkeit der sicheren Raumüberwachung im Industrieumfeld zur Marktreife gebracht: Die Produktgruppe Tofguard ermöglicht es, das 3D-Kameraverfahren Time of Flight (ToF) erstmals auch mit Safety-Zulassung für die Maschinenindustrie zu nutzen.

Auf der Hannover Messe 2018 demonstrierte tofmotion Möglichkeiten des autonomen Fahrens mit der TFM IC1 – hier im Bild die Elektronik ohne Gehäuse. © Tofmotion

Spotguard, das Produkt aus Hard- und Software, erkennt zuverlässig und in Echtzeit Objekte, die in Gefährdungs- und Bewegungsräume eindringen. Die Kamera übernimmt definierte Sicherheitsaufgaben und schützt Menschen und Maschinen gegen Kollision. Im Vergleich zu herkömmlichen Sicherheitssensoren profitieren Anwender auch von deutlichen Kostensenkungen.

Die neue Produktgruppe Tofguard basiert auf den Outdoor-Kameras TFM IC5, die Tofmotion für Sicherheits-Applikationen weiterentwickelt hat. Die neuen ToF- (flashLIDAR)-Kameras sind zertifiziert und zugelassen nach EN 13849 (Performance Level D) und EN 62061 (SIL 2, Cat.). Mit einer Bildrate von bis zu 100 fps sind die 3D-Kameras mit QVGA-Auflösung sehr schnell. Alle Bilder werden mittels Onboard-Prozessor sofort verarbeitet und die daraus abgeleiteten Informationen direkt an Steuerungen weitergegeben. Der Datentransfer bleibt so schlank wie möglich. Schließlich resultiert eine schnelle Kamera in kurzen Reaktionszeiten, was wiederum eine erhöhte Sicherheit bedeutet. Autonome Transportsysteme können somit deutlich schneller fahren, die Geschwindigkeit von Robotern wird nicht durch langsame Sensoren eingeschränkt.

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Robuste Kameras für den Outdoor-Bereich

Die störsichere Erfassung von Objekten erfolgt über Infrarot-Laser, die sich von ungünstigen Schatten, geringen Kontrasten und selbst von extremen Lichtverhältnissen nicht beeinträchtigen lassen. Die Kamera funktioniert sowohl in dunklen Produktionsumgebungen als auch in der grellen Sommersonne zuverlässig. Die optische Leistung lässt sich im Bereich von 0 bis 16 W flexibel an die Lichtverhältnisse anpassen, wobei stets die Laserklasse 1 und somit Augensicherheit gewährleistet ist. Der Arbeitsbereich von 0,05 bis 10 m ermöglicht es, sowohl sehr nahe als auch weit entfernte Objekte zu erkennen.

Die industrietauglichen Kameras sind robust und aufgrund ihrer Stoßfestigkeit und einem erweiterten Temperaturbereich von -45 bis 85 °C für den Außenbereich geeignet. Das Gehäuse aus Aluminium mit PMMA-Front erfüllt die Schutzart IP65. Die kompakte Bauweise und das geringe Gewicht von  650 g erlauben eine Integration auch in engen Bauräumen und leichten Konstruktionen. Weil es in der Kamera keine beweglichen Teile gibt, ist keine mechanische Wartung nötig.

Die Kameras lassen sich per Plug & Play in Betrieb nehmen. Durch ein einfach nutzbares Software-Development-Kit lassen sich die Kamerasysteme leicht implementieren und in die Softwareumgebung des Kunden integrieren. Die 3D-Kameras haben eine Ethernet- und drei OSSD-Schnittstellen, weitere Anbindungen lassen sich auf Anfrage realisieren. Kunden können die vom Hersteller entwickelten Software-Pakete nutzen oder ihre eigene Applikationssoftware einsetzen. Tofmotion bietet Anwendungsschnittstellen zu ROS, C++, Python, SDK, Octave und Matlab.

Software-Pakete für verschiedene Anwendungen

Spotguard überwacht frei definierbare Räume – das kann zum Beispiel ein Schutzbereich rund um einen Roboterarbeitsplatz sein. © Tofmotion

Tofguard ist grundlegend als Safety-zertifizierte Kamera für Industrieanwendungen ohne spezifische Vorkonfiguration erhältlich, darüber hinaus bietet Tofmotion die Kameras auch inklusive passender Software für definierte Einsatzbereiche an. Die Tofmotion-Lösungen eignen sich für den einsatz in Produktionsumgebungen, der Robotik, Logistik und Automatisierungstechnik. Ihr Funktionsumfang reicht über den von Sicherheitssensoren hinaus. Während einstrahlige Sensoren die Umgebung immer nur punktuell und sequentiell abtasten, erfassen die 3D-Kameras den kompletten Arbeitsbereich mit jedem Bild.

Im ersten Schritt wird Spotguard verfügbar sein. Hier überwacht die Kamera einen frei definierbaren Raum. Das kann zum Beispiel ein Schutzbereich rund um einen Roboterarbeitsplatz sein. Nähert sich ein Mensch oder ein Objekt und verletzt definierte Gefährdungs- bzw. Bewegungsräume, löst die OSSD-Schnittstelle der Kamera eine entsprechende Reaktionen im Maschinencontroller aus.

Tofmotion hat ein weiteres Produkt für den Einsatz beim automatisierten Fahrenangekündigt. Darüber hinaus bietet das Unternehmen umfassende Feasability Studies, Consulting und Application Services an, um Kunden das Potenzial dieser Safety-Technologie für eigene Anwendungen rasch verfügbar zu machen.

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