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Verschiedene Arten von Positioniersystemen in der Automatisierung

erstellt am: 24.09.2020 | von: | Kategorie(n): Positioniersysteme

In der Automatisierungswelt stehen Ihnen viele verschiedene Arten von Positioniersystemen oder auch Positionsmesssystemen zur Verfügung. Ob mechanische, optische, magnetische, ultraschallbasierte, induktive, kamerabasierte Systeme oder eine Kombination von Technologien – genau zu bestimmen, welche dieser Systeme für Ihre Anwendung die richtigen sind, ist entscheidend für den Erfolg Ihrer automatisierten Prozesse. In diesem Blogbeitrag betrachten wir vier verschieden Arten von Positioniersystemen und wo diese am häufigsten in der Automatisierung Anwendung finden.

Mechanische Systeme

Werden Anlagenteile mit Hilfe von Elektrik, Hydraulik oder Pneumatik bewegt, muss auch die Position stets zuverlässig erfasst werden. Seilzüge liefern eine mechanische Positionsrückmeldung für lineare Strecken. Hierfür wird zusätzlich ein Drehgeber oder Potentiometer für die Signalumwandlung benötigt. Seilzüge können in engen, schmutzigen Bereichen installiert werden, in denen andere Technologien wie optische oder Ultraschallsensoren an ihre Grenzen stoßen. Sie sind in Ausführungen für Längenmessungen bis 60 m erhältlich. Ein ebenso einfaches wie wirkungsvolles Zubehör für Seilzug-Lösungen sind separate Umlenkrollen. Mit diesen lässt sich das Messseil problemlos über Ecken und Hindernisse lenken und vergrößern somit die Einsatzmöglichkeiten der Seilzüge auch in schwer zugänglichen Bereichen.

Seilzüge kommen üblicherweise in Scherenhubtischen und Auslegerverlängerungen bei Kränen oder Hubeinrichtungen zum Einsatz.

Seilzüge liefern eine mechanische Positionsrückmeldung für lineare Strecken.

Weitere Sensoren, welche mechanische und elektrische Verfahren verwenden, sind MEMS-Sensoren die in Neigungs- und Beschleunigungssensoren zum Einsatz kommen. Ein MEMS-Sensor besteht aus elektronischen und mechanischen Strukturen. Diese Strukturen bewegen sich durch die Einwirkung der Schwerkraft. Parallel dazu ändert sich die Kapazität, die durch die Strukturen abgebildet wird. Die Kapazitätsänderung wird messtechnisch erfasst und darauf basierend ein Neigungswinkel berechnet.

Neigungssensoren kommen beispielsweise beim Ausfahren des Auslegers von Nutzfahrzeugen zum Einsatz. Der Sensor bestätigt, dass der Stapler waagerecht steht, sodass der Ausleger sicher auf die maximale Länge ausgefahren werden kann.
Wenn neben der Schwerkraft der Erde, noch weitere Beschleunigungen hinzukommen, wie z. B. Erschütterungen oder Beschleunigungen in einem Fahrzeug, kann ein verfälschter Neigungswert ausgegeben werden. Um das zu kompensieren wird ein Gyroskop eingesetzt, das auch als MEMS-Sensor ausgeführt ist. Das Gyroskop misst die Winkelgeschwindigkeit in Grad pro Sekunde, also eine Drehung des Sensors. Die linearen Beschleunigungen, die keine Drehung darstellen, beeinflussen das Gyroskop nicht. Durch die Fusion beider MEMS-Sensoren können externe Beschleunigungen kompensiert und der Neigungswert präzise ermittelt werden.

Neigungs- und Beschleunigungssensoren basieren auf MEMS-Sensoren für die Neigungs- und Beschleunigungsmessung, mit und ohne die Kompensation von externen Beschleunigungen.

Kamerabasierte Systeme

2-D-kamerabasierte Positioniersysteme wie die DataMatrix-Positioniersysteme PXV und PGV verwenden für die berührungslose lineare und absolute Positionierung DataMatrix-Codes.
Für schienengeführte Systeme, wie z.B. Elektrohängebahnen, Kräne oder Schubskid-Plattformen, ermöglicht das PXV eine Positionierung in Richtung der X-Achse. Die hochpräzise absolute Positionierung der Fahrzeuge erfolgt über große Entfernungen.

Die DataMatrix-Positioniersysteme PXV und safePXV für sichere und hochgenaue Absolutpositionierung in X-Richtung.

Zusätzlich zur Verwendung von DataMatrix-Codebändern ermöglichen dedizierte kamerabasierte Systeme wie das Position Guided Vision (PGV) das Verfolgen eines festgelegten Kurses auf dem Boden anhand einer Farbspur oder mit Hilfe von DataMatrix-Tags. Die submillimeter-genaue Positionierung von fahrerlosen Transportfahrzeugen erfolgt aufgrund der Positionsangaben des PGV in X- und Y-Richtung. Zudem erfolgt eine Bestimmung des Drehwinkels des Fahrzeuges in Bezug auf die Spur auf dem Boden.

Zu den Anwendungen gehören autonome Fahrzeuge aus dem Logistikbereich bis hin zu großen fahrerlosen Transportsystemen in der Automobil- oder Flugzeugfertigung.

Die Positioniersysteme der Serie PGV (Position Guided Vision) und safePGV navigieren submillimetergenau mithilfe von DataMatrix-Codebändern, DataMatrix-Tags oder Farbbändern mit Ausgabe von X, Y und Winkel.

Optische Systeme

Einige Positioniersysteme verwenden optische Technologien zur absoluten Positionierung, wie das Weg-Codier-System WCS. Der geschlitzte optoelektronische Lesekopf erreicht berührungslos die absolute Positionierung durch Lesen einer zugehörigen Codeschiene, welche über weite lineare oder Kurvenstrecken installiert werden kann. Mit verschiedenen Zubehörteilen kann der Lesekopf auch in rauen Umgebungen verwendet werden. Ebenso steht eine besonders robuste Outdoor-Version zur Auswahl.

Zu den Anwendungen zählen beispielsweise die Positionierung von Aufzügen, Kränen oder Positionieranwendungen in Galvanikanlagen.

Das Weg-Codier-System WCS ermöglicht die absolute Positionierung über lange Verfahrwege.

Drehgeber können ebenfalls per optischer oder magnetischer Abtastung Geschwindigkeit, Position, Winkel und Beschleunigung überwachen. Um sich optimal in die jeweilige Applikation zu integrieren, stehen Drehgeber in unterschiedlichen Varianten zur Verfügung. Dazu gehören unterschiedliche mechanische und elektronische Anbindungsmöglichkeiten inklusive einer breiten Auswahl an Zubehör.

Automobilindustrie, Maschinen- und Anlagenbau, Mobile Equipment und Lager- und Fördertechnik sind nur einige Branchen, die von der Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten von Drehgebern profitieren können.

Inkremental-Drehgeber mit optischer Abtastung ermöglichen die präzise Positionserfassung.
Magnetische Drehgeber sind aufgrund des magnetischen Abtastverfahrens extrem robust und gleichzeitig präzise.

Induktive Systeme

Berührungslose induktive Systeme erkennen die Position mithilfe einiger verschiedener Konfigurationen. Die spezielle patentierte Anordnung und Verschaltung mehrerer Spulen innerhalb eines einzigen Sensors sowie die intelligente Auswertung ermöglichen höchste Präzision. Abhängig von den Anforderungen der Applikation können in einem Sensor sowohl der Messbereich als auch mehrere Schaltpunkte bzw. -fenster definiert werden. Die induktiven Positioniersysteme sind in verschiedenen Versionen und Längen erhältlich, was die Installation erleichtert.

Mögliche Anwendungen für die Messung der induktiven Position umfassen beispielsweise die Positionserfassung von Ventilsteuerungsantrieben und Absperrarmaturen oder die Tänzer-/Bahnsteuerung.

 

Verschiedene induktive Positioniersysteme ermöglichen eine berührungslose lineare Positionserfassung sowie die Messung von Drehwinkeln.

Angesichts des wachsenden Bedarfs an Positionsrückmeldung und autonomer Funktionalität spielen diese Positioniersysteme unterschiedlichster Technologien eine wichtige Rolle in der Welt der Automatisierung. Unabhängig davon, ob Sie die Position von fahrerlosen Transportfahrzeugen, Elektrohängebahnen, Ventilen, Kränen oder Hebebühnen überwachen müssen, können eines oder mehrere dieser Systeme verwendet werden, um die gewünschten Ergebnisse für Ihre Anwendung zu erzielen.

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Weiterführende Informationen unter:

safePXV und safePGV Absolut-Positioniersysteme nach SIL 3/PL e

Magnetische Drehgeber

Weg-Codier-System WCS

Positioniersysteme

Blogbeitrag: PXV versus PCV – Was sind die Unterschiede?

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