Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Einbringung von Messskalen in Hubprofile mittels Laserstrahlung

In der Logistikbranche gibt es ein Bestreben nach größeren Kapazitäten bei gleichem Lagervolumen sowie reduzierten Kosten bei schneller Verfügbarkeit. Um die dafür erforderliche Positioniergenauigkeit der Hubförderfahrzeuge zu gewährleisten, sind leistungsfähige Messsysteme notwendig. Die aktuellen Technologien umschließen sowohl die mechanische als auch die optische Erfassung und bieten für verschiedene Umgebungsbedingungen entsprechende Eigenschaften. Diese Verfahren besitzen allerdings systemspezifische Nachteile. So ist die Einschränkung bei optischen bzw. mittels Wellen übertragenen Systemen die freie Interaktionsstrecke vom Sender zum Empfänger. Bei taktilen Systemen mit Seilzügen und Reibrädern kann durch die Umgebungsmedien die benötigte Schmierung des Hubprofiles unterbrochen werden, was eine reduzierte Messgenauigkeit zur Folge hat.

Im Rahmen dieses Projektes sollen daher intelligente Profile entwickelt werden, die durch werkstoffinhärente Messmarken präzise Hubhöhenmessung erlauben. Diese Messmarken werden durch einen Laserstrahlprozess eingebracht. Die Erkennung der Messmarkierungen zur genauen Positionsbestimmung erfolgt durch einen industrieerprobten Wirbelstromsensor. In Abhängigkeit der Größe der eingebrachten Messmarkierung in das Hubprofil soll eine Positioniergenauigkeit unter 1 mm bei einer Messfrequenz von mindestens 50 Hz erreicht werden. Dadurch werden Flur- und Hubförderfahrzeuge verlässlicher, da ihre Messsysteme unabhängig von Verschmutzung, Vibrationen und wechselnden Umweltbedingungen eine hohe Präzision liefern. Zusätzlich können die eingebrachten Markierungen als Plagiatsschutz und generell zur Identifikation genutzt werden. Dadurch profitieren sowohl KMUs, die Sensortechnik zur Wirbelstrommessung herstellen, als auch die Hersteller von Laseranlagen und Profilen. Zudem kann die Wirtschaftlichkeit für Unternehmen der Wirtschaft mit großen Lagerstätten gesteigert werden (z.B. in der Automobilindustrie oder im E-Commerce).

Ergebniszusammenfassung:

Dieses Forschungsvorhaben befasst sich mit einem innovativen Konzept zur Hubhöhenbestimmung von

Flurförderfahrzeugen. Ziel des Vorhabens ist die Bereitstellung eines Messsystems, das unanfällig gegen

Umwelteinflüsse und verschleißfrei ist. Wartungsarbeiten sollten minimiert und die erreichbare Messauflösung

optimiert werden. Um dieses Ziel zu erreichen wurden Hubprofile durch Laserstrahldispergieren mit

Messmarkierungen versehen. Die Messmarkierungen wurden durch einen Wirbelstromsensor am Lasttragemittel

erkannt und für die Bestimmung der Hubhöhe herangezogen. Als zweiter Nutzen können die Lasermarkierungen

zur Kennzeichnung der Hubprofile und anderen kostenintensiven Bauteilen genutzt werden. Hierzu wird eine

festgelegte Abfolge von Markierungen in das Bauteil eingebracht und das zugehörige Wirbelstrommesssignal als

Referenz gespeichert. Das Bauteil kann so mit dem Wirbelstrommessgerät untersucht und identifiziert werden.

Das Wirbelstrommesssignal konnte über die Laserprozessparameter gesteuert werden. Auf diese Weise konnten

unterschiedlich hohe Signalausschläge generiert werden, wenn eine Lasermarkierung vom Sensor überquert wird.

Zur Verwendung als Hubhöhenbestimmung hat sich eine Abfolge von identischen im gleichen Abstand

wiederholenden Markierungen als besonders geeignet gezeigt. Die Lasermarkierungen können in einem

minimalen Abstand von 2 mm gesetzt werden, um vom Wirbelstrommessgerät zuverlässig voneinander getrennt

werden zu können. Unter Laborbedingungen konnte eine Fehlerquote von 0,00365 % bei der Erfassung einer

einzelnen Lasermarkierung festgestellt werden. Das aufgenommene Messsignal kann für eine

Positionsbestimmung in 0,5 mm Schritten ausgewertet werden, wobei die Standardabweichung 0,11 mm beträgt.

Abschließend kann festgehalten werden, dass das Ziel des Vorhabens ein verschleißfreies hochauflösendes

Messsystem bereitzustellen erreicht wurde.