Veilige radarsystemen

Beveiligen de productie efficiënt

Hekwerken vormen perfecte gebiedsbeveiliging, maar handig zijn ze niet. Vaak wil men kunnen werken zonder barrières om noodzakelijke ingrepen in het proces mogelijk te maken. Veilige radarsensoren beveiligen contactloos, waarbij ze in tegenstelling tot andere types sensoren volumes kunnen bewaken. Maar wanneer wordt dit speciale type sensor gebruikt? Wanneer levert het gebruik ervan voordelen op?

Als vuistregel voor het gebruik van een veilig radarsysteem in de automatisering geldt: overal waar opto-elektronische sensoren op hun omgevingsgrenzen stuiten, is de radartechnologie de juiste keuze. Want in tegenstelling tot opto-elektronische sensortechnologieën is een radarsensor niet alleen goed bestand tegen ruwe omgevingen met vuil en stof, maar is hij ook in omgevingen met extreme temperatuurverschillen en weersinvloeden een ideale veiligheidsmaatregel. Milieu-invloeden zoals regen of extreme lichtomstandigheden vormen evenals rondvliegende vonken of schokken geen probleem voor radarsystemen. Radarsystemen werken immers met elektromagnetische golven van 10 tot 99 GHz dringen probleemloos doormist, regen en zelfs stof heen (afbeelding 1).

In tegenstelling tot bijvoorbeeld een lichtscherm is een radar een sensor die een gebied bewaakt. Veranderingen binnen dit gebied worden gedetecteerd en niet alleen een persoon of object die een lichtstraal onderbreekt. Radar heeft dus grote voordelen als het gaat om het bewaken van ruimtes rondom een machine. Daar komt bij dat een radar bovendien microbewegingen detecteert. Bij de beveiliging achter de veiligheidsafscherming detecteert de radar bijvoorbeeld de hartslag van een mens. De radar is dus zeer gevoelig voor nauwelijks waarneembare bewegingen en detecteert deze betrouwbaar. Een robot in een met hekken omsloten ruimte kan met radar een extra beveiliging tegen per ongeluk inschakelen krijgen. Met alleen een deurbeveiliging is het immers mogelijk om de deur te sluiten terwijl er nog iemand ongemerkt in de afgeschermde ruimte bevindt.

Met vooruitziende blik

De daadwerkelijke beschermde ruimte van een systeem is afhankelijk van de plaatsing, installatiehoogte en helling van de sensoren. Het veilige radarsysteem PSENradar bijvoorbeeld kan afhankelijk van het gekozen radartype een oppervlak of gebied van verschillende grootte bewaken (afbeelding 2). Pilz heeft naast de radarsensor met een detectiebereik van 0 tot 5 meter nog een andere veilige radarsensor met een bereik van zelfs 9 meter. Dit biedt met name bij mobiele outdoortoepassingen voordelen, vooral ook bij zeer grote machines zoals portaalkranen. Daar doet een radar die ‘ver over de machine heen kijkt’ meer dan traditionele radartechnologie. Een toepassingsvoorbeeld: als een portaalkraan die bij voorkeur zonder te moeten stoppen materiaal moet transporteren, kan de radarsensor direct op de portaalkraan worden gemonteerd en ‘ver naar voren over de kraan heen kijken’ – bijvoorbeeld om te zien of er zich personen op het af te leggen traject bevinden. Dankzij het aanzienlijk vergrote beschermde gebied van maar liefst 9 meter is het mogelijk om ook bij grotere machines nog voldoende beschermde ruimte om de machine te hebben.

Toekomstmuziek

Robottoepassing vragen om een hoog veiligheidsniveau: SIL 2 of PL d, categorie 3. Daarvoor kan de radartechnologie zorgen. Het gebruik van een veilige radarsensor biedt niet alleen duidelijke voordelen op het gebied van omgevingsbewaking. De radartechnologie detecteert alle omgevingsomstandigheden betrouwbaar en bewaakt daardoor elke vorm van beweging in de gedefinieerde (beschermde) ruimte. De vraag is alleen wat beweegt er (afbeelding 3). Met de huidige generatie radarsensoren wordt elk bewegend object of persoon op dezelfde manier beveiligd. Dat wil dus zeggen dat een rijdende AGV door de radarsensor op dezelfde manier gezien wordt als een bewegend persoon. In sommige gevallen is dit niet handig.

Neem bijvoorbeeld een AGV die producten op moet halen van de robot. Het binnen rijden van de AGV in de beveiligde zone moet natuurlijk niet tot een stilstand van de robot leiden. Nu moet dit opgelost worden door op basis van radar en de AGV-data de robot stil te zetten, de beveiligde ruimte vrij te geven totdat de AGV op zijn bestemming is aangekomen. Dan kan de robot en de ruimtebeveiliging weer ingeschakeld worden. Maar wat gebeurt er als er met de AGV ook een persoon de beveiligde ruimte in gelopen is? Pilz werkt op dit moment hard om de radarsensor zo aan te passen dat hij het verschil kan zien tussen een machine zoals een AGV en een persoon. Sterker nog. Tijdens een onlangs gehouden persconferentie toonde men een opstelling waarbij niet alleen de persoon gedetecteerd wordt, maar ook de plek van de persoon in de ruimte. Op de foto aan het begin van dit artikel en afbeelding 4 kunt u op het beeldscherm de drie mensen zien en waar ze zich in de beveiligde ruimte bevinden. Op basis van deze data kan de veiligheid rondom een robot nog verder opgevoerd worden terwijl een AGV ongehinderd de beveiligde ruimte in kan rijden.

Bij de ontwikkeling van de nieuwe radarsensor gebruikt men AI om de modellen te trainen die nodig zijn om het verschil tussen een mens en een machine te kunnen detecteren. Dat wil dus niet zeggen dat de sensor zelf AI gebruikt. Dat zou niet veilig zijn. Men past het alleen toe om het ontwikkelproces te versnellen.

Tot slot

Dat Pilz tijdens de persconferentie de sensor al liet zien, geeft aan dat men al zeer ver gevorderd is. Binnenkort verwacht men dat de radarsensor voor niet-veiligheidsdoeleinden (als een groene sensor) leverbaar zal zijn. Daarna wordt gewerkt om uiteindelijk ook deze sensor voor veiligheidsapplicaties te kunnen leveren.