Auf der Suche nach dem richtigen Weg

Bernhard Foitzik ist freier Fachjournalist in Neustadt an der Weinstraße

Noch immer arbeiten die meisten fahrerlosen Transportsysteme (FTS) mit induktiven Leitsystemen, um den fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) Orientierung zu geben. Wie die FTS-Datenbank Europa am Fachgebiet Planung und Steuerung von Lager- und Transportsystemen (PSLT) der Universität Hannover ausweist, wurden bis 1994 ungefähr 90 % aller Neuinstallationen so ausgeführt. Erst danach begann die Zeit der leitlinienfreien Installationen, die seither deutlich zunehmen, aber noch in der Minderzahl sind.

Nennenswerte Bedeutung haben dabei die Magnet- und die Lasernavigation. Andere Verfahren, bei denen die Umgebung per Kamera oder Ultraschall abgetastet wird, werden in der Praxis noch kaum eingesetzt oder befinden sich im Prototypenstadium. Einschlägige Arbeiten an Forschungsinstituten, wie dem Fraunhofer-Institut für Materialfluß und Logistik (IML) in Dortmund (auf der Hannover Messe in Halle 23, Stand A06) oder der Universität Duisburg, befassen sich mit Projekten, bei denen die Lasernavigation auch komplexe Fahrmanöver erlaubt (IML) oder Fahrgeschwindigkeiten von mehr als 4 m/s (Uni Duisburg) im Vordergrund stehen. Bei den Duisburger Entwicklungen zielen die Arbeiten auf die Automatisierung von Frontgabelstaplern. Ein weiterer möglicher Schritt in die Zukunft ist die Entwicklung selbst lernender Fahrzeuge.

Welches Leitsystem ein Anwender wählen soll, hängt vor allem davon ab, wie sauber die Umgebung des geplanten Einsatzfeldes ist. Farbmarkierungen auf dem Boden sind besonders empfindlich, haben allerdings den Vorteil, dass sie praktisch beliebig verlegt und verändert werden können. So lobt man beispielsweise im VW-Werk Hannover die Flexibilität der FTS-Anlage mit „klassischer“ optischer Spurführung. Zur Verstärkung der 50 mm breiten, mattschwarzen Leitlinie wird diese außen von einem deutlich breiteren weißen Farbanstrich begrenzt. Der starke Kontrast verträgt dann schon einmal die eine oder andere Schattierung.

Etwas aufwendiger ist das Aufbringen von Metallbändern als Navigationshilfe am Boden. Hier besteht die Gefahr, dass solche Bänder – je nachdem, wie gut sie verlegt sind -, durch den übrigen Transportverkehr beschädigt werden. Zudem sind die Signale bei diesem System relativ schwach und durch andere Metalle, etwa Armierungen in der Fahrbahn, leicht zu beeinflussen. Dieses Manko haben Leitdrahtsysteme nicht. Da sie aber in einem Schlitz im Boden verlegt werden müssen, sind Änderungen mit relativ großem Aufwand verbunden.

Fahrzeuge, die mit Inkrementalgebern an den Rädern und/oder einer Trägheitsplattform ausgerüstet sind, benötigen keine kontinuierliche Spurführung. Elektromagnetische Referenzmarken in bestimmten Abständen reichen aus. Hierfür eignen sich Magnete oder induktive Transponder. Optische Systeme wiederum sind besonders gut geeignet, wenn die Umgebung sauber ist und gute Sicht zwischen Sensor und dem Referenzmuster besteht, an dem sich der Sensor orientiert. Kameratechnik und Bildverarbeitung sind heute technisch so ausgereift, dass die Erkennung der Referenzmarken kein Problem mehr ist.

Die Zukunft, da ist man sich bei den FTS-Experten der Uni Hannover sicher, gehört den leitlinienfreien Führungen, allen voran der Lasernavigation. Aufwendige Installationen entfallen. Es müssen lediglich entsprechende Reflexmarken angebracht werden. Damit lässt sich ein Fahrkurs kurzfristig ändern und an neue betriebliche Gegebenheiten anpassen.

Die Lasernavigation funktioniert im Prinzip wie ein Barcodescanner. Dabei rotiert der Laserscanner etwa acht-mal pro Sekunde um seine Hochachse. Zur eindeutigen Positionserkennung braucht das System die Rücksignale von mindestens drei Reflexmarken, die bis zu 30 m vom Laser entfernt sein dürfen. Mit einer solchen Führungstechnik ist eine Positioniergenauigkeit von wenigen Millimetern erreichbar. Für eine derart präzise Navigation sind leistungsfähige Bordrechner vonnöten, und so hat erst die entsprechende Rechnertechnik den leitlinienfreien Navigationsprinzipien zum Durchbruch verholfen.

Auf den ersten Blick ist der Warenumschlag per Gabelstapler ohne Fahrer weniger lohnintensiv. Doch mit Fahrer ist ein Stapler (noch) flexibler als jedes automatisierte FTS. Einen wichtigen Schritt in Richtung fahrerlosen Staplerverkehr hat die Linde AG, Aschaffenburg (Freigelände, Stand P32), mit der Einführung der elektrischen Lenkung inklusive der entsprechenden Sensorik getan.

Rechtzeitig zur Cemat präsentieren die Linde-Tochter Indumat GmbH & Co. KG, Reutlingen (Halle 23, Stand A04), die Sick AG in Waldkirch (Halle 9, Stand F54), sowie die NDC Netzler & Dahlgren Co AB aus Särö/ Schweden (Halle 23, Stand A18), eine Ausführung der Gabelhochhubwagen des Typs L14/L16-LTI mit Lasernavigation. Das Besondere an diesen Hochhubwagen: Sie können sowohl manuell als auch automatisch und damit als FTF betrieben werden. Mit Hilfe des Navigations- und Steuerungssystems Lazer-Way Teach-In, dafür steht die Abkürzung LTI, lässt sich ein beliebiger Fahrkurs durch einfaches Abfahren programmieren.

Damit das Fahrzeug den Kurs erfassen kann, sind Reflektormarken an Wänden oder sonst für das Gerät sichtbaren Orten anzubringen. Drei solcher Marken braucht das Laser-Navigationssystem zur Orientierung. Bis zu zehn Fahrzeuge sollen sich über eine zentrale Verkehrssteuerung kollisionsfrei und sicher führen lassen.

Die Navigation mit Hilfe des globalen, statellitengestützten Ortungssystems GPS befindet sich dagegen noch in der Anlaufphase. Systembedingt funktioniert die Satellitenortung nämlich nur im Freien. Der überwiegende Teil des FTS-Materialflusses findet aber in geschlossenen Hallen statt. Daher wird satellitengestützte Navigation auf absehbare Zeit Outdoor-Anwendungen vorbehalten bleiben.

Über reichlich GPS-Erfahrung ver-fügt man auch bei Frog Navigation Systems, Utrecht/Niederlande (Halle 23, Stand C14). Das Unternehmen hat erkannt, dass konventionelle FTF nicht gerade die idealen Einsatzfahrzeuge für die Satellitennavigation sind.

Dr. Günter Ullrich, Geschäftsführer der Duisburger Frog-Dependance, sieht derzeit jedenfalls keine Nachfrage, von Ausnahmen einmal abgesehen: „GPS bietet eine Freiheit, die für den konventionellen Bereich weder notwendig noch gewollt ist.“

Als reine Spielwiese muss die GPS-Navigation trotzdem nicht gelten. In bestimmten Bereichen hat sie ihre Berechtigung. So rüstet die Götting KG, Lehrte/Röddensen (Halle 23, Stand C58), derzeit im Hafen von Genua eine Flotte von Portalkränen aus, die im Kurzwellenbereich über Satelliten frei navigiert werden. Erfahrungen hat das Unternehmen bereits aus anderen Projekten. An einem Containerstellplatz im Hamburger Hafen arbeitet bereits ein Kran mit GPS, wobei die Genauigkeit der Spurführung bei ± 2 cm liegt. Für die allgemeine Industrie, räumt Geschäftsführer Hans-Heinrich Götting ein, seien insbesondere die Basisstationen noch immens teuer. Aber bei welcher neuen Technik ist am Anfang nicht immer ein höherer Preis zu zahlen.