Netwerk van lasersensoren stuurt intern transport aan bij Continental Automotive Benelux

Bij Continental in Mechelen wordt het intern transport van en naar de productielijnen sinds mei 2014 verzorgd door zes AGV’s. Twee van hen zijn uitgerust met een geavanceerd systeem voor het transport van bakjes. Vier andere automatische trucks vervoeren pallets. Een netwerk van lasersensoren van SICK bewaakt de 204 palletposities in de productie, waardoor het systeem zicht krijgt op de actuele situatie in de fabriek en foute transportorders vermeden kunnen worden.

Sense-Plan-Act

Continental mag dan vooral gekend zijn als fabrikant van banden, het bedrijf met hoofdzetel in Hannover heeft nog tal van andere activiteiten als toeleverancier aan de automobielindustrie. De fabriek in Mechelen, bijvoorbeeld, is onderdeel van de divisie Chassis en Safety en maakt elektronische remsystemen voor een hele reeks automerken, waaronder Audi, Ford, Volvo en Toyota. “Onze slogan is Sense – Plan – Act”, zegt Roel Hensmans, manager Industrial Engineering bij Continental. “Met onze producten streven we ernaar om de veiligheid van auto’s te verhogen, met als ultiem doel dat er uiteindelijk geen enkel ongeval met letsels of doden meer zou gebeuren in het verkeer.” Met dit doel hebben onze producten de mogelijkheid bepaalde omgevingsfactoren te meten, deze input te verwerken en dan en actie op het voertuig uit te voeren.

In Mechelen maakt Continental controllers en sensoren voor elektronische remsystemen. Deze controllers bevatten zowel de elektronica als de hydrauliek, waarmee de remkracht op de wielen individueel aangepast en bijgestuurd wordt in functie van de input van allerlei sensoren (motormanagement, rempedaal, Y-rate, ….) waaronder ook die de wielsnelheid meten. Bij auto’s met active cruise control wordt ook de input van sensoren (radar) vooraan op de wagen mee in rekening gebracht zodat het remsysteem er mee voor zorgt dat voldoende afstand tot de voorligger bewaard wordt. De controller bevat ook een eigen hydraulisch pompje zodat voor het remmen niet gewacht moet worden tot de bestuurder het rempedaal indrukt.

Elektronisch kanbansysteem

Met een productie van 110.000 sensoren, 520.000 ventielen en 5300 controllers per dag is het intern transport van goederen in de fabriek een hele uitdaging. Om dit efficiënter en ook kostenefficiënter te maken, werd in mei overgeschakeld op een geautomatiseerd transportsysteem waarbij zes AGV’s goederen van en naar de productielijnen brengen.

Voor het transport van bakjes met componenten werden speciale AGV’s ontwikkeld met daarop een platform met rollenbaantjes dat naadloos kan aansluiten op de rollenbanen die uit het magazijn komen en op de flowracks aan de productielijnen.

De transportorders voor dit systeem worden gegenereerd door een elektronisch kanbansysteem. Zodra in de productie een bakje uit een flowrack genomen wordt, krijgt men in het magazijn de opdracht om een nieuw bakje klaar te maken en aan de AGV mee te geven. Een sortersysteem tussen het magazijn en de productie groepeert de bakjes tot transportorders langs een bepaalde route. Op een accumulator naast elk flowrack worden de lege bakjes verzameld. Als een AGV plaats heeft op zijn platform en sensoren aangeven hoeveel lege bakjes klaar staan op een accumulator, kan de machine zelf beslissen om de lege bakjes mee terug te nemen naar het magazijn.

Voor het transport van pallets werden aan de productielijnen 204 palletposities gecreëerd. Die hebben aan beide zijden een metalen trapje waarop een pallet kan rusten zodat de AGV met zijn steunvorken onder een pallet kan rijden om het op te nemen. Op sommige posities hebben die trapjes twee niveaus zodat pallets met verschillende breedtes automatisch gecentreerd worden, ieder op hun niveau.

Detectie op elke palletpositie

“Een dergelijk systeem werkt volledig autonoom en heeft in principe geen verdere feedback nodig”, legt Roel Hensmans uit. “Zodra de AGV ergens een pallet neerzet, weet de software dat zich op die positie een pallet bevindt. In de praktijk kunnen er echter allerlei redenen zijn voor de mensen in de productie om goederen te verplaatsen. Daarom wilden we een bijkomende detectie op elke palletpositie die aangeeft of er zich effectief een pallet bevindt. Op die manier kunnen we absoluut garanderen dat een AGV niet zal proberen om een pallet neer te zetten op een positie waar zich al een andere pallet bevindt.”

In de flowracks bestaat een gelijkaardige controle. Daar zijn het ultrasoonsensoren die vanop de AGV kunnen kijken of er plaats is in het kanaal van een flowrack alvorens er een bakje in te schuiven. Voor de palletposities bleek het logischer om op elke locatie een vaste sensor te plaatsen zodat het systeem op elk ogenblik ‘ziet’ welke posities ingenomen zijn.

Peter Van Looy, diensthoofd Constructie & Gereedschapsmakerij: “We hebben op elke positie een lasersensor geplaatst die vanuit het plafond naar de metalen trapjes van de palletposities kijkt. Op basis van een afstandsmeting kunnen die sensoren bepalen of er zich iets op die positie bevindt. Lasersensoren waren de enige optie om een betrouwbare detectie te krijgen vanop drie en een halve meter hoogte. Het voordeel van dit systeem is dat we geen portalen hebben moeten bouwen rond de palletposities om de detectie mogelijk te maken zodat de posities zelf langs alle kanten vlot bereikbaar zijn.”

IO-Link als sensornetwerk

De detectie met lasersensoren – hiervoor wordt het type DT35 van SICK gebruikt – mag dan wel zeer betrouwbaar zijn, het heeft wel heel wat inspanningen gevergd om dit mogelijk te maken.

“De meeste klanten hebben hun eigen verpakking”, legt Roel Hensmans uit. “Daardoor moet de sensoren verschillende ondergronden en kleuren kunnen detecteren. Op een aantal posities hadden we ook te maken met de invloed van zonlicht, die de meting beïnvloedt. Het is een hele opdracht geweest om voor de sensoren de juiste parameters te vinden zodat overal en in alle omstandigheden een betrouwbare meting bekomen werd.”

Picture ending on

Nu die parameters gekend zijn, kunnen ze automatisch ingelezen worden in de sensoren, ook wanneer er een sensor vervangen moet worden. Deze functionaliteit zit ingebakken in versie 1.1 van IO-Link, het netwerk dat gebruikt wordt om de sensoren te koppelen aan de sturing.

Peter Van Looy: “Door gebruik te maken van IO-Link kon de bekabeling voor het sensornetwerk aanzienlijk vereenvoudigd worden. We werken met 45 IO-Link masters waarop telkens 8 sensoren aangesloten kunnen worden. De masters communiceren op hun beurt over ProfiNet met het besturingssysteem. Via IO-link worden niet alleen de analoge meetwaarden verstuurd, maar ook digitale informatie voor de configuratie en het teachen van de sensoren en de foutmeldingen. In totaal hebben de sensoren een vijftigtal parameters waarvoor we een optimale configuratie uitgezocht hebben. Zodra een nieuwe sensor op het netwerk aangesloten wordt, kan die automatisch zijn instellingen over het netwerk inladen. Het enige wat dan nog moet gebeuren is het teachen. Dat wil zeggen dat de sensor de afstand meet van zijn palletpositie in lege toestand. De configuratie van een master gebeurt op een gelijkaardige manier met een functieblok dat we ervoor geschreven hebben. Zo kan ook een nieuwe master zeer snel in gebruik genomen worden.”

“Het gebruik van de lasersensoren geeft ons een zeer betrouwbaar transportsysteem dat efficiënt kan inspelen op wat er in de fabriek gebeurt. Dankzij IO-Link is ook het systeem van sensoren zelf zeer betrouwbaar en flexibel.”