Volumenmessung von Schüttgut in Flachlager Sichere und permanente Inventur

Wie lässt sich der Schüttgutbestand in Flachlagern digital und präzise als Volumen erfassen? Eine Antwort darauf geben Light-Detection-and-Ranging-(Lidar)-Sensoren. Über die Dichte des Schüttgutes lässt sich das Volumen in eine Masse umrechnen. Die Messung, Auswertung und Visualisierung geschieht anschließend über eine Webserveranwendung mit angebundener leistungsfähiger Datenbank.

In Zeiten der Rohstoffknappheit stehen Einkäufer nicht selten vor großen Herausforderungen, wie Materialknappheit und Lieferengpässen. Häufig haben ungeplante Bestellungen von Rohmaterial erhebliche Folgen für Produktion und Vertrieb. Umso wichtiger ist es, zu wissen, wie viel Rohmaterial noch in den Flachlagern vorhanden ist. Besonders bei hochpreisigen Materialien oder bei schlecht voraussehbaren Lieferzeiten.

Sachtleben Technology hat sich auf die Inventur von Schüttgütern spezialisiert. Dafür bietet das Unternehmen sowohl eine Dienstleistung zur Bestimmung des Schüttgutbestandes als auch eine fest installierte Lösung, welche im Intervall den Bestand vermisst und auswertet. Dafür verfügt Sachtleben Technology über einen hochpräzisen Riegl-Laserscanner mit einer Reichweite von bis zu 1,2 km. Mit diesem werden Steinbrüche, Tagebaue, Schüttguthalden oder Gebäude als Dienstleistung dreidimensional gescannt. Der Scanner wird an verschiedenen Aufstellpunkten aufgestellt und die einzelnen Punktewolken werden zu einer großen gemeinsamen Punktewolke zusammengefügt. Die Daten werden anschließend zum Beispiel für die Böschungsbeobachtung ausgewertet. Aus den Aufnahmen der Schüttguthalden werden die Volumina der einzelnen Halden ausgewertet und in Masse umgerechnet. Dieser Bestand kann dann in die Buchhaltung übernommen werden. Für die Jahres­endinventur kann dieser Wert zum Beispiel als Jahresendbestand verwendet werden. Auch Gebäude werden von Sachtleben Technology gescannt und so bearbeitet, dass ein realistischer digitaler Zwilling als CAD-Modell entsteht. Dieses Know-how ist in das Owl Eye-System geflossen, so dass die automatisierte Datenauswertung zuverlässig und präzise erfolgt.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 5 Bildern

Wissen, was und wie viel im Lager ist

Das Owl Eye-System erfasst Schüttgutbestände in Flachlagern präzise und wertetet diese aus. Das System kann aber nicht nur zu Inventurzwecken eingesetzt werden, sondern auch zur Optimierung und Steuerung von Prozessen. Zu diesem Zweck kann die Scanfrequenz beliebig erhöht und beispielsweise alle zwei Minuten eine Messung durchgeführt werden. Zusätzlich wird zu jeder Messung eine 3D-Aufnahme gespeichert, so dass die Messwerte und der Bestand bestmöglich nachvollzogen, werden können. Offene Schnittstellen ermöglichen den Zugriff auf die Daten innerhalb der Datenbank über Drittsysteme, beispielsweise ein ERP-System.

Das Owl Eye-System bestimmt das Volumen von Schüttgütern mit einer Genauigkeit von plus/minus einem Prozent. Die kleinen Lidar-Sensoren haben eine Reichweite von bis zu 75 Metern. Dank der IP 67-Klassifizierung können diese nicht nur im überdachten Innenbereich, sondern auch im Außenbereich eingesetzt werden. Durch die geschickte Materialwahl der Sensorgehäuse setzt sich kaum Staub auf der Abdeckung ab, so dass der Sensor selbst in rauen Umgebungen eingesetzt werden kann.

Besonders interessant für den praktischen Einsatz: Das System lässt sich mit verschiedenen Sensoren unterschiedlicher Herstellern verwenden. Das System nutzt nur die Rohdaten der Sensoren und ist daher unabhängig von den Sensorherstellern. Sachtleben Technology testet und beurteilt den Lidar-Markt. Getestet werden Genauigkeit, Temperaturbeständigkeit, Messempfindlichkeit bei unterschiedlichen Materialien und weitere Qualitätsmerkmale. Besonders spannend ist die Vermessung von sehr dunklen Materialien wie Kohle. Hierfür kommen nur wenige besonders hochwertige Sensoren in Frage.

Die Volumina werden aus einer Bodendatei und einer Messdatei berechnet. Die Bodendatei kann entweder bei einer Leermessung im Vorfeld aufgenommen oder später modelliert werden. Selbst unebene oder schräge Böden stellen kein Problem für die Bestimmung des Schüttgutvolumens dar. Mit dem 3D-Lidar wird die Oberfläche des Schüttgutes erfasst. Besonderes Augenmerk muss bei dieser Technologie auf Messschatten gelegt werden. Diese werden von Objekten oder Erhebungen im Schüttgut geworfen, so dass bestimmte Teile der Halde für die Sensoren nicht sichtbar sind. Sachtleben Technology entwickelte aufgrund ihrer Erfahrung in der Punktewolkenverarbeitung einen mathematischen Algorithmus, der die Messschatten zuverlässig interpoliert und automatisch modelliert.

Intuitive Weiterverarbeitung der Daten

Mit dem System lassen sich Schüttgutbestände dauerhaft, präzise und digital als Volumen erfassen. Dafür wird eine neue Generation von 3D-Lidar-Sensoren in einem Lager oder an einem Lagerort installiert. Zum Beispiel an der Decke einer überdachten Schüttguthalde oder an speziell installierten Masten. Diese kleinen sogenannten Solid-State-Lidar-Sensoren wurden ursprünglich für die Automobilindustrie konzipiert. Die Sensoren der verschiedenen Hersteller haben jeweils eigene Sichtfelder: Von 70 mal 30 Grad über 80 mal 70 Grad bis hin zu 40 mal 360 Grad. Bei der Auswahl und Installation wird angestrebt, einen möglichst großen Bereich der Lagerflächen abzudecken, damit die Schüttgut-Haufwerke bei allen Füllständen zuverlässig erfasst werden. Auch die Erfassung von Schüttguthalden ohne Begrenzungsmauer ist grundlegend möglich. In diesem Fall muss jedoch darauf geachtet werden, dass die Halde von verschiedenen Seiten gescannt wird.

Mit Hilfe einer modernen und intuitiven Webanwendung können die von den Sensoren erfassten Punktwolken verarbeitet und ausgewertet werden. Die Sensoren benötigen eine Stromversorgung und eine Netzwerkanbindung an das Firmennetzwerk (Ethernet). In der Regel wird dazu ein Netzwerkkabel verlegt, aber auch eine Wlan-Funkbrücke ist möglich. Die Sensoren selbst sind nicht Wlan-fähig, hierfür werden Adapter installiert. Die Rohdaten der einzelnen 3D-Lidar-Sensoren werden in einer gemeinsamen Punktewolke georeferenziert. Aus der Gesamtpunktwolke werden die einzelnen Flachlager extrahiert und separat ausgewertet. Das Owl Eye-System ist mit einem leistungsfähigen Backend für die Auswertung großer 3D-Daten und einer Datenbank für die zuverlässige und sichere Speicherung der Messdaten ausgestattet. Die Ergebnisse werden als Bestand in Kubikmeter oder Tonnage ausgewiesen und im Dashboard wie ein Aktienkurs visualisiert. Um die Tonnage aus dem Volumen zu ermitteln, muss die Schüttdichte bekannt sein oder vorab bestimmt werden. Das Webinterface ist im Firmennetzwerk zugänglich und stellt seine Daten über gängige APIs auch Drittsystemen (zum Beispiel ERP-Systemen) zur Verfügung.

Die Messungen können sowohl zeitautomatisiert als auch auf direkte Anforderung durchgeführt werden. Die gewünschten Zeitintervalle werden im sogenannten Projektmanager definiert. Messungen können so oft oder so selten wie gewünscht durchgeführt werden. Der Projektmanager beinhaltet auch weitere Funktionen, wie das Hinzufügen von Sensoren, das Anlegen von sogenannten Areas of Interest (Flachlager, Schüttguthalden) oder allgemeine Einstellungen, Parameter und Informationen über das Projekt und die markierten Flachlager. Für jedes Flachlager gibt es eine Bezeichnung, Schüttdichte, die gelagerte Materialbezeichnung und die Bodendatei.

Kontinuierliche Erweiterung möglich

Das System kann kontinuierlich erweitert werden, indem zum Beispiel neue, zusätzliche Sensoren im Netzwerk installiert und diese mit Hilfe des Projektmanagers als Sensoren hinzugefügt werden. Jeder hinzugefügte Sensor enthält Name, IP-Adresse, Hostname oder Broadcastcode, Sensortyp und die Transformationsmatrix, die die Georeferenzierung beschreibt. Diese Matrix wird manuell bei der Installation des Sensors berechnet. Zum Einzeichnen der einzelnen Flachlager (AOI - Area of Interest) werden die Gesamtpunktwolke geladen, die Lagerbereiche vom Benutzer wie ein Polygon eingezeichnet und die Parameter des Lagerbereichs festgelegt. Sobald der Lagerbereich gespeichert ist, wird er im Projektmanager dreidimensional dargestellt. Jeder Lagerfläche ist eine Filterstory zugeordnet. In der Filterstory können auch statische Objekte wie Säulen oder Bandanlagen eingezeichnet werden. Diese Bereiche werden dann bei der Volumenberechnung ausgeschlossen.  n

(ID:48429097)