Abstandssensorik für raue Umgebungen - Erstes frei programmierbares Radarsensorsystem mit 20 m Reichweite für Nutzfahrzeuge entwickelt

Im Automotive-Bereich werden seit Jahren zur Erhöhung der Fahrsicherheit Abstandssensoriken auf Ultraschallbasis eingesetzt. Auf Nutzfahrzeugen wie Radladern, Flurförderzeugen oder Zweiwegebaggern, die beim Rangieren besonders auf Antikollisionssysteme angewiesen sind, lassen sich diese jedoch wegen ihrer zu geringen Reichweite und Erfassungsbreite nicht verwenden. Zudem würde die hohe Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen und Temperaturschwankungen häufig zu Fehlern und Störungen führen. Eigens für diesen Bereich hat die Ried System Electronic GmbH daher das erste Abstandssensorik-System auf Radarbasis entwickelt, das über eine Reichweite von bis zu 20 m verfügt und frei programmierbar ist. Der Sensor hat eine Reaktionszeit von lediglich einer halben Sekunde, das System ist dadurch besonders sicher und eignet sich auch zur Ergänzung von Kamera-Monitor-Systemen. Das Gehäuse entspricht der Schutzart IP 69 K, ist somit schmutz- sowie wasserunempfindlich und hält ohne Probleme Temperaturen zwischen -40 und +85 °C stand. Darüber hinaus ist die modulare Controlaser-Serie 6000 CAN-Bus-fähig. Bis zu acht Sensoren können einfach an eine Rundumleitung im Fahrzeug geklemmt werden, was die Montage deutlich vereinfacht.

Ein wesentlicher Vorteil der Radarsensorik ist die deutlich größere Reichweite von 20 statt der bei Ultraschall üblichen 2 m: „Durch unterschiedliche Antennentechnik im Sensor ist es möglich, horizontale Erfassungswinkel von beispielsweise 7 bis 160° abzubilden. Damit ist nicht nur möglich, Hindernisse in größerer Entfernung zu erkennen, sondern auch, mit einem einzigen Sensor ein Nutzfahrzeug in seiner gesamten Breite abzudecken“, erklärt Christian Ried, Geschäftsführer von Ried System Electronic GmbH. Jeder Sensor ist einzeln programmierbar, das heißt, es kann eine Reichweite zwischen 0,5 und 20 m festgelegt werden. „Der Kunde kann diese Werte selbst programmieren, entweder am PC oder direkt draußen am Fahrzeug per Bluetooth“, so Ried weiter. Auch lassen sich Annäherungs-, Vorwarn- und Gefahrenzone des 3-Zonen-Radarsystems, das aufgrund seiner Mikrowellen-Impulstechnik auch mit hoher Genauigkeit im Messprinzip arbeitet, individuell festlegen.

Für Nutzfahrzeuge wie Radlader ist Ultraschall auch deswegen ungünstig, da diese Systeme eine lange Reaktionszeit haben. Sie benötigen 1 bis 2 s – also so lange, wie das Fahrzeug für eine halbe Radumdrehung braucht – um die Umgebung zu erfassen. Bei der Controlaser Radarsensorsystem Serie 6000 von Ried liegt die Reaktionszeit unter 0,5 s, der Fahrer wird somit deutlich früher davor gewarnt, dass sich zum Beispiel unmittelbar hinter dem Fahrzeug ein Hindernis oder eine Person befindet.

Sensorgehäuse mit Schutzklasse IP 69 K

Ein weiterer Vorteil gegenüber der Ultraschall-Abstandssensorik ist die Temperatur-, Schmutz- und Wasserunempfindlichkeit von Radarsystemen.  Die Serie 6000 verfügt über ein Gehäuse mit der Schutzklasse IP 69 K, hält Temperaturen zwischen -40 und +85 °C stand und kann selbst bei widrigsten Witterungsbedingungen wie Nebel, Schnee oder Hagel eingesetzt werden. Um eine Beschädigung der Sensoren beim Rangieren zu vermeiden, sind sie außen sehr massiv und werden zudem etwas versenkt eingebaut. Anbauteile des Fahrzeugs, die sich dann gegebenenfalls direkt vor dem Sensor befinden, stören bei der Messung jedoch nicht. Das System, das die 24 GHz-Technologie einsetzt, ist in der Lage, diese und andere Objekte im Radarerfassungsbereich durch das Unterdrücken bestimmter Frequenzen auszublenden.

Zudem ist die mögliche Betriebsspannung mit 10 bis 60 V sehr breit ausgelegt und die maximale Beschleunigung der Platine von 10 G sorgt für eine hohe Rüttelfestigkeit. Das Radarsystem ist damit so robust, dass es sogar für Minenräumfahrzeuge eingesetzt werden kann. „Diese Fahrzeuge werden in der Regel zur zusätzlichen Absicherung mit fünf Radarsensoren ausgestattet, die das Umfeld des Fahrzeugs komplett abdecken“, so Ried.

CAN-Bus-fähiges, modulares System

Darüber hinaus ist das System CAN-Bus-fähig: „Bis zu acht Sensoren können an eine Rundumleitung mit 2-Draht-Signalübertragung im Fahrzeug geklemmt werden“, so Ried. „Das reduziert den Montageaufwand deutlich. Am PC ist es dann möglich, einfach zwischen den einzelnen Sensoren hin und her zu springen.“ Zudem können auf dem CAN-Bus verschiedene Sensortypen verwendet werden. So lässt sich beispielsweise ein Modell so einstellen, dass die Sicht nach hinten weit ist, ein anderes kann den Nahbereich abdecken. Dies ist etwa bei sehr großen Baggern mit Reifengrößen von 3 m von Vorteil, wo bei beengtem Platz besonders das Rangieren um Ecken aufgrund der mangelnden Sicht schwierig ist.

Die Serie 6000 ist modular aufgebaut. So kann der Anwender entscheiden, ob er akustisch, visuell oder auf beide Arten vorgewarnt werden möchte. „Die Sensordaten lassen sich über CAN-Bus direkt in die Fahrzeugsteuerung einspeisen. Zusätzlich zur Wahl steht die Auswertung beispielsweise über ein Akustikmodul mit Pieptönen, ein Ampelmodul, das die jeweilige Zone farblich anzeigt, oder ein On-Screen-Display (OSD)-Modul, das die Radardaten ins Bild vorhandener Kamerasysteme einblendet“, erklärt Ried.

Vielseitige Anwendung durch Relais-Kommunikationsmodul

Außerdem kann auch ein Relais-Kommunikationsmodul eingesetzt werden, das die Messungen der drei Zonen auswertet und diese als Schaltzustände auf Relais gibt. Eine mögliche Anwendung ist hier etwa bei Gabelstaplern, die beim Einfahren in eine Halle automatisch die Geschwindigkeit drosseln sollen: Das System lässt sich so einstellen, dass dem Fahrer auf dem Außengelände die volle Geschwindigkeit zur Verfügung steht, wenn der Radarsensor auf dem Staplerdach meldet, dass alle drei Zonen frei sind. In unmittelbarer Nähe zur Halle, wenn der Sensor das Vordach wahrnimmt, wird die nächste Schaltstufe ausgelöst und die Geschwindigkeit verringert. In der Halle selbst wird in die dritte Stufe geschaltet, das Fahrzeug verlangsamt noch einmal.

„Es gibt vielfältige Möglichkeiten, das System anzupassen“, erklärt Ried. „Es lässt sich beispielsweise auch so programmieren, dass es bei einem Hindernis in 5 m Entfernung Drehlichter anschaltet oder die Hupe auslöst, oder dass es nur dann reagiert, wenn ein anderer Stapler auf das Fahrzeug zukommt, nicht wenn er von ihm wegfährt.“ Grundsätzlich kann das System sowohl statische als auch bewegte Hindernisse erkennen. Auch für eine Anwendung auf Flughäfen, beispielsweise bei Fluggasttreppen, ist die Radarsensorik praktisch: „Der Fahrer kann hier nicht genau sehen, wann er an ein Flugzeug andockt. Mit Hilfe von zwei Sensoren und dem Relais-Kommunikationsmodul kann das Fahrzeug in einem bestimmten Abstand automatisch verlangsamt beziehungsweise gestoppt werden“, so Ried.

Im Automotive-Bereich werden seit Jahren zur Erhöhung der Fahrsicherheit Abstandssensoriken auf Ultraschallbasis eingesetzt. Auf Nutzfahrzeugen wie Radladern, Flurförderzeugen oder Zweiwegebaggern, die beim Rangieren besonders auf Antikollisionssysteme angewiesen sind, lassen sich diese jedoch wegen ihrer zu geringen Reichweite und Erfassungsbreite nicht verwenden.

Die Ried System Electronic GmbH daher das erste Abstandssensorik-System auf Radarbasis entwickelt, das über eine Reichweite von bis zu 20 m verfügt und frei programmierbar ist.

Für jeden Sensor einzeln kann eine Reichweite zwischen 0,5 und 20 m festgelegt werden. Der Kunde kann diese Werte selbst programmieren, entweder am PC oder direkt draußen am Fahrzeug per Bluetooth.

Der Sensor hat eine Reaktionszeit von lediglich einer halben Sekunde, das System ist dadurch besonders sicher und eignet sich auch zur Ergänzung von Kamera-Monitor-Systemen. Zudem entspricht das Gehäuse der Schutzart IP 69 K.

Das Radarsystem ist so robust, dass es sogar für Minenräumfahrzeuge eingesetzt werden kann. Diese Fahrzeuge werden in der Regel zur zusätzlichen Absicherung mit fünf Radarsensoren ausgestattet, die das Umfeld des Fahrzeugs komplett abdecken.

Das System ist CAN-Bus-fähig: Bis zu acht Sensoren können an eine Rundumleitung mit 2-Draht-Signalübertragung im Fahrzeug geklemmt werden. Deren Daten lassen sich über CAN-Bus zudem direkt in die Fahrzeugsteuerung einspeisen.

Zusätzlich zur Wahl steht die Auswertung beispielsweise über ein Ampelmodul, das die jeweilige Zone farblich anzeigt, oder ein On-Screen-Display (OSD)-Modul, das die Radardaten ins Bild vorhandener Kamerasysteme einblendet

„Durch unterschiedliche Antennentechnik im Sensor ist es möglich, horizontale Erfassungswinkel von beispielsweise 7 bis 160° abzubilden. Damit ist nicht nur möglich, Hindernisse in größerer Entfernung zu erkennen, sondern auch, mit einem einzigen Sensor ein Nutzfahrzeug in seiner gesamten Breite abzudecken“, erklärt Christian Ried, Geschäftsführer von Ried System Electronic GmbH.