Stellplatz, Fachbelegung und Stapelhöhe automatisch erkennen

Frei oder belegt? Kaum eine Frage wird im Lager so oft gestellt und so selten automatisch beantwortet. Ob ein Fahrerloses Transportfahrzeug seine Palette absetzen darf, ob das Regalfach noch Platz bietet, ob der Stapel am Bereitstellplatz seine Sollhöhe erreicht hat: In vielen Betrieben klärt das ein Blick des Personals oder ein Knopfdruck, mit dem der Nachschub von Hand angefordert wird. Dabei ist der Platzstatus die Grundlage jedes automatischen Materialflusses, und er lässt sich mit überschaubarer Technik erfassen, vom Lichttaster über den Distanzsensor bis zur flächigen Erfassung ganzer Hallenbereiche. Dieser Beitrag zeigt, wie Stellplätze, Regalfächer und Stapelhöhen automatisch überwacht werden, worauf es bei wechselnder Ladung ankommt und wie die Meldung sogar ohne übergeordnete Steuerung funktioniert.

Wichtige Punkte im Überblick

  • Der Platzstatus frei oder belegt ist die Grundlage jedes automatischen Materialflusses: Ein freier Platz gibt die Absetzung frei, ein belegter Platz löst die Abholung aus, ein leeres Fach fordert Nachschub an.
  • Fahrerlose Transportfahrzeuge reagieren unmittelbar auf die Statusmeldung, und bei wechselnder Ladungsgeometrie haben sich abstandsauswertende CMOS-Lasersensoren mit integrierter Auswerteeinheit der Modellreihe LR-Z bewährt, wo Ultraschall- und Näherungsabfragen unsichere Ergebnisse liefern.
  • Ein Regalfach gilt erst als frei, wenn der Strahl auf die Fachrückwand oder eine definierte Referenz trifft, und eine je Fachtyp sauber festgelegte Abfragegeometrie erspart das spätere Nachjustieren in Regalhöhe.
  • Für Stapelhöhe und Füllstand geben Allzweck-Lasersensoren der Modellreihe LR-T in Ausführungen mit Analogausgang die per Lichtlaufzeitmessung erfasste Distanz zur obersten Lage als Analogwert aus, ein Aufbau, der sich in der Anwendungspraxis an Bereitstellplätzen und Sammelstellen bewährt hat.
  • Auch ohne übergeordnete Steuerung funktioniert die Meldung: Der Sensor schaltet direkt ein Hilfsrelais, das eine Signalleuchte oder einen Rufkontakt bedient, und macht so aus dem Platzstatus eine sichtbare Nachschub- oder Abholanforderung.

Frei oder belegt: die Statusfrage als Grundlage automatischer Materialflüsse

Von den vier Prüffragen der Intralogistik, die der Hauptartikel "Anwesenheits- und Vollständigkeitsprüfung in Logistik und Intralogistik: von der Förderstrecke bis zum Versand" ordnet, gilt die vierte dem Ort: Nicht das Objekt oder der Träger wird geprüft, sondern der Platz, an dem er stehen soll oder steht. Aus dem Status entsteht die Aktion: Ein freier Platz gibt die Absetzung frei, ein belegter Platz löst die Abholung aus, ein leeres Fach fordert Nachschub an.

Solange diese Frage manuell beantwortet wird, arbeitet der Materialfluss mit Verzögerung und Lücken: Der Nachschub kommt, wenn jemand hinsieht, nicht wenn das Fach leer wird. Die technischen Rahmenbedingungen sind dabei gut umrissen. In dokumentierten Anwendungen reichen die Abfragedistanzen von rund 0,2 m bis über 2,5 m, montiert wird an Wand, Portal oder Regal ohne Eingriff in die Ladung, und gebraucht wird je nach Aufgabe ein einfaches Schaltsignal oder eine analoge Höheninformation. Genau diese Spannbreite bestimmt die Sensorwahl in den folgenden Abschnitten.

Bereitstellplätze und Übergabestationen für Fahrerlose Transportfahrzeuge

Fahrerlose Transportfahrzeuge sind unnachgiebige Kunden der Statusmeldung: Sie setzen dort ab, wo das System einen freien Platz meldet, und sie holen dort ab, wo Ladung gemeldet ist. Eine falsche Meldung erzeugt Blockaden oder Leerfahrten. Erschwert wird die Abfrage durch die Vielfalt der Ladung, denn auf demselben Platz stehen Kartons, Boxen und Holzpaletten mit vorstehenden Elementen, mal hell, mal dunkel, mal glänzend umwickelt. In der Anwendungspraxis liefern Ultraschall- und Näherungsabfragen bei so wechselnder Geometrie unsichere Ergebnisse, und einfache Sensorik an Übergabestellen ist in Staub- und Außenbereichen störanfällig.

Robuster ist die optische Abfrage mit passendem Prinzip: CMOS-Lasersensoren der Modellreihe LR-Z werten den Abstand aus und bleiben in dokumentierten Anwendungen bei Staub, Glanz und Fremdlicht stabil, und für kurze, konstruktiv definierte Abfragen am Platz eignet sich die Modellreihe LR-X mit kleinem Lichtfleck. Die Grenze der Aufgabe ist klar gezogen: Gemeldet wird frei oder belegt. Die positionsgenaue Ausrichtung der Palette am Platz ist ein eigenes Aufgabenfeld, und ob der übernommene Träger vollständig ist, klärt der Beitrag "Vollständigkeit von Ladungsträgern prüfen: Palette, KLT und Behälter vor der Übergabe".

Regalfach und Stellplatz: Belegung ohne Eingriff in die Ladung erfassen

Im Regal gelten dieselben Prinzipien wie an der Förderstrecke, nur unter anderen Einbaubedingungen. Der Sensor sitzt am Fachrahmen, an der Traverse oder gegenüber an der Wand und fragt in das Fach hinein, ohne die Ladung zu berühren oder den Bedienweg zu verstellen. Wie die Punktabfrage selbst prozesssicher wird, welche Prinzipien zu welchem Objekt passen und welche Störgrößen zu erwarten sind, beschreibt der Beitrag "Anwesenheit auf der Förderstrecke prüfen: Pakete, Behälter und Kleinteile zuverlässig erkennen"; die dort gezeigte Logik überträgt sich direkt auf das Regalfach.

Zwei Punkte kommen im Lager hinzu. Erstens die Menge: Wer viele Fächer überwacht, multipliziert jeden Verdrahtungs- und Einrichtungsaufwand, weshalb sich Sensoren bewährt haben, die sich über Software einstellen und dokumentieren lassen; IO-Link liefert dabei neben dem Schaltsignal auch Diagnosedaten für die Instandhaltung. Zweitens die Ehrlichkeit der Abfrage: Ein Fach gilt erst als frei, wenn der Strahl auf die Fachrückwand oder eine definierte Referenz trifft, nicht schon, wenn die Ladung ungünstig steht. Wer die Abfragegeometrie je Fachtyp einmal sauber festlegt, erspart sich später das Nachjustieren in der Höhe des Regals.

Stapelhöhe und Füllstand: lagenweisen Aufbau mit Distanzsensoren erfassen

Manche Plätze kennen mehr als zwei Zustände. Ein Palettenstapel wächst lagenweise, ein Sammelbehälter füllt sich allmählich, und der Materialfluss braucht nicht nur belegt oder frei, sondern die Höhe: Wie viele Lagen stehen, wann ist die Sollhöhe erreicht, wann muss abgeholt werden? Hier kommen Distanzsensoren ins Spiel. Lasersensoren der Modellreihe LR-T arbeiten mit Lichtlaufzeitmessung, und Ausführungen mit Analogausgang geben die gemessene Distanz als Analogwert aus; von oben auf den Stapel gerichtet, wird aus der Distanz zur obersten Lage unmittelbar die Stapelhöhe, und jede zusätzliche Lage verschiebt den Messwert um einen bekannten Betrag.

In der Anwendungspraxis hat sich dieser Aufbau für Stapelhöhen an Bereitstellplätzen und für Füllstände von Sammelstellen bewährt, weil er ohne Eingriff in die Ladung auskommt und sehr unterschiedliche Oberflächen verträgt. Die Steuerung leitet aus dem Analogwert Schwellen ab: Sollhöhe erreicht, Abholung anfordern, Überhöhe melden. An mechanisch definierten Einzelpunkten kann alternativ ein Lasersensor nach dem Triangulationsprinzip die Höhe an einer Stelle bewerten. Und was innerhalb des obersten Behälters liegt, also Stückzahl und Bestückung, ist eine eigene Prüfaufgabe; sie behandelt der Beitrag "Zählen und Bestückungskontrolle im Behälter: Stückzahl, Doppelbelegung, zweite Lage".

Große Bereiche statt Einzelpunkte: flächige Erfassung in der Halle

Nicht jede Statusfrage passt zu einem Punkt. Wandbereiche, Durchfahrten und Blockläger stellen die Frage, ob ein mehrere Meter breiter Bereich Ladung enthält, und mit Einzelpunktsensoren ist das nur mit hohem Verdrahtungsaufwand und vielen blinden Zonen zu beantworten. Für solche Aufgaben bietet sich eine flächige Laserscanner-Erfassung an, die einen ganzen Bereich abtastet und als belegt oder frei meldet, oder eine Kamera von oben: AI-Vision-Sensoren der Modellreihe IV4, wenn neben der Belegung auch Typ oder Ausrichtung der Ladung zählt, All-in-One Kameras mit integrierter AI der Modellreihe VS bei großen Bildfeldern und langen Arbeitsabständen.

Eine Klarstellung gehört an diese Stelle: Sicherheits-Laserscanner dienen dem Personenschutz und werden nach den Regeln der Maschinensicherheit ausgelegt und betrieben. Eine Belegungsmeldung für den Materialfluss ist eine eigene Funktion; sie ersetzt keine Schutzeinrichtung, und eine Schutzeinrichtung sollte nicht nachträglich zur reinen Platzüberwachung umgewidmet werden. Wer beide Anforderungen am selben Ort hat, plant sie getrennt und sauber.

Signal ohne Steuerung: direkte Meldung über digitalen Ausgang und Hilfsrelais

Das untere Ende der Integrationsskala ist im Lager überraschend häufig: Mancher Bereitstellplatz hat schlicht keine übergeordnete Steuerung. In dokumentierten Anwendungen schaltet der Sensor dann direkt ein Hilfsrelais, das eine Signalleuchte, einen Summer oder einen Rufkontakt bedient. Aus frei oder belegt wird so ohne SPS eine sichtbare Anforderung: Die Leuchte am leeren Fach ruft den Nachschub, der Kontakt am vollen Stapel die Abholung. Der Aufwand bleibt bei Sensor, Relais und Leuchte, und genau diese Einfachheit macht den Einstieg in die automatische Statusmeldung so niedrigschwellig.

Wo eine Steuerung vorhanden ist, wächst die Lösung mit: Schaltausgang oder IO-Link für den Status, Analogausgang für die Höhe, und auf Wunsch die Weitergabe an Lagerverwaltung oder Leitstand. Sinnvoll ist, klein anzufangen und die Plätze zu priorisieren, an denen eine falsche oder fehlende Meldung heute Wartezeiten oder Leerfahrten erzeugt. Aus wenigen überwachten Plätzen wird so Schritt für Schritt ein Materialfluss, der seinen eigenen Zustand kennt.

Häufige Fragen

F Wie erkennt man automatisch, ob ein Stellplatz belegt ist?

A

Ein optischer Sensor fragt den Platz von Wand, Portal oder Regal aus ab, ohne die Ladung zu berühren. Bei Staub, Glanz und wechselnder Ladung haben sich abstandsauswertende CMOS-Lasersensoren der Modellreihe LR-Z bewährt, für kurze definierte Abfragen die Modellreihe LR-X mit kleinem Lichtfleck. Das Ergebnis ist ein einfaches Schaltsignal an die Steuerung oder direkt an ein Hilfsrelais.

F Welcher Sensor erfasst die Stapelhöhe von Paletten?

A

Lasersensoren der Modellreihe LR-T messen per Lichtlaufzeitmessung die Distanz zur obersten Lage; Ausführungen mit Analogausgang geben sie als Analogwert aus. Von oben montiert wird daraus unmittelbar die Stapelhöhe, und die Steuerung leitet Schwellen wie Sollhöhe oder Abholanforderung ab. In der Anwendungspraxis funktioniert dieser Aufbau ohne Eingriff in die Ladung und bei sehr unterschiedlichen Oberflächen.

F Wie überwacht man Bereitstellplätze für Fahrerlose Transportfahrzeuge?

A

Der Platzstatus muss zuverlässig sein, weil das Fahrzeug auf die Meldung frei oder belegt reagiert. Ultraschall- und Näherungsabfragen sind bei wechselnder Ladungsgeometrie unsicher; robuste optische Abfragen mit störfestem Prinzip melden den Status auch bei Kartons, Boxen und Paletten mit vorstehenden Elementen stabil. Die positionsgenaue Ausrichtung der Palette ist dagegen eine eigene Aufgabe.

F Funktioniert eine Belegungsmeldung auch ohne SPS?

A

Ja. In dokumentierten Anwendungen schaltet der Sensor direkt ein Hilfsrelais, das eine Signalleuchte oder einen Rufkontakt bedient. So entsteht ohne übergeordnete Steuerung eine sichtbare Nachschub- oder Abholanforderung am Platz. Ist später eine SPS vorhanden, wird derselbe Sensor über Schaltausgang, IO-Link oder Analogwert eingebunden.

F Können Sicherheits-Laserscanner die Fachbelegung melden?

A

Sicherheits-Laserscanner sind Schutzeinrichtungen für den Personenschutz und werden nach den Regeln der Maschinensicherheit ausgelegt. Eine Belegungsmeldung für den Materialfluss ist keine Sicherheitsfunktion und sollte als eigene Aufgabe geplant werden, etwa mit einer flächigen Laserscanner-Erfassung ohne Schutzfunktion oder einer Kamera von oben. Beide Anforderungen am selben Ort werden getrennt projektiert.

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