KNAPP - система от 3D камери в мобилни роботи
Камери на волана
Система от 3D камери в автономни мобилни роботи
В свят, който се приспособява към бързите промени и напредъка в областта на технологиите и устойчивото развитие, необходимостта от препроектиране на вътрешните логистични процеси става все по-належаща. KNAPP Industry Solutions, дъщерно дружество на KNAPP AG, австрийски пионер в областта на интралогистиката, поставя нови стандарти със своите усъвършенствани автономни мобилни роботи и мощна технология за 3D камери от ifm.
Австрийската компания KNAPP е със седалище в Харт бай Грац и е специализирана в разработването на персонализирани логистични решения.
„Ние помагаме на нашите клиенти да автоматизират процесите по цялата верига на стойността и да стимулират дигитализацията. Разделени сме на различни бизнес звена, напр. хранително-вкусова промишленост, мода, търговия на дребно, търговия на едро и промишленост. В Industry Solutions обслужваме клиенти от производствената индустрия и разработваме автономни мобилни роботи, нашите така наречени „Open Shuttles“, обяснява Филип Гоцман, ръководител на екипа за разработка на софтуер Shuttle Control.
Совалките транспортират автономно стоки между различни производствени обекти или складови зони. Те покриват широк спектър от приложения - от транспортиране на тежки палети до малки материали и кашони.
За разлика от AGV (Automated Guided Vehicles), които следват фиксиран маршрут, отворените совалки попадат в категорията AMR (Autonomous Mobile Robots). Те се характеризират с това, че могат да изминат разстоянието между началната и крайната точка гъвкаво и без фиксиран маршрут.
Предимството: AMR могат бързо да се адаптират към променящите се оформления и процеси. В резултат на това времето за настройка за нови задачи или в случай на промени в средата е сведено до минимум. Тази адаптивност улеснява увеличаването или намаляването на мащаба при необходимост, като осигурява рентабилно решение в дългосрочен план.
За да се избегнат сблъсъци с хора или предмети, надеждното и непрекъснато 3D разпознаване на заобикалящата среда е ключов компонент на автономната навигация.
Използване на системата от камери O3R
Ключовият компонент за постигане на това изключително ниво на гъвкавост е технологията за 3D камери, разработена от специалиста по автоматизацията ifm. С помощта на мощната система от камери O3R, совалките Open Shuttles могат прецизно да откриват физически обекти в три измерения и да се движат безпроблемно и безопасно в производственото съоръжение.
Това също така ни позволява, например, да откриваме обекти, стърчащи на пътя на движение, като вилични зъбци. Освен това 3D мониторингът за нас представлява надеждно средство за откриване на преминаването през врати и други подобни.
Използваме системата O3R и в нашите „Open Shuttles Fork“ за откриване на товароносачи, т.е. за откриване на палети или подобни на палети товароносачи. Това ни позволява да вземаме товароносачи, които могат да имат малко по-различно положение, например след като са били поставени от ръчен мотокар.
3D сензорите се използват за измерване на товароносача и за определяне на точната му позиция, за да се гарантира, че той може да бъде прецизно приближен и повдигнат“, казва Филип Гоцман.
Изображение 1: 3D камерата на „Open Shuttles Fork“ се намира над вилката и прецизно заснема палета за безконтактно приближаване и вдигане.
Изображение 2: Камерата O3R точно разпознава позицията и ориентацията на палета, което позволява прецизно приближаване и безпроблемно вдигане на палета.
Решение в полза на ifm
Когато се наложи да се избере подходящо 3D решение, удобната за разработчици и адаптивна технология на ifm е ключов фактор за решението.
„Решихме да използваме решението на ifm, докато все още го тествахме на място. Основните причини за това са обещаващата концепция с разпределени, сравнително малки глави на камерите и централен компютърен модул за оценка, който позволява и вътрешно разработване на софтуер.
За нас в KNAPP е много важно да можем сами да картографираме важни за системата процеси, включително 3D откриване на препятствия и носачи на товари, и да оказваме влияние върху тях.”
Изображение 1: Автономно навигиране на „Open Shuttle“ за транспортни задачи в интралогистиката. Изображение 2: Камерата O3R е комбинирана 2D/3D камера за разпознаване на периметри.
Не търсехме система „до ключ“, а решение, при което да работим заедно с партньор върху добър продукт и концепция и да разработим собствени алгоритми и процеси. По този начин запазваме контрола си и можем да правим корекции.
Едно от предимствата на системата O3R е, че тя е много удобна за разработчици и има отлична документация за разработчици. ifm също така предоставя библиотеки за разработване на потребителски софтуер, както и средства за интегриране на драйвери за ROS и други подобни. Това наистина ни харесва. Качеството на сътрудничеството с колегите ни от ifm също заслужава специално внимание“, обобщава Филип Гоцман от KNAPP.
„Open Shuttle Fork“ е автономен мобилен робот (AMR) за транспортиране на стандартни палети, стелажи и специални товароносачи.
Високоефективна камерна система
Платформата O3R от ifm е цялостното решение за централизирана, синхронизирана обработка на информация от изображения и сензори, специално проектирана за използване в автономни мобилни роботи и други системи за автоматизирано управлявани превозни средства.
Ядрото на системата е мощен изчислителен блок, наречен Блок за обработка на видеоизображения (Video Processing Unit (VPU)). Въз основа на архитектура yocto-Linux и Docker се поддържат отворени среди за разработка като Python, C++, CUDA и ROS.
VPU оценява информацията от до 6 камерни глави едновременно и може да я обедини и съпостави с друга важна сензорна информация, като тази от 2D лидарен сензор, в процес на „сливане на сензори“, за да позволи надеждно и стабилно възприемане на околната среда. На тази основа могат да се изпълняват ефективни задачи за планиране на маршрута и навигация.
Изображение 1: Блокът за видеообработка е централният компонент на системата O3R. Той предлага възможност за свързване на до 6 камери.
Изображение 2: Едната камера O3R с ъгъл на видимост 60 градуса наблюдава главната алея, докато другата камера със 105-градусов ъгъл на видимост заснема цялата височина в зоната за шофиране.
С до шест камери е възможно да се постигне безпроблемно покритие на 360 градуса. 3D камерите също са включени в решението на платформата. Те имат ъгъл на отвор или 60 x 45 градуса, или 105 x 78 градуса и използват усъвършенствана PMD технология за време на полет.
Патентованата „Технология за кодирана модулация” гарантира надеждно откриване на препятствия и чужди обекти, дори при повишено излагане на околна светлина и при наличието на много други смущаващи сигнали. В допълнение към 3D изображението като облак от точки, камерите предоставят и класическо 2D изображение на заобикалящата среда.
Взаимодействието на камерите и сензорите позволява надеждно изпълнение на съответните функции, като например избягване на сблъсък, локализация, навигация и позициониране.
Инсталирахме глава на камера с поле на видимост 60 градуса. Фокусът е върху покриването на основната зона на шофиране и постигането на възможно най-добро осветяване на наблюдаваната зона с помощта на технологията за време на полет.
Използваме и глава на камерата със 105-градусово зрително поле. Това ни позволява да покрием цялата височина на автомобила, както и максималната височина на возене при натоварване. По този начин можем да осигурим безопасно и сигурно преминаване през порти и други подобни.
Нашата „Open Shuttle Fork“ има допълнителна камера за откриване на палети. Тя се използва, за да се гарантира, че вилките са позиционирани точно в джобовете на палета. Тази комбинация от индивидуални глави на камери и централен компютърен модул е голямо предимство по отношение на икономически ефективното наблюдение.“
Системата O3R се състои от блок за видеообработка и до шест глави на камери.
Заключение
Иновативният синтез на отворените совалки на KNAPP с технологията на камерата O3R на ifm е нещо повече от техническо решение - това е важна стъпка в бъдещето на интралогистиката. Съчетавайки гъвкавост, прецизност и адаптивност, този дует поставя нови стандарти във веригата за създаване на стойност в интралогистиката.
Възможността за индивидуално проектиране и интегриране на усъвършенствани сензори отваря нови врати за по-голяма ефективност и устойчивост на производството. Този пример подчертава не само технологичния напредък, но и значението на сътрудничеството и отворения обмен между компании като KNAPP и ifm, за да се отговори на предизвикателствата на съвременната индустрия и да се оформи активно бъдещето.
