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Protection contre les collisions en marche arrière

Énorme, complexe et pesant des dizaines de tonnes : dans tous les ports à conteneurs du monde, les grues télescopiques (« reachstackers ») sont utilisées pour le gerbage et le transbordement des conteneurs. Pour éviter les collisions lors des manœuvres rapides dans le trafic dense à l’intérieur des terminaux à conteneurs, ifm electronic propose une protection automatique contre les collisions : une caméra 3D à l’arrière surveille la zone arrière, détecte les objets se trouvant sur l’itinéraire et prévient le conducteur des possibles collisions.

Quand il manœuvre, avec des conteneurs pesant jusqu’à 40 tonnes et mesurant jusqu’à 14 m de large sur sa flèche, dans les ruelles étroites entre les piles de conteneurs, le conducteur dirige son regard vers l’avant. Lors des manœuvres en marche arrière, il doit aussi garder à l’œil le conteneur porté en travers, pour ne pas heurter les parois des empilements de conteneurs.

Les situations critiques sont très fréquentes, par exemple quand deux grues télescopiques manœuvrent en marche arrière l’une vers l’autre, lorsque des camions croisent leur route ou quand des objets ou des personnes se trouvent dans la zone de circulation. Une caméra de recul normale offre certes au conducteur une vue vers l’arrière, mais elle est passive et ne génère pas de signal d’avertissement dans les situations critiques.

Protection automatique contre les collisions
Une protection active grâce à la caméra O3M d’ifm : Les capteurs 3D intégrés visualisent sur un écran dans la cabine non seulement les obstacles derrière le véhicule, mais surtout leur taille, leur position ainsi que leurs mouvements éventuels. Sur la base de cette détection de l’environnement et du déplacement propre de la grue télescopique, le système O3M évalue la pertinence critique des objets. Il avertit précisément le conducteur des obstacles qui se trouvent sur le trajet ou se déplacent sur une trajectoire de collision. Cela permet d’éviter que le conducteur soit dérangé par de trop nombreux avertissements concernant des objets ne se trouvant pas dans la zone critique.

Un autre avantage du système intelligent O3M est que dans les cas où un autre véhicule s’approche de la trajectoire par le flanc, le risque est identifié bien plus tôt qu’avec un avertissement purement basé sur la distance.

Image de caméra avec objets 3D intégrés
Le système O3M est doté de deux caméras intégrées : une caméra 2D courante et une caméra 3D qui détermine pour chaque pixel l’éloignement exact. L’avantage pour l’utilisateur : les objets détectés sont signalés en couleur sur l’image 2D affichée. Les obstacles critiques peuvent par exemple être signalés en rouge, les objets moins critiques en jaune ou en vert.

En outre, dans ce cas un symbole d’avertissement supplémentaire peut aussi être utilisé. La génération de cette surimpression est entièrement réalisée à l’intérieur du O3M – il n’est donc pas nécessaire de recourir à du matériel supplémentaire ni à un aménagement ou une programmation coûteux. Avec le logiciel utilisateur « Vision Assistant » d’ifm, la forme de présentation est adaptable de manière simple et confortable aux conditions de l’application (couleur, symboles, langue, etc.).

Avertissements échelonnés
Parallèlement à la présentation visuelle, un avertissement est envoyé sur le bus CAN, pouvant consister en un avertissement acoustique supplémentaire ou encore une intervention de freinage. Cette réaction peut aussi être déclenchée de manière échelonnée en fonction de la distance par rapport à l’obstacle, c’est-à-dire qu’il est d’abord procédé à un avertissement acoustique et visuel. Si le conducteur ne réagit pas et que la situation devient critique, le véhicule peut être freiné.

Le système O3M en détail
En une seule capture d’image, la puce intégrée 3D PMD d’ifm détecte des scènes et des objets en trois dimensions. Cela permet d’éviter les flous cinétiques qui peuvent apparaître sur les scanners à balayage. Sur la base du la technologie brevetée PMD d’ifm, primée à de nombreuses reprises, un système de capteurs adapté aux conditions sévères dans le domaine des engins a été développé. Outre son boîtier à la fois robuste et compact, le système de capteurs O3M est spécialement adapté aux utilisations en extérieur avec des conditions lumineuses changeantes ou un rayonnement solaire direct. Contrairement aux autres capteurs, par exemple les scanners laser, le capteur 3D d’ifm n’utilise pas de composants en mouvement. Grâce à cela il est particulièrement résistant et sans usure. Le principe de fonctionnement de la technologie PMD repose sur le temps de vol de la lumière. Pour cela, la scène à mesurer est éclairée par une lumière infrarouge non visible modulée, et la lumière reflétée est renvoyée au capteur PMD. Ce dernier est également couplé à la source de modulation. Chaque pixel de la puce PMD détermine la distance par rapport à la scène en fonction du déphasage entre le signal envoyé et le signal reçu. La suppression active et intégrée de la lumière parasite prévient presque entièrement la saturation du récepteur d’image par les rayonnements de lumière parasite. Ainsi, le capteur 3D PMD peut être exploité en plein rayonnement solaire de 120 klx. L’architecture intégrée de 2 processeurs 32 bits assure un calcul extrêmement rapide et fiable des données 3D directement dans le système, avec jusqu’à 50 images par seconde.

Des fonctions intelligentes
Les capteurs mobiles intelligents 3D disposent de plusieurs fonctions d’analyse intégrées qui permettent, en plus de la protection contre les collisions ici décrite, de résoudre de nombreuses autres applications, par exemple le guidage avec suivi de ligne ou la surveillance de zones. Pour cela une algorithmique hautement développée provenant du secteur automobile est utilisée et permet une reconnaissance automatique fiable de jusqu’à 20 objets.

Le paramétrage du système est réalisé en quelques étapes confortables avec ifm-Vision-Assistant pour Windows. Pour cela, l’utilisateur doit saisir seulement quelques paramètres, par exemple concernant la géométrie du véhicule. En règle générale, l’installation ne dure que quelques minutes, puis le système est prêt à l’exploitation.

Interfaces pour la communication
Les données prétraitées des fonctions sont fournies via le bus CAN, au choix via CANopen ou SAE J 1939. Parallèlement, si besoin est, l’ensemble des informations 3D peuvent être traitées via Ethernet UDP et une unité de traitement externe correspondante. Les développeurs disposent ainsi si nécessaire d’un système ouvert.

Conclusion
Le système O3M est un système d’assistance embarqué autonome qui avertit des collisions imminentes et qui peut le cas échéant également intervenir activement dans le processus de conduite. L’ensemble de « l’intelligence » est intégrée dans le boîtier compact du capteur. Le paramétrage est réalisé en quelques étapes au moyen d’un logiciel utilisateur simple. Le système peut ainsi être utilisé sur différents types de véhicules. De cette manière, ifm apporte une solution économique pour davantage de sécurité, et pas uniquement dans la logistique portuaire.