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Sensori 3D O3M: manovre sicure anticollisione

Enormi e disorientanti, con un peso di diverse tonnellate, i cosiddetti "reach stacker" vengono utilizzati in tutto il mondo nella gestione dello spazio dei terminal per container portuali ed aeroportuali. Per evitare la collisione all'interno dei terminal durante manovre strette e rapide, ifm offre un sistema attivo di anticollisione: una telecamera 3D sul retro controlla l'area posteriore, rileva gli oggetti sul percorso e avverte il conducente di possibili collisioni.

Gli occhi del conducente guardano avanti quando vengono movimentati contenitori larghi 14 m e pesanti fino a 40 tonnellate attraverso le strette cataste di contenitori. Anche durante la manovra in retromarcia, l'autista deve tenere d'occhio il contenitore trasversale per evitare di colpire i contenitori impilati l'uno sull'altro quasi a formare un muro.
Le situazioni critiche sono frequenti, ad esempio quando due impilatori vengono manovrati l’uno verso l’altro in retromarcia, quando i camion attraversano la strada, oppure oggetti o persone si trovano nel raggio di manovra. Una normale telecamera posteriore consente al conducente di guardare dietro, ma è passiva, cioè non avvisa in caso di situazioni critiche.

Esempio di situazione critica dovuta a oggetto in movimento

Anticollisione automatico
La telecamera O3M di ifm offre una protezione attiva: il sensore 3D integrato, non solo visualizza gli ostacoli dietro al veicolo su uno schermo nel cockpit, ma determina anche dimensione, posizione e movimento dell'ostacolo, se presente. Sulla base del rilevamento dell'ambiente e del movimento del reach stacker stesso, il sistema O3M valuta la rilevanza critica degli oggetti. Avverte il conducente solo in caso di ostacoli che si trovano sul percorso o in rotta di collisione, evitando di distrarlo con troppi segnali per oggetti in aree non critiche. Questo è particolarmente importante nei casi in cui gli ostacoli si immettono sul percorso lateralmente.

Oggetti 3D sovrapposti all’immagine della telecamera
Il sistema O3M ha due telecamere integrate: una convenzionale telecamera 2D e una telecamera 3D che determina la distanza esatta da ciascun pixel. Il vantaggio per l'utente: gli oggetti rilevati sono evidenziati a colori nell'immagine 2D prodotta. Gli ostacoli critici possono essere evidenziati, ad esempio, in rosso, gli oggetti meno critici in giallo o verde. Inoltre, è possibile visualizzare ulteriori simboli di avvertimento. Questo overlay è completamente generato nell'O3M, senza richiedere un hardware aggiuntivo o una programmazione complessa. La visualizzazione può essere facilmente e comodamente adattata alle condizioni dell'applicazione tramite il software ifm "Vision Assistant" (colore, simboli, lingua, ecc.)

Avvisi graduali
Parallelamente alla rappresentazione visiva, i segnali vengono trasmessi tramite bus CAN e possono essere utilizzati dal sistema di controllo della macchina per segnali acustici o impulsi frenanti. Questa reazione può essere classificata in base alla distanza dall'ostacolo: all'inizio viene dato un avviso acustico e visivo; se il conducente non reagisce e la situazione diventa più critica, il veicolo viene gradualmente frenato.

Il sistema O3M ha due telecamere integrate: una convenzionale telecamera 2D e una telecamera 3D che determina la distanza esatta da ciascun pixel

Un esempio di reazione graduale
Il chip integrato PMD 3D di ifm rileva scene e oggetti tridimensionali con una sola cattura d’immagine. Ciò evita il “motion blur” che può verificarsi con gli scanner lineari. La premiata tecnologia brevettata PMD di ifm è alla base di questo sistema di sensori in grado di far fronte alle dure condizioni operative delle macchine mobili. Oltre al design robusto e compatto, il sistema di sensori O3M è progettato appositamente per applicazioni esterne con condizioni di luce mutevole o luce solare intensa. Diversamente da altri sensori come i laser scanner, il sensore 3D di ifm non ha componenti mobili, pertanto è particolarmente robusto e non soggetto ad usura. Il principio di funzionamento della tecnologia PMD si basa sul principio del tempo di volo. La scena è illuminata da una luce infrarossa modulata e invisibile e la luce riflessa colpisce il sensore PMD. Questo sensore è anche collegato alla sorgente della modulazione. Ogni pixel del chip PMD determina le distanze dalla scena dovute allo sfasamento tra il segnale trasmesso e quello ricevuto. La soppressione attiva e integrata dell'illuminazione di sfondo impedisce quasi completamente la saturazione dell’immagine del sensore causata da luce estranea. Ciò significa che il sensore PMD 3D può essere utilizzato in piena luce solare fino a 120 klx. L'architettura dei due processore da 32 bit integrati garantisce un calcolo rapido e affidabile dei dati 3D direttamente nel sistema con un massimo di 50 immagini al secondo.

Sistema di anticollisione automatico: la telecamera 3D sul retro avverte immediatamente in caso di ostacoli e possibili collisioni

Funzioni intelligenti
Gli intelligenti sensori 3D per macchine mobili sono dotati di alcune funzioni di valutazione integrate che, oltre all’anticollisione qui descritta, consentono di risolvere molte altre applicazioni, come la guida in linea o monitoraggio di spazi aperti. Viene utilizzato un algoritmo altamente sviluppato dell'industria automobilistica, che garantisce il riconoscimento automatico affidabile fino a 20 oggetti.
Bastano pochi semplici passaggi per configurare il sistema tramite l’intuitivo software "ifm Vision Assistant". L'utente deve solo inserire alcuni dati, come le dimensioni del veicolo o la posizione e l'angolo di inclinazione del sistema di sensori 3D.

Interfacce di comunicazione
I dati della funzione pre-elaborata vengono emessi tramite il bus CAN utilizzando CANopen o SAE J 1939. Se necessario, le informazioni 3D complete possono essere elaborate tramite Ethernet UDP e un'unità di processo esterna. Il sistema 3D è quindi un sistema aperto che può essere facilmente integrato nelle architetture di rete esistenti.

Conclusione
Il sistema O3M è un sistema di assistenza stand-alone per utilizzo su macchine mobili che riesce a prevedere le collisioni e, se necessario, interviene attivamente sulla guida. La completa "intelligenza" è integrata nell'alloggiamento del sensore compatto. I parametri sono impostati in pochi passaggi tramite un software operativo di semplice utilizzo. Pertanto, il sistema può essere utilizzato su diverse tipologie di veicoli. ifm offre una soluzione ottimizzata in termini di costi per una maggiore sicurezza (non solo) nella logistica portuale / aeroportuale.