KNAPP - Sistema de câmara 3D para robots móveis (AMR)
Câmaras ao volante
Sistema de câmara 3D em robots móveis autónomos (AMR)
Num mundo que se adapta às rápidas mudanças e avanços nos domínios da tecnologia e da sustentabilidade, a necessidade de redesenhar os processos intralogísticos é cada vez mais urgente. KNAPP Industry Solutions, uma subsidiária da KNAPP AG, pioneira austríaca no campo da intralogística, está a estabelecer novos padrões com os seus avançados robots móveis autónomos (AMR) e a poderosa tecnologia de câmara 3D da ifm.
A empresa austríaca KNAPP está sediada em Hart bei Graz e é especializada no desenvolvimento de soluções logísticas personalizadas.
“Ajudamos os nossos clientes a automatizar processos ao longo de toda a cadeia de valor e a impulsionar a digitalização. Estamos divididos em várias unidades de negócio, por exemplo, Alimentação, Moda, Retalho, Comércio por grosso e Indústria. Nas Soluções Industriais, servimos clientes da indústria transformadora e desenvolvemos robots móveis autónomos (AMR), os nossos chamados Open Shuttles”, explica Philipp Gotzmann, Chefe de Equipa de Desenvolvimento de Software Shuttle Control.
Os Shuttles transportam mercadorias de forma autónoma entre diferentes locais de produção ou áreas de armazenamento. Cobrem uma vasta gama de aplicações, desde o transporte de paletes pesadas até pequenos materiais e caixas de cartão.
Ao contrário dos AGVs (Automated Guided Vehicles), por exemplo, que seguem uma rota fixa, os Open Shuttles pertencem à categoria dos AMRs (Autonomous Mobile Robots). Caracterizam-se pelo facto de poderem percorrer a distância entre o ponto de partida e o destino de forma flexível e sem um itinerário fixo.
A vantagem: Os AMRs podem adaptar-se rapidamente a layouts e processos em mudança. Como resultado, o tempo de preparação para novas tarefas ou em caso de mudanças de ambiente é minimizado. Esta adaptabilidade facilita o aumento ou a redução de escala conforme necessário, proporcionando uma solução económica a longo prazo.
Para evitar colisões com pessoas ou objetos, a deteção 3D fiável e contínua do meio envolvente é um componente essencial da navegação autónoma.
Utilização do sistema de câmaras O3R
A componente chave para alcançar este nível excecional de flexibilidade é a tecnologia de câmara 3D desenvolvida pelo especialista em automação ifm. Com o poderoso sistema de câmaras O3R, os Open Shuttles podem detetar com precisão objetos físicos em três dimensões e deslocar-se sem problemas e em segurança nas instalações de produção.
Também nos permite, por exemplo, detetar objetos salientes no percurso de viagem, como garfos de empilhadores. Além disso, a monitorização 3D permite-nos detetar de forma fiável a passagem de portões e similares.
Também utilizamos o sistema O3R nos nossos “Open Shuttles Fork” para a deteção de transportadores de carga, ou seja, para detetar paletes ou transportadores de carga semelhantes a paletes. Isto permite-nos pegar em suportes de carga que podem ter posições ligeiramente diferentes, por exemplo, depois de terem sido pousados por um empilhador manual.
Os sensores 3D são utilizados para medir o transportador de carga e determinar a sua posição exata, de modo a garantir que pode ser abordado e recolhido com precisão”, afirma Philipp Gotzmann.
Imagem 1: A câmara 3D do” Open Shuttles Fork“ situa-se acima do garfo e capta com precisão a palete para uma aproximação e recolha sem contacto.
Imagem 2: A câmara O3R deteta com precisão a posição e orientação da palete, permitindo uma aproximação precisa e uma recolha suave da palete.
Decisão a favor da ifm
Quando se tratou de escolher uma solução 3D adequada, a tecnologia personalizável e de fácil desenvolvimento da ifm foi um fator-chave na decisão.
“Decidimos optar pela solução da ifm enquanto ainda a estávamos a testar no terreno. As principais razões para tal foram o conceito promissor com cabeças de câmara distribuídas e relativamente pequenas e uma unidade central de computador para avaliação, que também permite o desenvolvimento interno de software.
Para nós, na KNAPP, é muito importante sermos capazes de mapear processos relevantes para o sistema, incluindo a deteção de obstáculos 3D e de suportes de carga, e ter influência sobre eles”.
Imagem 1: Navegação autónoma do “Open Shuttle” para tarefas de transporte na intralogística. Imagem 2: A câmara O3R é uma câmara combinada 2D/3D para reconhecimento de perímetro.
Não procurávamos um sistema chave na mão, mas sim uma solução em que pudéssemos trabalhar em conjunto com um parceiro num bom produto e conceito e desenvolver os nossos próprios algoritmos e processos. Desta forma, mantemos o controlo e podemos fazer ajustes.
Uma das vantagens do sistema O3R é o facto de ser muito fácil de desenvolver e de existir uma excelente documentação para os programadores. O ifm também fornece bibliotecas para o desenvolvimento de software personalizado, bem como os meios para a integração de controladores ROS e similares. Isso agrada-nos muito. A qualidade da cooperação com os nossos colegas da ifm também merece uma menção especial”, recapitula Philipp Gotzmann da KNAPP.
O “Open Shuttle Fork” é um robot móvel autónomo (AMR) para o transporte de paletes normais, estantes e suportes de carga especiais.
Sistema de câmara de elevado desempenho
A plataforma O3R da ifm é a solução completa para o processamento centralizado e sincronizado de informações de imagens e sensores, especificamente concebida para utilização em robots móveis autónomos e outros sistemas de veículos guiados automaticamente.
O núcleo do sistema é uma poderosa unidade de computação denominada Unidade de Processamento de Vídeo (VPU). Com base numa arquitetura yocto-Linux e Docker, são suportados ambientes de desenvolvimento abertos, como Python, C++, CUDA e ROS.
A VPU avalia informações de até 6 cabeças de câmara em simultâneo e pode agrupá-las e correlacioná-las com outras informações de sensores importantes, como as de um sensor LIDAR 2D, num processo de “fusão de sensores” para permitir uma perceção da área circundante fiável e robusta. Nesta base, podem ser executadas tarefas eficientes de planeamento de rotas e navegação.
Imagem 1: A unidade de processamento de vídeo é o componente central do sistema O3R. Oferece a possibilidade de ligar até 6 câmaras.
Imagem 2: Uma câmara O3R com um ângulo de visão de 60 graus monitoriza a entrada principal, enquanto a outra câmara com um ângulo de visão de 105 graus capta toda a vista elevada na área de condução.
Com um máximo de seis câmaras, é possível obter uma cobertura de 360 graus sem falhas. As câmaras 3D também estão incluídas na solução da plataforma. Têm um ângulo de abertura de 60 x 45 graus ou 105 x 78 graus e utilizam a tecnologia avançada de tempo de voo PMD.
A " Coded Modulation Technology" patenteada garante uma deteção fiável de obstáculos e objetos estranhos, mesmo com uma maior exposição à luz ambiente e na presença de muitos outros sinais de interferência. Para além da imagem 3D como uma nuvem de pontos, as câmaras também fornecem uma imagem 2D clássica da área circundante.
A interação de câmaras e sensores permite a implementação robusta de funções relevantes, como a prevenção de colisões, a localização, a navegação e o posicionamento.
Instalámos uma cabeça de câmara com um campo de visão de 60 graus. O objetivo é cobrir a principal área de condução e obter a melhor iluminação possível com a tecnologia de tempo de voo para a área monitorizada.
Também utilizamos uma cabeça de câmara com um campo de visão de 105 graus. Isto permite-nos cobrir a altura total do veículo, bem como a altura máxima de deslocação quando carregado. Desta forma, podemos garantir uma passagem segura e protegida através de portões e afins.
O nosso “Open Shuttle Fork” tem uma câmara adicional para deteção de paletes. É utilizado para garantir que os garfos são posicionados com precisão nas entradas da palete. Esta combinação de cabeças de câmara individuais e uma unidade de computação central é uma grande vantagem em termos de monitorização económica.”
O sistema O3R é composto por uma unidade de processamento de vídeo e até seis cabeças de câmara.
Conclusão
A síntese inovadora dos Open Shuttles da KNAPP com a tecnologia de câmara O3R da ifm é mais do que uma simples solução técnica - é um passo importante no futuro da intralogística. Combinando flexibilidade, precisão e adaptabilidade, esta dupla estabelece novos padrões na cadeia de valor da intralogística.
A possibilidade de conceção personalizada e integração de sensores avançados abre novas portas para uma maior eficiência e sustentabilidade na produção. Este exemplo realça não só os avanços tecnológicos, mas também a importância da cooperação e do intercâmbio aberto entre empresas como a KNAPP e a ifm, de modo a enfrentar os desafios da indústria moderna e a moldar ativamente o futuro.
