KNAPP: sistem de camere 3D în roboți mobili
Camere la volan
Sistem de camere 3D în roboți mobili autonomi
Într-o lume care se adaptează la schimbările și progresul rapid din domeniile tehnologiei și durabilității, devine tot mai stringentă nevoia de a reproiecta procesele intralogistice. KNAPP Industry Solutions, o filială a KNAPP AG, pionier în domeniul intralogistic din Austria, definește noi standarde cu ajutorul roboților săi mobili autonomi avansați și al tehnologiei puternice de camere 3D de la ifm.
Compania austriacă KNAPP are sediul în Hart bei Graz și este specializată în dezvoltarea de soluții logistice personalizate.
„Ne ajutăm clienții să automatizeze procesele de-a lungul întregului lanț valoric și să promoveze digitalizarea. Suntem împărțiți în mai multe sectoare de activitate, de exemplu alimente, modă, comerț cu amănuntul, comerț cu ridicata și industrie. În cadrul Industry Solutions, oferim servicii clienților din industria prelucrătoare și dezvoltăm roboți mobili autonomi, așa-numitele noastre Open Shuttles”, explică Philipp Gotzmann, Team Lead Software Development Shuttle Control.
Navetele transportă bunuri în mod autonom între diferite locații de producție sau zone de depozitare. Acestea acoperă o gamă variată de aplicații, de la transportul de paleți grei la materiale mici și cutii de carton.
Spre deosebire de AGV-uri („vehicule ghidate automat), de exemplu, care urmează un traseu fix, navetele autonome fac parte din categoria AMR-urilor (roboți mobili autonomi). Aceștia se caracterizează prin faptul că pot parcurge distanța dintre punctul de plecare și destinație în mod flexibil și fără un traseu fix.
Avantajul: AMR-urile se pot adapta rapid la configurații și procese în schimbare. Ca urmare, timpul de pregătire pentru noi sarcini sau în cazul unor schimbări de mediu este redus la minimum. Această adaptabilitate permite extinderea sau reducerea cu ușurință, în funcție de necesități, oferind o soluție rentabilă pe termen lung.
Pentru a evita coliziunile cu persoane sau obiecte, detectarea 3D fiabilă și în mod continuu a mediului înconjurător este o componentă cheie a navigației autonome.
Utilizarea sistemului de camere O3R
Componenta cheie în atingerea acestui nivel remarcabil de flexibilitate o reprezintă tehnologia camerelor 3D dezvoltată de specialistul în automatizări ifm. Cu ajutorul sistemului performant de camere O3R, navetele Open Shuttles pot detecta cu precizie obiecte fizice în trei dimensiuni și se pot deplasa fără probleme și în siguranță în instalația de producție.
Totodată, ne permite, de exemplu, să detectăm obiectele care ies în calea de deplasare, cum ar fi vârfurile furcilor. În plus, monitorizarea 3D ne oferă o modalitate fiabilă de a detecta traversarea de porți și altele asemenea.
De asemenea, folosim sistemul O3R pe furcile noastre „Open Shuttles Fork” pentru a detecta transportoarele de marfă, adică pentru a detecta paleții sau transportoarele de marfă asemănătoare paleților. Acest lucru ne permite să ridicăm transportoare de marfă care pot avea poziții ușor diferite, de exemplu, după ce au fost așezate de un stivuitor manual.
Senzorii 3D sunt utilizați pentru a măsura transportorul de marfă și a-i determina poziția exactă pentru a ne asigura că acesta poate fi abordat și ridicat cu precizie”, a declarat Philipp Gotzmann.
Imaginea 1: Camera 3D de pe furcile „Open Shuttles Fork” se află deasupra furcii și surprinde cu precizie paletul pentru o abordare și o preluare fără contact.
Imaginea 2: Camera O3R detectează cu exactitate poziția și orientarea paletului, permițând apropierea precisă și preluarea fără probleme a paletului.
Decizie în favoarea ifm
Atunci când a fost vorba de alegerea unei soluții 3D potrivite, tehnologia ifm ușor de dezvoltat și de personalizat a fost un factor cheie în luarea deciziei.
„Am decis să optăm pentru soluția ifm când încă o testam pe teren. Principalele motive pentru acest lucru au fost conceptul promițător cu capete de cameră distribuite, relativ mici și o unitate centrală de calculator pentru evaluare, care permite, de asemenea, dezvoltarea de software intern.
Pentru noi, cei de la KNAPP, este foarte important să putem cartografia chiar noi procesele relevante pentru sistem, inclusiv detectarea 3D a obstacolelor și a transportatorilor de marfă, și să avem o oarecare influență asupra acestora.”
Imaginea 1: Naveta „Open Shuttle” cu navigație autonomă pentru sarcini de transport în intralogistică. Imaginea 2: Camera O3R este o cameră combinată 2D/3D pentru recunoașterea perimetrului.
Nu eram în căutarea unui sistem la cheie, ci a unei soluții în care să putem lucra împreună cu partenerii la un produs și un concept bun și să ne dezvoltăm proprii algoritmi și procese. Astfel, deținem în continuare controlul și putem face ajustări.
Unul dintre avantajele sistemului O3R este acela că este foarte ușor de dezvoltat și că există o documentație excelentă pentru dezvoltatori. De asemenea, ifm pune la dispoziție librării pentru dezvoltarea de software personalizat, precum și mijloace de integrare a driverelor ROS și altele asemenea. Ne place foarte mult acest aspect. În plus, și colaborarea excelentă cu colegii noștri de la ifm merită o mențiune specială”, concluzionează Philipp Gotzmann de la KNAPP.
„Open Shuttle Fork” este un robot mobil autonom (AMR) utilizat pentru transportul de paleți standard, rafturi și suporturi speciale pentru marfă.
Sistem performant de camere video
Platforma O3R de la ifm reprezintă soluția completă pentru procesarea centralizată și sincronizată a imaginilor și a informațiilor furnizate de senzori, concepută special pentru a fi utilizată în roboți mobili autonomi și alte sisteme de vehicule ghidate automat.
Nucleul sistemului constă într-o unitate de calcul puternică numită unitate de procesare video (VPU). Având la bază o arhitectură yocto-Linux și Docker, sunt acceptate medii de dezvoltare deschise precum Python, C++, CUDA și ROS.
VPU evaluează simultan informații provenite de la până la 6 camere video și le poate grupa și corela cu alte informații importante ale senzorilor, cum ar fi cele provenite de la un senzor lidar 2D, într-un proces de „fuziune a senzorilor” pentru a permite o percepție fiabilă și rezistentă a mediului. Pe această bază, se pot efectua sarcini eficiente de planificare a traseului și de navigație.
Imaginea 1: Unitatea de procesare video este componenta principală a sistemului O3R. Aceasta oferă posibilitatea de a conecta până la 6 camere.
Imaginea 2: O cameră O3R cu un unghi de vizualizare de 60 de grade monitorizează aleea principală, în timp ce cealaltă cameră cu un unghi de vizualizare de 105 grade surprinde întreaga vedere la înălțime în zona de conducere.
Datorită celor șase camere, este posibil să se obțină o acoperire de 360 de grade fără întreruperi. Camerele 3D sunt, de asemenea, incluse în soluția platformei. Acestea au un unghi de deschidere de 60 x 45 de grade sau 105 x 78 de grade și folosesc tehnologia avansată timp de zbor PMD.
Tehnologia brevetată „Coded Modulation Technology” (tehnologie modulată codată) asigură detectarea eficientă a obstacolelor și obiectelor străine, chiar și în cazul expunerii crescute la lumina ambientală și în prezența multor alte semnale de interferență. În plus față de imaginea 3D sub formă de nor de puncte, camerele oferă și o imagine 2D clasică a împrejurimilor.
Interacțiunea dintre camere și senzori permite implementarea sigură a funcțiilor relevante, cum ar fi evitarea coliziunilor, localizarea, navigarea și poziționarea.
Am instalat un cap de cameră cu un câmp vizual de 60 de grade. Ne concentrăm pe acoperirea zonei principale de conducere și pe obținerea celei mai bune iluminări posibile cu ajutorul tehnologiei timpului de zbor pentru zona monitorizată.
De asemenea, folosim un cap de cameră cu un câmp vizual de 105 grade. Acest lucru ne permite să acoperim întreaga înălțime a vehiculului, precum și înălțimea maximă de deplasare atunci când este încărcat. Astfel, putem asigura o trecere sigură și securizată prin porți și altele obstacole asemănătoare.
Sistemul nostru „Open Shuttle Fork” are o cameră suplimentară pentru detectarea paleților. Aceasta este utilizată pentru a se asigura că furcile sunt poziționate cu precizie în locașurile paletului. Această combinație de capete de cameră individuale și o unitate centrală de calcul constituie un mare avantaj în ceea ce privește monitorizarea rentabilă.”
Sistemul O3R constă dintr-o unitate de procesare video și până la șase camere.
Concluzie
Îmbinarea inovatoare a navetelor deschise KNAPP cu tehnologia camerelor O3R de la ifm reprezintă mai mult decât o simplă soluție tehnică: este un pas important în viitorul intralogisticii. Combinând flexibilitatea, precizia și adaptabilitatea, acest duo definește noi standarde în lanțul valoric intralogistic.
Posibilitatea de proiectare personalizată și de integrare a senzorilor avansați deschide noi uși către o eficiență și o durabilitate sporită în producție. Acest exemplu evidențiază nu doar progresele tehnologice, ci și importanța cooperării și a schimbului deschis între companii precum KNAPP și ifm pentru a face față provocărilor industriei moderne și pentru a modela în mod activ viitorul.
