KNAPP — Система 3D-камер у мобільних роботах
Камери за кермом
Система 3D-камер в автономних мобільних роботах
У світі, який адаптується до швидких змін і досягнень у галузі технологій і сталого розвитку, необхідність перепроєктування внутрішньологістичних процесів стає дедалі нагальнішою. KNAPP Industry Solutions, дочірня компанія KNAPP AG, австрійського першопрохідця в галузі інтралогістики, установлює нові стандарти за допомогою своїх передових автономних мобільних роботів і потужної технології 3D-камер від ifm.
Австрійська компанія KNAPP, що базується в Харт-бай-Граці, спеціалізується на розробці індивідуальних логістичних рішень.
«Ми допомагаємо нашим клієнтам автоматизувати процеси у всьому ланцюжку створення вартості й стимулювати цифровізацію. Ми розділені на різні бізнес-підрозділи, наприклад, «Харчові продукти», «Мода», «Роздрібна торгівля», «Оптова торгівля» та «Промисловість». У підрозділі «Галузеві рішення» ми обслуговуємо клієнтів в галузі переробної промисловості й розробляємо автономні мобільні роботи, так звані «відкриті човники», — пояснює Філіп Гоцман, керівник групи розробки програмного забезпечення для керування човником.
Човники автономно перевозять вантажі між різними виробничими майданчиками чи складськими приміщеннями. Вони охоплюють широкий спектр застосування: від транспортування важких піддонів до невеликих матеріалів і коробок.
На відміну, наприклад, від AGV (автоматично керованих транспортних засобів), які рухаються за фіксованим маршрутом, відкриті човники належать до категорії AMR (автономні мобільні роботи). Їх особливістю є те, що вони долають відстань від пункту відправлення до пункту призначення гнучко й без фіксованого маршруту.
Перевага: Автономні мобільні роботи можуть швидко адаптуватися до зміни розміщення та процесів. Як наслідок, час налаштування для виконання нових завдань або в разі зміни оточення зводиться до мінімуму. Така адаптивність дає змогу легко масштабувати систему за потреби, забезпечуючи економічно ефективне рішення в довгостроковій перспективі.
Щоб уникнути зіткнень із людьми або об'єктами, ключовим компонентом автономної навігації є надійне й безперервне тривимірне виявлення оточення.
Використання системи камер O3R
Ключовим компонентом у досягненні цього неймовірного рівня гнучкості є технологія 3D-камери, розроблена фахівцями з автоматизації, компанією ifm. Завдяки потужній системі камер O3R відкриті човники можуть точно виявляти фізичні об'єкти в трьох вимірах і безперешкодно й безпечно переміщатися виробничим об'єктом.
Це також дає нам змогу, наприклад, виявляти предмети, що виступають на шляху руху, як-от зубці вил. Крім того, 3D-моніторинг дає нам надійний спосіб виявлення проходу через ворота тощо.
Ми також використовуємо систему O3R на наших Open Shuttles Fork для виявлення вантажів, тобто для виявлення піддонів або схожих на піддони вантажів. Це дає нам змогу піднімати вантаж, які можуть мати трохи інше положення, наприклад після того, як їх опустили за допомогою ручного вилкового навантажувача.
3D-датчики використовуються для вимірювання вантажу й визначення його точного положення, щоб забезпечити можливість точного підходу до нього та його підйому», - говорить Філіп Гоцман.


Зображення 1: 3D-камера на Open Shuttles Fork розташовується над вилкою і точно фіксує піддон для безконтактного підходу й захоплення.
Зображення 2: Камера O3R точно визначає положення та орієнтацію піддону, забезпечуючи точний підхід і його плавне захоплення.
Рішення на користь ifm
Коли справа дійшла до вибору відповідного 3D-рішення, ключовим фактором стала зручна для розробників налаштовувана технологія ifm.
«Ми вирішили використати рішення ifm, поки ще тестували його в польових умовах. Основними причинами цього стали перспективна концепція з розподіленими, відносно невеликими головками камер і центральним комп'ютерним блоком для оцінки, що також дає змогу розробляти програмне забезпечення власними силами.
Для нас у компанії KNAPP дуже важливо мати змогу самостійно відображати системно-релевантні процеси, зокрема тривимірне виявлення перешкод і вантажів, і впливати на них.»

Зображення 1: Автономно керований відкритий човник для завдань із транспортування в інтралогістиці. Зображення 2: Камера O3R — це комбінована 2D/3D-камера для розпізнавання периметра.
Ми шукали не готову систему, а рішення, у рамках якого ми могли б працювати разом із партнером над хорошим продуктом і концепцією, а також розробляти власні алгоритми й процеси. У такий спосіб ми зберігаємо контроль та можемо вносити корективи.
Однією з переваг системи O3R є те, що вона дуже зручна для розробників і для неї наявна чудова документація. Компанія ifm також надає бібліотеки для розробки спеціального програмного забезпечення, а також засоби інтеграції драйверів ROS тощо. Нам це дуже подобається. Особливо варто також згадати якість співпраці з нашими колегами з ifm», — резюмує Філіп Гоцман з компанії KNAPP.

Open Shuttle Fork — це автономний мобільний робот (AMR) для транспортування стандартних піддонів, стелажів і спеціальних вантажних контейнерів.
Високопродуктивна система камер
Платформа O3R є комплексним рішенням для централізованого, синхронізованого опрацювання зображень й інформації з датчиків в автономних мобільних роботах або інших автоматично керованих транспортних системах.
Ядром системи є потужний обчислювальний блок, який називається блоком опрацювання відеозображень (VPU). На основі архітектури Yocto-Linux та Docker підтримуються відкриті середовища розробки, як-от Python, C++, CUDA та ROS.
VPU оцінює інформацію з шести камер одночасно й може об'єднувати й зіставляти її з іншою важливою інформацією з датчиків, наприклад, з лідар-датчика 2D, у процесі «злиття датчиків», що забезпечує надійне й достовірне сприйняття навколишнього середовища. На цій основі можна ефективно виконувати завдання планування маршруту й навігації.


Зображення 1: Блок опрацювання відео — це центральний компонент системи O3R. Він надає можливість підключення до 6 камер.
Зображення 2: Одна камера O3R із кутом огляду 60 градусів контролює головний шлях, а інша камера з кутом огляду 105 градусів охоплює весь вид зони проїзду зверху.
Використовуючи до шести камер, можна досягти безперервного охоплення на 360 градусів. До платформного рішення також включені 3D-камери. Вони мають апертурний кут 60 x 45 градусів або 105 x 78 градусів і використовують передову технологію Time-of-flight PMD.
Запатентована «Технологія кодованої модуляції» забезпечує надійне виявлення перешкод і сторонніх предметів навіть при підвищеному впливі навколишнього світла й наявності багатьох інших перешкод. Крім 3D зображення у вигляді хмари точок, камери також надають класичне 2D зображення оточення.
Взаємодія камер та датчиків забезпечує надійну реалізацію відповідних функцій, як-от запобігання зіткненням, локалізація, навігація та позиціонування.
Ми встановили головку камери з кутом огляду 60 градусів. Основна увага приділяється охопленню основної зони руху й досягненню найкращого можливого освітлення контрольованої зони за допомогою технології Time-of-flight.
Ми також використовуємо головку камери з кутом огляду 105 градусів. Це дає змогу охопити всю висоту транспортного засобу, а також максимальну висоту при завантаженні. У такий спосіб ми можемо гарантувати безпечний і надійний прохід через ворота тощо.
Наш Open Shuttle Fork оснащений додатковою камерою для виявлення піддонів. Він використовується для забезпечення точного розташування вил у кишенях піддона. Таке поєднання окремих головок камер і центрального обчислювального блоку є великою перевагою з погляду економічно ефективного моніторингу.»

Система O3R містить блок опрацювання відео й до шести головок камер.
Висновок
Інноваційний синтез відкритих човників KNAPP із технологією камер O3R від ifm — це більше, ніж просто технічне рішення — це важливий крок у майбутнє інтралогістики. Поєднуючи гнучкість, точність й адаптивність, цей дует установлює нові стандарти в ланцюжку створення вартості інтралогістики.
Здатність індивідуального проєктування та інтеграції сучасних датчиків відкриває нові можливості для підвищення ефективності й стійкості виробництва. Цей приклад підкреслює не лише технологічний прогрес, а важливість співробітництва й відкритого обміну між такими компаніями, як KNAPP та ifm, для вирішення завдань сучасної промисловості й активного формування майбутнього.