Empileurs de conteneurs O3M - protection contre les collisions en marche arrière
Enormes, complexes et pesant des dizaines de tonnes: dans tous les ports à conteneurs du monde, des empileurs de conteneurs («reachstackers») sont utilisés pour le gerbage et le transbordement des conteneurs. Afin d’éviter des collisions lors de la manutention rapide des conteneurs à l’intérieur des terminaux à conteneurs, ifm electronic offre une protection anticollision automatique: 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 40tonnes et mesurant jusqu’à 14m 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 empileurs de conteneurs manœuvrent en marche arrière l’un 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.
Photo 1 : Situation critique: deux empileurs de conteneurs en marche arrière. Photo 2 : La difficulté en cas de marche arrière: garder en vue le conteneur à l’avant, observer la circulation à l’arrière.
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 l’empileur de conteneurs, 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 de l’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
La puce intégrée PMD 3D d’ifm détecte des scènes et des objets en trois dimensions en une seule capture d'image. Ceci empêche le flou cinétique pouvant se produire, avec des scanners à balayage, lors du mouvement rapide de l'objet. Basé sur la technologie ifm PMD brevetée et récompensée, le capteur O3M a été développé afin d'être particulièrement adapté aux conditions environnantes sévères des engins mobiles.
Outre le boîtier robuste et compact, le capteur O3M a été spécifiquement conçu pour une utilisation en extérieur avec des conditions de lumière variables ou avec un rayonnement solaire direct. Contrairement à d'autres capteurs, comme les scanners laser, le capteur ifm 3D ne possède aucun composant en mouvement. Il est ainsi très robuste et ne sera pas sujet à l’usure.
Le principe de fonctionnement de la technologie PMD est basé sur la mesure du temps de vol. La scène à mesurer est illuminée avec de la lumière infrarouge modulée et invisible et la lumière réfléchie est renvoyée au détecteur PMD. Ce capteur est aussi raccordé à la source de modulation. Chaque pixel de la puce PMD détermine les distances par rapport à la scène grâce au déphasage entre le signal émis et le signal reçu. La suppression intégrée active de la lumière d'arrière-plan empêche la saturation du capteur par de la lumière parasite. Ainsi, le capteur PMD 3D peut être utilisé même en plein soleil (jusqu'à 120 klx). L'architecture du processeur intégré de 2 x 32 bits permet un calcul rapide et fiable des données 3D directement dans le système, et cela jusqu'à 50 images par seconde.
Photo 1 : Exemple pour un virage non critique. Photo 2 : Exemple de situation critique en raison d’un objet en mouvement.
Protection automatique contre les collisions: la caméra 3D à l’arrière avertit indépendamment des obstacles et des possibles collisions.
Les objets critiques sont marqués sur l’image de la caméra.
Image de la caméra avec avertissement clair en cas d’objet sur une trajectoire de collision.
Fonctions intelligentes
Les capteurs 3D intelligents pour engins mobiles intègrent des fonctions d'évaluation 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. Un algorithme hautement éprouvé, issu de l'industrie automobile, est utilisé assurant une reconnaissance automatique fiable jusqu'à 20 objets.
Le paramétrage du système s'effectue simplement en quelques clics via le logiciel facile à utiliser « 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 de communication
Les données de la fonction préprogrammée sont transmises via le bus CAN à l'aide des protocoles CANopen ou SAE J1939. Si nécessaire, les informations 3D complètes peuvent être traitées en même temps via Ethernet UDP et une unité de traitement externe. Les développeurs disposent ainsi si nécessaire d’un système ouvert.
Système O3M: caméra 3D (à droite) et unité d’éclairage infrarouge (à gauche)
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 intégré 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.
