Reachstacker O3M – proteção contra colisões em marcha à ré
Enormes, pesando dezenas de toneladas e complexos: em todos os portos de containers do mundo, empilhadeiras auxiliam no empilhamento e na movimentação de containers. Para que nas manobras apertadas e rápidas no terminal de containers não haja colisões, a ifm electronic oferece uma proteção automática contra colisões: uma câmera 3D traseira monitora a área traseira, detecta objetos pelo caminho e adverte o condutor sobre possíveis colisões.
Os olhos do condutor estão voltados para a frente enquanto ele circula através das estreitas pilhas de containers carregando containers de até 40 toneladas e 14 m de largura nas lanças da empilhadeira. Ao manobrar para trás, também é necessário ficar de olho no container posicionado transversalmente para não chocar com as pilhas de containers que formam uma parede.
Há sempre situações críticas, por exemplo, quando duas empilhadeiras vão uma em direção à outra durante as manobras, caminhões cruzam os caminhos ou quando objetos ou pessoas estão na área de condução. Uma câmera traseira normal oferece ao condutor uma visualização da parte traseira, mas esta câmera é passiva e não adverte em situações críticas.
Imagem 1: situação crítica: duas empilhadeiras em marcha à ré. Imagem 2: desafio no deslocamento para trás: ficar atento ao container à frente e observar o tráfego atrás.
Proteção automática contra colisões
A câmera O3M da ifm oferece proteção ativa: os sensores 3D integrados não apenas visualizam obstáculos atrás do veículo através de uma tela no cockpit, mas também determinam os tamanhos, posições e possíveis movimentos desses obstáculos. Com base nesta detecção do ambiente local e do próprio movimento da empilhadeira, o sistema O3M avalia a relevância crítica dos objetos. O sistema adverte o condutor sobre os obstáculos que estão exatamente no caminho da rota ou estão se movendo para colidir. Isto evita que o motorista fique irritado com muitas advertências sobre objetos em áreas não críticas.
Outra vantagem do sistema inteligente O3M é que se outro veículo se mover para a rota pelo lado, o risco é detectado muito mais rapidamente do que seria com uma advertência baseada somente na distância.
Imagem da câmera com indicação de objetos em 3D
O sistema O3M possui duas câmeras integradas: uma câmera 2D convencional e uma câmera 3D que determina a distância exata para cada ponto da imagem. A vantagem para o usuário: os objetos detectados são destacados a cores na imagem 2D emitida. Os obstáculos críticos podem ser destacados em vermelho, por exemplo, e os objetos menos críticos em amarelo ou verde. Além disso, neste caso também pode ser emitido um símbolo de advertência adicional. A geração desta sobreposição ocorre inteiramente dentro da O3M, então não há necessidade de hardwares adicionais nem de configuração ou programação complexas. O formato de exibição pode ser adaptado de maneira fácil e simples às condições da aplicação (cor, símbolos, idioma, etc.) com o software de operação "ifm Vision Assistant".
Advertências escalonadas
Paralelamente à indicação visual, é enviada uma advertência ao barramento CAN, que pode ser uma advertência acústica adicional ou mesmo uma intervenção de frenagem. Esta reação também pode ser acionada de maneira escalonada dependendo da distância ao obstáculo, ou seja, é dado primeiro um aviso acústico e visual. Se o conduto não reagir e a situação se tornar mais crítica, o veículo pode ser freado.
O sistema O3M em detalhes
O Chip PMD 3D integrado da ifm detecta cenas e objetos tridimensionalmente com somente uma captura de imagem. Com isso são evitadas distorções de movimentos como as que podem ocorrer no caso de scanners de linhas. Com base na tecnologia PMD ifm patenteada e premiada várias vezes, foi desenvolvido um sistema de sensor que pode enfrentar condições ambientais adversas no setor de máquinas móveis.
Além do modelo robusto e compacto ao mesmo tempo, o sistema de sensor O3M está concebido especialmente para aplicações na área externa com mudanças de condições de luminosidade ou radiação solar direta. Ao contrário de outros sensores, como por exemplo scanners laser, o sensor 3D ifm não possui componentes móveis. Com isso ele é especialmente resistente e não desgasta.
O princípio de funcionamento da tecnologia PMD se baseia no método de tempo de propagação da luz. A cena a ser medida é iluminada com uma luz infravermelha modulada e invisível e a luz refletida bate no sensor PMD. Este sensor também está conectado à fonte de modulação. Cada pixel do chip PMD determina as distâncias para a cena em função da mudança de fase entre o sinal transmitido e recebido. A supressão de luz externa ativa e integrada evita praticamente por completo a saturação da imagem do sensor pela luz externa. Assim, o sensor PMD 3D pode ser operado à plena luz solar de 120 klx. A arquitetura integrada de 2 processadores de 32 bits garante um cálculo muito rápido e confiável dos dados 3D diretamente no sistema e isso com até 50 imagens por segundo.
Imagem 1: exemplo de deslocamento não crítico em curva. Imagem 2: exemplo de situação crítica devido a um objeto em movimento.
Proteção automática contra colisões: a câmera 3D na traseira avisa sobre obstáculos e possibilidades de colisão.
Objetos críticos são marcados na imagem da câmera.
Imagem de câmera com advertência clara em caso de objetos em curso de colisão.
Funções inteligentes
Os sensores 3D inteligente para aplicações móveis possuem algumas funções de avaliação integradas que permitem resolver além da proteção contra colisões aqui descrita, também uma variedade de outras aplicações como por exemplo, orientação de linha ou monitoramento de área. Para tanto se utiliza um algoritmo altamente desenvolvido do setor automotivo que garante o reconhecimento automático e confiável de até 20 objetos.
A parametrização do sistema é realizada em poucas etapas através do software ifm Vision Assistant para Windows que é fácil de usar. Para isso, o usuário só precisa inserir alguns parâmetros, por exemplo sobre a geometria do veículo. Normalmente, esta configuração é feita em apenas alguns minutos e depois o sistema está pronto para a operação.
Interfaces para a comunicação
A emissão dos dados de função pré-processados ocorre através do barramento CAN, opcionalmente via CANopen ou SAE J 1939. Caso necessário, as informações 3D completas também podem ser processadas via Ethernet UDP e uma unidade de processamento externa correspondente. Assim os desenvolvedores têm um sistema aberto à sua disposição.
Sistema O3M: câmera 3D (à direita) e unidade de iluminação infravermelha (à esquerda)
Conclusão
O sistema O3M é um sistema de assistência autônomo adequado para aplicações móveis, que adverte antecipadamente sobre colisões e, se necessário, também pode intervir ativamente na condução. A completa "inteligência" está integrada no invólucro compacto do sensor. A parametrização é realizada em poucas etapas por meio do software de operação fácil de usar. Portanto o sistema pode ser usado nos mais diferentes tipos de veículos. Assim, a ifm oferece uma solução de baixo custo para mais segurança não apenas na logística portuária.
