Reach stacker O3M - Protezione anticollisione in retromarcia
Giganteschi, pesanti dozzine di tonnellate e confusi: in tutti i porti per portacontainer del mondo, i reach stacker vengono utilizzati per impilare e spostare container. Per evitare collisioni nelle manovre ravvicinate e rapide all’interno del terminal container, ifm electronic offre un sistema automatico di protezione anticollisione: una telecamera 3D nella parte posteriore monitora l’area di manovra, rileva gli oggetti nel percorso e avverte il conducente di una possibile collisione.
Gli occhi dell’operatore guardano diritto in avanti mentre dei bracci spostano container di 40 tonnellate e larghi 14 m tra le strette pile di container. Anche nelle manovre in retromarcia occorre tenere sotto controllo il container che si trova per traverso, per evitare di sbattere sulle pareti dei container impilati.
Durante queste operazioni, ogni tanto si verificano situazioni critiche, per esempio quando due reach stacker si avvicinano l’uno all’altro nelle manovre in retromarcia, quando si incrociano camion o si trovano oggetti o persone nell’area di manovra. Con una normale telecamera per la retromarcia, il conducente può sì avere una visione dell’area di manovra, ma tale telecamera è passiva, cioè non trasmette segnali di avviso in presenza di situazioni critiche.
Figura 1: Situazione critica: due reach stacker in retromarcia. Figura 2: Sfida nella retromarcia: tenere d'occhio il container davanti a sé e il traffico dietro.
Protezione automatica anticollisione
La telecamera O3M di ifm offre una protezione attiva: i sensori 3D integrati non soltanto visualizzano sullo schermo del cockpit gli ostacoli che si trovano dietro al veicolo, bensì ne definiscono anche dimensione, posizione ed eventuale movimento. Sulla base di questo rilevamento dell’ambiente circostante e del movimento dello stesso reach stacker, il sistema O3M valuta la rilevanza critica degli oggetti. Avverte il conducente esattamente della presenza di ostacoli sul percorso o in rotta di collisione. In questo modo si evita che il conducente venga irritato da troppi avvisi di oggetti in zone non critiche.
Un altro vantaggio dell’intelligente sistema O3M è che, se un altro veicolo si muove lateralmente sul percorso, il pericolo viene rilevato molto più velocemente che con un avviso basato sulla distanza.
Immagine della telecamera con oggetti 3D visualizzati
Il sistema O3M è dotato di due telecamere integrate: una telecamera 2D di tipo tradizionale e una telecamera 3D che determina la distanza esatta per ogni pixel. Il vantaggio per l'utente: gli oggetti rilevati vengono evidenziati a colori nell’immagine 2D trasmessa. Gli ostacoli critici possono essere evidenziati, ad esempio, in rosso, quelli meno critici in giallo o verde. Inoltre, in questo caso si può trasmettere anche un altro simbolo di avviso. Questa sovrapposizione viene generata interamente all’interno dell’O3M, quindi non occorre né un hardware aggiuntivo né una complessa impostazione o programmazione. La modalità di visualizzazione può essere adattata facilmente e comodamente con il software “ifm Vision Assistant” alle condizioni dell’applicazione (colore, simboli, lingua ecc.).
Avvisi graduati
Parallelamente alla rappresentazione visiva, al CAN-bus viene trasmesso un avviso che può essere un ulteriore avviso acustico oppure persino un intervento di frenata. Questa reazione può essere graduata anche a seconda della distanza dall’ostacolo, vale a dire che in prima istanza viene trasmesso un avviso acustico e visivo. Se il conducente non dovesse reagire e la situazione diventasse più critica, il veicolo può essere frenato.
Sistema O3M in dettaglio
Il chip PMD 3D integrato di ifm rileva scene e oggetti in modo tridimensionale catturando una sola immagine. Le immagini mosse tipiche degli scanner lineari vengono eliminate. Sulla base della brevettata tecnologia PMD di ifm, più volte premiata, è stato realizzato un sistema con sensore conforme alle difficili condizioni ambientali nel settore delle macchine mobili.
Oltre al design robusto e compatto, il sistema con sensore O3M è pensato in particolare per applicazioni all'aperto con condizioni di luce mutevoli o esposizione solare diretta. Rispetto agli altri sensori, ad esempio laser scanner, il sensore 3D di ifm non ha componenti mobili. Per questo è particolarmente resistente e non soggetto a usura.
Il principio di funzionamento della tecnologia PMD si basa sul tempo di volo. La scena da misurare viene illuminata con una luce infrarossa modulata e invisibile; la luce riflessa colpisce il sensore PMD. Questo sensore è anche collegato alla sorgente di modulazione. Ogni pixel della matrice PMD determina le distanze rispetto alla scena grazie allo spostamento di fase tra il segnale inviato e quello ricevuto. La soppressione attiva integrata della luce esterna previene quasi del tutto una saturazione del sensore di immagine a causa della luce esterna irradiata. Il sensore PMD 3D può dunque essere utilizzato in piena esposizione solare con 120 klx. Il processore integrato 2 x 32 bit garantisce un calcolo rapido e affidabile dei dati 3D direttamente nel sistema con max. 50 immagini al secondo.
Figura 1: Esempio di curva non critica. Figura 2: Esempio di situazione critica dovuta a un oggetto in movimento.
Protezione anticollisione automatica: la telecamera 3D posteriore segnala autonomamente la presenza di ostacoli e possibili collisioni.
Gli oggetti critici vengono contrassegnati nell'immagine della telecamera.
Immagine della telecamera con chiara segnalazione di oggetti in rotta di collisione.
Funzioni intelligenti
I sensori 3D Smart per macchine mobili hanno alcune funzioni di analisi integrate che, oltre alla protezione anticollisione qui descritta, consentono di risolvere numerose applicazioni, ad es. spostamento su linee guida o monitoraggio settoriale. Per questo viene utilizzato un complesso algoritmo proveniente dal settore automobilistico che garantisce un affidabile rilevamento automatico fino a 20 oggetti.
Il sistema viene parametrizzato in poche operazioni con ifm Vision Assistant per Windows, facile da usare. A tale proposito, l’utente deve inserire soltanto alcuni parametri, ad esempio quelli relativi alla geometria del veicolo. Normalmente la configurazione richiede solo pochi minuti, passati i quali il sistema è pronto per funzionare.
Interfacce di comunicazione
I dati preprocessati vengono trasmessi tramite il CAN-bus, con CANopen o SAE J 1939. Se necessario, è possibile elaborare, parallelamente, anche le informazioni 3D complete tramite Ethernet UDP e un'unità di processo esterna. A richiesta, gli sviluppatori possono quindi disporre di un sistema aperto.
Sistema O3M: telecamera 3D (a destra) e unità di illuminazione a infrarossi (a sinistra)
Conclusioni
Il sistema O3M è un sistema di assistenza autonomo per macchine mobili che segnala in modo preventivo possibili collisioni e, se necessario, è anche in grado di intervenire attivamente nella guida. Tutta l’”intelligenza” è integrata nel corpo compatto del sensore. I parametri vengono impostati in poche operazioni tramite un software facile da usare. Ciò consente di utilizzare il sistema per diverse tipologie di veicoli. Così ifm offre una soluzione conveniente per una maggiore sicurezza non soltanto nella logistica portuale.
