A Basler Time-of-Flight kamerája a logisztikában
3D gépi látás megoldások logisztikában
1.1 Követelmények a jövő logisztikájához
Az e-kereskedelem növekedése és a megrendelések feldolgozásának rugalmasságára és gyorsaságára vonatkozó megnövekedett követelmények igen erős hajtóerőnek bizonyulnak az automatizálás irányába a raktárakban, a logisztikai központokban és az átrakodási pontokon. A robotok használata raklapozás, válogatás, tárolás és csomagolás folyamatokban tovább nő. A rendszereknek intelligensebbé kell válniuk, például ismernie kell a robotkar pozícióját a termékhez viszonyítva, és az optimális megfogási ponthoz viszonyítva is. Mobil robotok és autonóm közlekedési rendszereknél – mind az intralogisztikában és az áruk vevő felé történő áramlásában (pl. lastmile szállítás esetén) – szintén intelligens megoldásokra van szükségük a gyors működéshez valamint a biztonságos tájékozódáshoz és navigációhoz.
A gépi látás pontosan itt játszik szerepet. A logisztikában számos felhasználási módja létezik mind a 2D, mind a 3D képfeldolgozó rendszereknek. A 2D látás példái ebben a környezetben a vonalkódok felismerése és leolvasása a csomagokon, valamint a konténerek és / vagy szállítótartályok azonosítása egyedi jelölésük alapján. A 3D képfeldolgozó rendszerek nemcsak az X és Y értékeket rögzítik a képen, hanem a jelenet vagy az objektum mélységi értékeit is. A 3D-s látás különösen akkor hasznos, ha a tárgyak térfogatát, alakját vagy 3D-s helyzetét kell elemezni. A logisztikában a 3D-s látás megoldások például a következő feladatokat képesek végrehajtani:
- Akadályok észlelése és az önjáró járművek „emberi” navigációja
- Robotvezérelt megfogási feladatok a szállítószalagokon
- A tárolókban / dobozokban lévő tárgyak jelenlétének észlelése, ellenőrzése és számlálása akkor is, ha az elemeknek nincs kontrasztja a háttérrel
- Térfogatmérés és különféle tárgyak helyzetének detektálása
1.2 A ToF kameratechnológia fontossága
A 3D képalkotás területén több, különböző tulajdonságokkal rendelkező technológia létezik, amelyeket az adott alkalmazás követelményeitől függően kell kiválasztani. Tulajdonságai miatt a Time-of-Flight kamerák különösen alkalmasak a logisztikai célú 3D-s technológiának.
A Time-of-Flight technológia előnyei a logisztikai feladatokhoz:
- Teljes helyszínek rögzítése beolvasás nélkül
- Magas valós idejű képesség
- 2D és 3D kép egy többrészes képben
- Nagy X / Y felbontás
- Kompakt rendszer mozgó alkatrészek nélkül
- Gyengén megvilágított helyszínen is alkalmas
- Szemvédelem
- Alacsony kontrasztú és strukturálatlan tárgyakhoz is alkalmas
- Nagy munkatávolságok is lehetségesek
- Alacsony rendszerköltség
A megfelelő feladatra kiválasztott és optimálisan integrált Time of Flight kamera másodpercenként több mint 9 millió távolságmérést tesz lehetővé milliméter pontossággal! Nincs gyorsabb módja a tér felmérésének.
1.kép A time of flight technológia nagyon hatékony távolságmérésre
2. A Basler Blaze 3D előnyei a logisztikában
A Time of Flight technológián alapuló, Blaze 3D kamerával a Basler tökéletes megoldást kínál a logisztika összetett és sokféle képfeldolgozási követelményeinek kielégítésére. A Blaze számos fontos tulajdonsággal bír.
2. kép A Basler Blaze a tökéletes 3D kamera logisztikai alkalmazásokhoz, egy színes Basler ace kamerával párosítva
2.1 Egész helyszínek pontos rögzítése valós időben
A Blaze alapja a nagy teljesítményű Sony DepthSense ™ IMX556 szenzor, amely lehetővé teszi a tárgyak pontos optikai mérését (+/- 5 mm), másodpercenként akár 30 képkocka mellett is. Ez lehetővé teszi például a szállítószalagon lévő csomagok valós idejű detektálását és mennyiségének mérését a fuvardíjak meghatározásához. A Sony saját ToF pixel technológiájával, a CAPD-vel (Current Assisted Photonics Demodulation) kombinálva, a 3D mélység adatainak lényegesen nagyobb pontossága érhető el a hagyományos Time of Flight kamerákhoz képest. A mélységi adatok feldolgozása a kamerában megtörténik a számítási feladatok és az adatterhelés csökkentése érdekében. A képalkotó rendszer sebessége szintén döntő fontosságú, amikor a 3D-s látást robotok navigációjához használják (például raklapozás során). A Blaze valós időben érzékeli a pozíciót, a méretet és a megfogási helyzetet, és a 0,3 m-től a 10 m-ig terjedő rugalmas munkatávolságnak köszönhetően egyszerre képes nagy tárgyakat és egész helyszíneket is rögzíteni. Például a kamera egyszerre képes rögzíteni két megpakolt euró raklap mélységi adatait, és optimális támogatást nyújt a raklapozási feladatokhoz és az automatizált raktározáshoz.
3. kép Csomag méretének meghatározása Point Cloud streaming formátumban
2.2 Ipari minőségű és kompakt, rögzített és mobil robotokhoz is
A logisztikai munkakörnyezet zord. Az ebben a forgatókönyvben használt komponenseknek megfelelően robusztusnak kell lenniük ahhoz, hogy megbízhatóan és hosszú távon elvégezhessék feladatukat. A Blaze ipari követelményeknek megfelelő, mindössze 100 mm x 81 mm x 64 mm méretű, korrózióálló házzal rendelkezik, amelyet ütés- és rezgésállónak, valamint víz- és porállónak terveztek az IP67 besorolás szerint. Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően a Blaze rögzített és mobil robotokhoz vagy szállító járművekhez is rögzíthető. Ezenkívül a terepen nem szükséges újrakalibrálni. Egy másik jelentős tényező a kamera házába előre integrált fényforrás, amely négy erős lézerdiódából (VCSEL) áll; az eredmény egy kompakt és egyszerű megoldás, mozgó alkatrészek nélkül és alacsony rendszerköltségekkel. A Blaze robotmegoldásai természetesen megfelelnek az 1. lézeres védelmi osztály követelményeinek. Az egyes lézerdiódák előtti diffúzor és a fényforrás előtt egy speciális védőüveg megakadályozzák a szemre káros sugárzását. Ugyanakkor a Blaze által kibocsátott fény (940 nm) láthatatlan és nem zavarja az emberi szemet. A beépített, nagy teljesítményű processzor a CPU terhelését is minimalizálja olyan feladatokhoz, mint a járművezérlés.
2.3 Robusztus a környezeti fényhatások ellenében
Számos képfeldolgozó alkalmazás függ a pontosan meghatározott megvilágítási helyzettől és hőmérsékletektől. A logisztikában az ilyen rögzített feltételek gyakran nem valósíthatók meg az alkalmazási helyek széles skálája miatt, a raktáraktól a konténerkikötőkig. A Blaze 940 nm fényhullám-hosszúsága szándékosan lett kiválasztva a kamera által kibocsátott fényimpulzusokhoz. Ennél a hullámhossznál a napfényt erősen elnyeli a légkör, így a kamera nappali fényben jobban működik, mint azok a ToF kamerák, amelyek 850 nm-es fényimpulzusokat bocsátanak ki. Ez nemcsak kültéri alkalmazásokban jelent előnyt, például konténerkezelésben vagy rakománymentesítési feladatokban, hanem abban az esetben is, ha a mesterséges fény keveredik a napfénnyel, például a raktár kapujánál. Ugyanakkor a Blaze ugyanolyan megbízhatóan működik beltérben, lehetőleg kiváló minőségű LED-ekkel világítva.
4. kép A Basler Blaze erős napfényben is képes megbízhatóan felismerni a rakományt
2.4 Megbízható működés többkamerás rendszerekben
Számos logisztikai folyamat megköveteli több szállítási és képfeldolgozó rendszer zökkenőmentes, egyidejű interakcióját a közvetlen térbeli környezetben, például önállóan közlekedő járművek használatakor. A Basler ToF kamera felkészült erre a forgatókönyvre is, és kölcsönös interferencia nélkül lehetővé teszi a megbízható működést a többkamerás rendszerekben.
5. kép Pontos 3D-s mérés áruszállítás közben:: több ToF-kamera közvetlenül az áruszállítás során méri az árut, az áruk áramlásának megállítása nélkül
A Blaze lehetőséget kínál a Precision Time Protocol (PTP) funkció használatára, és így több GigE kamera szinkronizálására a hálózatban. Ezenkívül a Blaze „Multi Camera Channel Feature” lehetővé teszi akár hét kamera egyidejű működését interferencia nélkül. Ennek a szolgáltatásnak az az előnye, hogy olyan kamerákhoz használható, amelyek ugyanabban a szobában vannak, de nem ugyanabban a hálózatban. Tipikus használati eset egy olyan raktár lenne, ahol több, Blaze kamerával felszerelt AGV (Automated Guided Vehicle) egy zárt térben mozog.
2.5 Könnyű integráció a teljes rendszerbe
A logisztikai felhasználók számára a lehető legegyszerűbb rendszerintegráció kulcsfontosságú tényező a komplex rendszerek gyors üzembe helyezésében és ezáltal a gazdaságos megoldások megvalósításában. Hardveres oldalon a Blaze Time-of-Flight kamera kompakt kivitelű, már beépített fényforrással, GigE interfésszel, állvány menettel, valamint több M4 menettel a felszereléshez. Gyárilag kalibrálva érkezik. Az objektív ToF-ra optimalizált, és szintén telepítve van. A munkatávolság nagyon rugalmas, 0,3 m és 10 m között van. A 3D kamera a Basler 2D kamerákra is felszerelhető, ezáltal lehetővé téve a színes pontfelhők megjelenítését (2D színes adatok és 3D mélységi adatok összevonása). A színes információk segíthetnek például a helyszín részleteinek javításában, ahol hiányoznak a mélységi információk. Szoftver szempontjából a Blaze egy felhasználóbarát szoftverfejlesztő készlettel (SDK) rendelkeznek, amely minden szükséges eszközt tartalmaz a kamera egyszerű telepítéséhez és integrálásához. A mellékelt Blaze Viewer segítségével, mint hatékony konfigurációs és megjelenítési eszköz, a kamera összes paramétere könnyen elérhető. A mélységadatok és az intenzitásképek egyszerre jeleníthetők meg több ablakban. A gyors integráció érdekében számos mintaprogram biztosított. A GenICam, GenTL és GenAPI szabványokkal való kompatibilitás szintén lehetővé teszi a plug-and-play integrációt a népszerű könyvtárakkal, például az ROS for Robotics programmal.
3. Konklúzió
A növekvő e-kereskedelem egyre több rugalmasságot és gyorsaságot igényel a megrendelések feldolgozása terén a logisztikában, amelyet csak a teljes logisztikai lánc folyamatosan magasabb szintű automatizálásával lehet kielégíteni. A Time of Flight módszerén alapuló 3D kamerák nagyon jól alkalmazhatók a logisztikai alkalmazásokban. A Blaze magas színvonalú és ipar-szabványos megoldást kínál a 3D mélységi adatok előállítására beltéri és kültéri logisztikai feladatok során.
