Time of Flight – Az ipari 3D jövője

A gyártásautomatizálás, robotika, logisztika sőt akár az önvezető járművek területén gyakran alkalmaznak olyan megoldásokatat, ahol kétdimenziós képadatokok kívül 3 dimenziós képalkotás is szükséges. Többféle megoldás is létezik a 3D képalkotásra, ezek egyike a Time of Flight (ToF) technológián alapukó kamerák csoportja.

screenshot-2016-08-29-16-29-15

A Time of Flight (ToF) kamerák a normál ipari kamerákhoz hasonlóan optikából, szenzorból és interfészből állnak, azonban ezek mellett beépített fényforrást is tartalmaznak, ami a technológia alapját adja. Ezáltal ezek a kamerák egyszerre képesek mélység és intenzitási információk feldolgozására, minden egyes pixelen.

screenshot-2016-08-29-16-26-11

A technológia egyik legnagyobb előnye, hogy mivel a mélységérzékelés független az intenzitástól és a tárgyak színétől, a vizsgált tárgy viszonylag egyszerű algoritmusok segítségével elkülöníthető a háttértől. A ToF kamerák ezen kívül a kompakt kameramérettel, az 1 cm-es pontosságával és magas képkockasebességével nyújtanak vonzó lehetőséget a különböző 3D-t igényló gépi látás alkalmazásoknak. Az egymást zavaró fények miatt sokáig egyszerre csak egy kamera használata volt lehetséges, azonban mára a kamerák világításának szinkronizálásával két eszköz együttes használata lehetségessé vált.

A Time of Flight alapja a beépített fényforrás és a fény sebességének ismerete, ezáltal a kamera által kibácsott fény kibocsátási és beérkezési idejének ismeretében az eltérésből könnyen kiszámolható a fény által megtett út, ezáltal pedig a kamera és a tereptárgyak közötti távolság.

tof

A ToF kamera képe egy hőtérképre hasonlít, ahol a kék  szín a távoli, a piros pedig a közeli pontokat jelenti. Mivel a kamera párhuzamosan normál 2D képet is készít , a két információ összeolvasztható, amivel egy 3D képet hozhatunk létre.

screenshot-2016-08-29-16-28-56

A technológiának az előnyein kívül vannak gyenge pontjai is, ezek közé tartozik a szórt fény, többszörös fényvisszaverődés, környezeti fény, és nagy számú kamera együttes használata. Ezek mind a fény útjának módosulásából, illetve idegen fény beérkezéséből adódnak, amik a szenzorra beérkezve hamis vagy téves adatokat generálnak.

A ToF kamerák szinte minden iparágban megtalálják a helyüket:

  • Logisztikában a csomagolási, dobozolási, pakolási feladatokban
  • Robotikában és gyártásautomatizálásban pakolási, sérülés keresési és pakolás ellenőrzési feladatokban
  • Gyógyászatban betegfigyelési és pozícionálási feladatokban
  • Önvezető járműveknél navigációs és biztonsági feladatokban

A széles körű alkalmazási lehetőségek is mutatják, hogy a Time of Flight kamerák forradalmasíthatják a gépi látást a harmadik dimenzió bevonásával.

Advertisements

Okos raktár az Ipar 4.0 szellemében- A gépi látás alapú intelligens targonca

A raktározásban használt vezető nélküli járművek jelenlegi generációi meglehetősen korlátozott tudásúak az előre definiált útvonalaik miatt, hiszen nem tudnak rugalmasan reagálni a változásokra. Magyarul, ha akadályba ütközik az útvonalán, nem képes kikerülni azt, egyetlen opcióként egy vészmegállást tud produkálni a váratlan kihívás előtt. Más példával élve, ha az elszállításra váró tárgy nincs pontosan az előre megadott helyre helyezve, a jármű nem képes felvenni azt, nem tudja a helyzetnek megfelelően módosítani mozgását. Hogy még rosszabb legyen a helyzet, ezek az járművek költséges orientációt segítő eszközöket igényelnek – mágneses szenzorokat, padlón lévő jelölő sávokat -, hogy tudják éppen merre járnak a raktárban

Ezek a korlátok időigényessé és költségessé is teszik a vezető nélküli szállító rendszerek bevezetését. Az ipar 4.0 új ígérete viszont az, hogy képes lesz felruházni a gépeket az ember azon veleszületett képességével, hogy önnállóan képesek irányítani magukat, mindenféle drága segédeszköz nélkül.

E koncepció szerint került fejlesztésre egy intelligens, vezető nélküli targonca, ami képes iránytítani magát az őt körbevevő környezet alapján. Ehhez szükséges egy kezdeti, ember vezette bemutató túra a létesítményben, ahol megtanulhatja környzezete minden részletét. Hang és gesztusvezérléssel is irányítható a jármű, ami megbízhatóan tudja megkülönböztetni a különböző rakodásra váró tárgyakat.

BAS1606_Success_Story_Industry_4.0_EN.pdf

Mivel a járművek irányítása meglehetősen egyszerű, akár egyetlen raktári munkás is elég több jármű együttes koordinálásához.

Alapvető elemei ennek az okos eszköznek a Basler kameragyár Time of Flight (ToF) technológiájú 3D kamerái, amikből 3 darab található minden járművön. Minden egyes kamera három dimenzóban rögzíti környezetét, ezzel biztosítva a helyes térlátást az eszköznek. Két kamera a targonca tetején kapott helyet, ezek szolgálják a jármű tájékozódását. Az intelligens targonca rögzíti a környzetében lévő tájékozódási pontokat, elkészítve a saját belső térképét, majd működés közben a fedélzeti ToF kamerák segítségével érzékelik az környezeti változásokat, például ha egy polcrendszer eleme más pozícióban van, akadály került a haladási útvonalára, és ezeknek megfelelő rakcióra képes, például kikerüli az akadályt és folytatja szokásos útját. A harmadik ToF kamera a targonca villáján kapott helyett, a polcokon lévő raklapok precíz felvételéhez. A kamera által biztosított 3D adat biztosítja, hogy a targonca villája első próbálkozásra fel tudja emelni a megcélzott raklapot, emberi segítség nélkül.

A korábbi rendszerekhez képest már nem lesz szükség a  rugalmatlan nyomkövetés miatti költség és időigényes kezdetei majd folyamatos konfigurációkra, ezzel jelentős megtakarítást tesz lehetővé a vásárlók számára. Ennek köszönhetően a vezető nélküli komissiózás hamarosan betörhet a kis és középvállalatok eddig még érintetlen piacára is.