ПРОБЛЕМА
Эффективность процессов интралогистики должна быть высокой. Как правило, типичный склад насчитывает множество промышленных грузовиков и вилочных погрузчиков, которые передвигаются по помещению между работниками и поддонами с внушительной скоростью. С высокодинамичными процессами такого рода связаны определенные риски. Водители нередко находятся в жестких временных рамках, и не все из них достаточно опытны. Согласно данным Xesol Innovation – испанской компании, специализирующейся на решениях, связанных с нейросетями и искусственным интеллектом – каждый год происходит около 110000 аварий с участием вилочных погрузчиков. Подобные ситуации не только замедляют рабочий процесс, но и ведут к телесным повреждениям работников, а иногда и к смертельным случаям.
Чаще всего происходят столкновения погрузчиков с работниками. Множество несчастных случаев такого рода может быть предотвращено с помощью звуковых предупредительных сигналов поворота. На сегодняшний день закон не требует их повсеместного использования, поэтому в каждой конкретной рабочей среде стоит проводить оценку рисков для определения степени необходимости оснащения вилочных погрузчиков подобными сигнальными устройствами. Существует несколько методов распознания помех: например, ультразвуковые системы, инфракрасные технологии, лазерные сканеры безопасности или решения на основе камер.
После внимательного изучения данной проблемы специалисты Xesol Innovation сделали выбор в пользу трехмерной системы наблюдения на основе продуктов FRAMOS, поскольку ультразвуковым системам свойственно не самое лучшее разрешение и сложности с отличием людей от техники. Системы на основе лазеров в свою очередь восприимчивы к помехам, вызванным отражениями, а эффективность их работы при дневном свете снижается. Системы на основе 3D-стереоскопии признаны наиболее надежной технологией для применения как в помещениях, так и на открытых пространствах. Помимо карты глубины они способны формировать RGB-изображения для улучшения эффективности распознания.
НОВОЕ РЕШЕНИЕ
Текущее решение Drivox® Security от Xesol Innovation включает в себя три компонента (см. рисунки 1 и 2): камеры FRAMOS D435e, установленные спереди и сзади транспортного средства для объемного восприятия окружающей обстановки, микропроцессор на основе искусственного интеллекта для анализа изображений и дисплей для водителя, на который выводятся результаты вычислений. При возникновении потенциального риска столкновения система предупреждает водителя посредством визуального и звукового сигналов. Одной из важнейших задач проекта было сокращение числа аварий в рабочей среде для предотвращения остановок рабочего процесса, а также, что самое главное, защиты жизни и здоровья работников.
Рисунок 1: Компоненты (слева направо): жидкокристаллический дисплей с активной матрицей, камера глубины FRAMOS (за металлической панелью) и процессор Intel® на основе искусственного интеллекта для анализа изображений.
Рисунок 2: Расположение компонентов на вилочном погрузчике: (1) дисплей, (2) процессор, (3) камеры (спереди и сзади).
FRAMOS, мировой поставщик продуктов для обработки изображений, интегрированных технологий наблюдения, а также OEM-услуг, отвечает за "глаза" Drivox® Security. FRAMOS разработал промышленную камеру глубины с интерфейсом GigE на основе технологии Intel® RealSense™, предоставляющую водителям обзор ранее недоступных зон. Также FRAMOS обеспечивает поддержку интеграции камер в готовые к эксплуатации решения. Технология глубины и 3D-сканирование критически важны для данной системы, поскольку необходимо достоверное распознание людей и объектов на различных расстояниях от транспортного средства вне зависимости от их позы, положения или окружающей обстановки, а также оценка соответствующих рисков.
Рисунок 3: Промышленная камера FRAMOS D435e в прикрепленном к транспортному средству корпусе со степенью защиты IP66.
Xesol Innovation оказался в числе первых покупателей бета-версии новой камеры FRAMOS, основанной на технологии Intel® RealSense™. Важнейшими критериями для Xesol Innovation были интерфейс Gigabit Ethernet и идеальный для промышленного применения корпус – главные отличительные черты продукта FRAMOS от стандартной версии камеры Intel® RealSense™. Представители Intel® предложили Xesol Innovation обратиться к специалистам FRAMOS за помощью с доработкой камеры – что оказалось первым шагом к успешной разработке итогового устройства.
КАМЕРА ГЛУБИНЫ FRAMOS
FRAMOS была разработана промышленная 3D-камера, позволяющая использовать все преимущества технологии Intel® в промышленных системах визуализации при суровых внешних условиях. Устройство совместимо с набором разработчика Intel, благодаря чему на него можно перейти от обычной камеры RealSense™ без необходимости переписывать код. С помощью продвинутых методов анализа изображений и различных функций искусственного интеллекта фон картины глубины и удаленные объекты могут маскироваться, предметы могут маркироваться индикатором удаленности и так далее. Точность измерения глубины зависит от расстояния между камерой и объектом, их расположением и условиями освещенности.
Модули глубины Intel® RealSense™ – это полностью готовые к эксплуатации стереоскопические 3D-системы. Они определяют, как далеко находится каждый объект, на основании анализа неровностей в стереоизображении. Эта технология требует существенных вычислительных мощностей, так как рассчитывается разность между каждой парой соседних пикселей. Для данной технологии критически важно, чтобы обе камеры были устойчиво расположены и одинаково сфокусированы. Поэтому местоположение камер Intel® RealSense™ точно выверено, а сами они предварительно откалиброваны. Внутренний процессор Intel® D4 выполняет вычисления, то есть занимается «слиянием» изображений с двух камер. Для этого проводится расчет несовпадений между двумя видеопотоками и, соответственно, глубины каждого пикселя изображения в режиме реального времени для надежного определения положения людей и объектов.
Расположенный в устройстве ИК-проектор обеспечивает высокое качество изображения, даже если снимаемый объект не обладает структурой с достаточным количеством неровностей, например, если это плоская стена. Добавочная текстура ИК-проектора (генератора текстуры) совершенствует результаты расчетов, благодаря нему карта глубины генерируется даже на однородных структурах.
Корпус камеры FRAMOS обладает степенью защиты от влаги и пыли IP66 с четырьмя промышленными стандартами разъемов М3 для монтажа: блокируемый разъем Gigabit Ethernet (M12), разъемы для питания и разъемы GPIO (M8). FRAMOS разработал собственную процессорную карту, чтобы интерфейс камеры соответствовал промышленным требованиям. Также камера поддерживает питание посредством PoE для уменьшения количества используемых кабелей. Диапазон рабочих температур устройства – от 0°С до +55°С.
Главные преимущества камеры FRAMOS:
• Несложный и быстрый процесс установки
• Технология Plug-and-Play с набором разработчика Intel® RealSense™ SDK 2.0
• Степень защиты от влаги и пыли IP66
• Корпус с разъемом М12 для питания/передачи информации через Ethernet и PoE
• Длина кабеля до 100 м
• Сетевая технология позволяет одновременную работу нескольких камер
РЕЗУЛЬТАТЫ
Система Drivox® Security производства компании Xesol Innovation предоставляет полный обзор пешеходов и объектов на расстояниях 1-8 м от транспортного средства. Она передает снимки окружающего пространства в формате прямой трансляции с кадровой частотой 30 Гц и с разрешением 1280 х 720 на экран, находящийся в кабине водителя (см. рисунок 4). Съемка ведется с передней и задней частей погрузчика (см. рисунок 5). Обработка и анализ видеопотока осуществляются с помощью искусственного интеллекта в отдельном микропроцессоре.
Рисунок 4: Поле зрения камеры, установленной сзади; водитель видит все на экране
Drivox® Security обнаруживает пешеходов и препятствия в трех разных зонах наблюдения и рассчитывает риски столкновения в каждом отдельном случае. Расчет осуществляется с помощью специально обученных нейросетей для обнаружения и идентификации элементов, прибегающих к соответствующим алгоритмам принятия решений. Программное обеспечение настраивается индивидуально для каждого транспортного средства.
Рисунок 5: Визуальный сигнал при обнаружении человека
Когда в одной из зон наблюдения обнаружены пешеход или препятствие, система предупреждает водителя с помощью визуальных и/или звуковых сигналов (см. рисунок 6). Разные степени риска столкновения маркируются красным, оранжевым и желтым цветом.
* Визуальная/звуковая сигнализация может быть отключена в настройках
** Функция обнаружения объектов может быть отключена
Рисунок 6: Сигналы оповещения при приближении транспортного средства к пешеходам или объектам
Система достоверно распознает пешеходов вне зависимости от их положения и позы, так что ее невозможно «перехитрить» с помощью маскировки.
Рисунок 7: Программное обеспечение достоверно распознает пешеходов вне зависимости от их положения и позы
ПРЕИМУЩЕСТВА
Визуальный помощник Drivox® Security на основе ИИ устойчив к суровым условиям и идеально подходит для применения в промышленной среде. Обработка данных при помощи нейросетей обеспечивает надежность обнаружения и оповещения. Водители получают возможность полностью контролировать обстановку в режиме реального времени. Это приводит к росту продуктивности, сокращению расходов, улучшению качества и повышению безопасности работников.
• Более безопасное вождение
• Снижение аварийности и соответствующих расходов
• Предотвращение аварийных ситуаций в промышленной среде
• Сокращение расходов на простой
• Повышение эффективности планирования траекторий транспорта при помощи тепловых карт
• Определение ключевых факторов для снижения числа аварий
ПРОГНОЗЫ
В настоящее время проводятся исследования для определения возможности расширения поля зрения камеры. Более широкий угол обзора привел бы к ощутимому улучшению восприятия глубины прибором. Эксперты FRAMOS помогают Xesol Innovation с интеграцией новой промышленной 3D-камеры, особенно в системы, сочетающие 3D-технологии и искусственный интеллект.
Как обладатель значительного опыта в промышленности и проектной работе FRAMOS исполняет роль технического консультанта, партнера по развитию и внешнего поставщика для таких клиентов, как Xesol Innovation, позволяя им оперативно разрабатывать самые передовые технологии визуализации и поставлять более безопасные решения на мировой рынок.
Для получения дополнительной информации по условиям поставки продукции пишите нам на почту info@npk-photonica.ru или звоните по номеру +7 (812) 740-71-28
