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3D ToF相機于物流倉儲自動化的應(yīng)用優(yōu)勢

發(fā)布時間:2023-10-09 責任編輯:lina

【導讀】3D ToF智能相機能藉助飛時測距(Time of Flight;ToF)技術(shù),在物流倉儲現(xiàn)場精準判斷貨物的擺放位置、方位、距離、角度等資料,確保人員、貨物與無人搬運車移動順暢,加速物流倉儲行業(yè)自動化。


3D ToF智能相機能藉助飛時測距(Time of Flight;ToF)技術(shù),在物流倉儲現(xiàn)場精準判斷貨物的擺放位置、方位、距離、角度等資料,確保人員、貨物與無人搬運車移動順暢,加速物流倉儲行業(yè)自動化。
2020年全球疫情爆發(fā),隔離政策改變?nèi)藗兊南M模式與型態(tài),導致電商與物流倉儲業(yè)出現(xiàn)爆炸性成長;于此同時,人員移動的管制,也間接造成人力不足產(chǎn)生缺工問題,加速物流倉儲行業(yè)自動化的進程,進而大量導入無人搬運車AGV(Automated Guided Vehicle)/AMR(Autonomous Mobile Robots),加以提升整體營運效率。


而如何精準判斷貨物擺放位置、偵測物體方位、距離、角度,提升倉儲運輸效率,同時確保人員、貨物與AGV/AMR在倉庫中移動順暢,避免碰撞導致意外發(fā)生,更是物流與倉儲行業(yè)自動化的重要課題。

物流倉儲業(yè)現(xiàn)行避障方案與其限制


一般的物流倉儲空間中,往往同時存放多樣的原物料、零件與成品,倉庫內(nèi)也擺放不同種類、形式各異的棧板、貨架式儲運箱,以及不同高度的貨架。復雜的空間環(huán)境、AGV/AMR的運行以及與現(xiàn)場人員的行為,讓業(yè)者在進行物流倉儲管理時需考慮更多的動態(tài)變化。


如何有效運用科技協(xié)助人員與AGV/AMR避開障礙物,維持場域運作順暢,是物流倉儲空間管理的重要環(huán)節(jié)。針對障礙物檢測、主動避障、防碰撞,現(xiàn)多采用磁條(magnetic tap)導引、雷射(laser scanner)、光達(LiDAR)、超音波(ultra-sonic)等技術(shù),但由于倉儲場域的特殊環(huán)境條件,使上述技術(shù)在投入避障方案時依然有其限制;而傳統(tǒng)視覺系統(tǒng)則需要搭配其他深度測距工具,架構(gòu)復雜無法簡化,安裝在自動叉車上也需要更多空間,實用也較為困難。


3D ToF智能相機技術(shù)與特色


針對前述行業(yè)現(xiàn)場的痛點,可透過深度感測技術(shù)產(chǎn)生3D影像,特別是飛時測距(Time of Flight;ToF)技術(shù)。其技術(shù)原理,是透過發(fā)射、接收紅外光譜中的特定頻率光,記錄其光從物體反射的時間與速度,藉此計算距離。有別于一般工業(yè)相機,3D ToF智能相機是由紅外線發(fā)射器、光學鏡頭、深度感光組件與運算控制系統(tǒng)所組成,光機一體式設(shè)計節(jié)省空間、易于安裝,適合對安裝空間有高度限制要求的應(yīng)用。
臺達3D ToF智能相機DMV-T系列(圖1)采用Sony DepthSense感光組件,拍攝距離可達6公尺,提供每秒60張廣角高速動態(tài)取像,并可在極短的時間內(nèi)接收與更新3D影像信息。內(nèi)建高效低耗能ARM處理器,可于相機中先進行部分圖像運算,并以0.1秒的速度提供偏移校正與補償。該系列支持GenICam通用標準接口,用戶未來若有擴充整合需求時將更具兼容性與彈性。


3D ToF相機于物流倉儲自動化的應(yīng)用優(yōu)勢 
圖1 : 臺達3D ToF智能相機 DMV-T系列適用于距離偵測與避障

軟硬整合實踐倉儲管理自動化與智能化


在物流倉儲實務(wù)上,自動叉車在搬運時順暢不停頓,是提高效率的重要指標。臺達自主開發(fā)的視覺軟件DIAVision,內(nèi)建視覺函式庫,支持多種架構(gòu)模式,與DMV-T系列搭配使用,可進行進階之量測、定位、檢測、辨識比對等多種工作。



圖2、圖3顯示DMV-T安裝于自動叉車時,可藉由高速取像測距,取得棧板或貨架XYZ坐標與中心位置,透過DIAVision軟件辨識叉取面與自動叉車相對的角度差,及時補正自動叉車叉取面位置,并引導自動叉車到棧板前方,補正兩者相對位置與高度,完成取料動作,達到動態(tài)拍攝、實時引導補正之運作。


3D ToF相機于物流倉儲自動化的應(yīng)用優(yōu)勢 
圖2 : 多棧板點云圖。未使用堆棧存放的棧板因為尺寸與材質(zhì)各異,位置偏移,每層皆有不同視覺特征,透過DMV-T搭配DIAVision取像辨識,讓叉車升高至正確位置。

3D ToF相機于物流倉儲自動化的應(yīng)用優(yōu)勢 
圖3 : 貨架點云圖。DMV-T系列清晰成像可加速DIAVision判斷貨物的有無、深度、位置偏移,快速校正叉車跟貨架的相對位置,保障取放對象順暢。


自動叉車行進間若遇到人員或是障礙物,可透過DMV-T內(nèi)建的處理器搭配DIAVision預先設(shè)定的避障區(qū)域,實時比對與檢測辨識,適時讓自動叉車減速,做到主動避障。如圖4、圖5所示。



3D ToF相機于物流倉儲自動化的應(yīng)用優(yōu)勢 
圖4 : DMV-T系列可搭配DIAVision,在6公尺范圍內(nèi)設(shè)定避障區(qū)域,進行自動避障檢測。

3D ToF相機于物流倉儲自動化的應(yīng)用優(yōu)勢
圖5 : 一旦DMV-T在設(shè)定距離內(nèi)發(fā)現(xiàn)障礙,即可觸發(fā)警報,AGV亦會減速或停止,待障礙離開或排除后再恢復正常運作。


DIAVision操作接口友善且直覺,讓倉儲現(xiàn)場操作人員無須具備程序編輯能力,即可透過拖放(drag & drop)的方式輕松編輯流程運行時之用戶畫面,并可透過計算機遠程管理、記錄與分析各項運行狀況,強化管理效率。DIAVision支持第三方程式整合開發(fā),可讓使用者加入自行開發(fā)的應(yīng)用項目,符合個別使用需求。


臺達3D ToF智能相機DMV-T系列采用標準化通訊接口,能降低系統(tǒng)整合的門坎,易于快速導入與優(yōu)化;強大的運算校正能力搭配DIAVision軟件可適應(yīng)不同的應(yīng)用場景;還可透過深度學習累積影像信息,使量測定位更精準,提升整體方案的價值與效率,真正實現(xiàn)物流倉儲系統(tǒng)自動化的目標。


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