LiDAR-Loc

Platformy mobilne stały się niezastąpione w magazynach, centrach dystrybucji i fabrykach. Producenci postrzegają te roboty jako okazję do przesunięcia siły roboczej na bardziej sensowne zadania oraz eliminacji błędów wynikających z czynnika ludzkiego. Daje to również wykładnicze możliwości rozszerzenia procesu produkcyjnego i zwiększenia ogólnej wydajności. Według firmy Allied Market Research światowy rynek robotów mobilnych ma osiągnąć wartość 39,58 miliardów dolarów do roku 2026.

Postęp technologiczny sprawił, że mobilne roboty są bardziej odpowiednie do pełnienia określonych ról w procesach produkcyjnych. Od zautomatyzowanych pojazdów prowadzonych (AGV) i zautomatyzowanych wózków prowadzonych (AGC), po autonomiczne roboty mobilne (AMR). Rynek ciągle rośnie, oferując nowe technologie, które można wykorzystać na wiele sposobów. Konwencjonalnie używane są do przenoszenia materiałów z jednego miejsca do drugiego, ale potrafią zrobić znacznie więcej. Inne zastosowania obejmują mobilizację ramion robota do aplikacji typu "przesuń i umieść", załadunek i rozładunek palet, a nawet mobilizację modułów przenośnikowych, w celu bardziej efektywnego i elastycznego transportu przedmiotów między liniami produkcyjnymi.

Wiele z tych mobilnych robotów porusza się po obiekcie, podążając za wyznaczonymi ścieżkami na podłodze. Metoda ta, polegająca na poruszaniu się po stałej ścieżce, nie cieszy się często dużym zainteresowaniem ze względu na wiele ograniczeń. Linie produkcyjne nie są już tak sztywne i coraz bardziej potrzebują elastyczności. Ponieważ wiele firm nie jest w stanie przewidzieć, jak sprzedawane będą produkty w przyszłości, ani czy zakłady produkcyjne będą działać na pełnych obrotach, ważne jest zastosowanie elastycznej i dynamicznej platformy mobilnej, która będzie mogła swobodnie poruszać się w obiekcie, jak na przykład AMR.

Jednak w miarę rozwoju trendów w kierunku wysoko elastycznych procesów logistycznych i produkcyjnych, te małe pojazdy muszą poruszać się bardziej inteligentnie. Ponadto, ważne jest, aby wiedzieć, gdzie się znajdują wszystkie mobilne roboty w każdej chwili. Oprogramowanie lokalizacji LiDAR-Loc może pomóc w obu tych obszarach.

Dlaczego warto wdrażać rozwiązania lokalizacyjne?
Lokalizacja wspomaga cyfryzację procesów produkcyjnych przemysłu. Producenci zyskują dodatkową elastyczność i efektywność, co pozwala im przenieść się z klasycznej linii montażowej na AGV lub AMR do wykonywania zautomatyzowanych zadań. W rezultacie producenci uzyskują wysoce wydajną linię montażową, umożliwiającą produkcję na dużą skalę.

Czym jest lokalizacja?
Lokalizacja polega na znajdowaniu się, czyli wiedzy o tym, gdzie znajdują się rzeczy. W świecie produkcji lokalizacja oznacza posiadanie informacji na temat położenia aktywów, co umożliwia efektywniejsze procesy lub ich automatyzację. W przypadku mobilnych robotów chodzi o dokładne określenie położenia wszystkich pojazdów, jakie trasy zostały przebyte i czy obecnie jest wybierana najbardziej optymalna trasa. Lokalizacja jest głównie wykorzystywana do nawigacji robotów mobilnych, zapewniając metodę omijania przeszkód.

Jak już wspomniano, najtańszym i najczęstszym sposobem nawigacji mobilnych platform jest wykorzystanie linii lub taśm magnetycznych na podłodze obiektu. Jest to odpowiedni sposób nawigacji pojazdów w mniej dynamicznym środowisku, które nie wymaga dużej elastyczności.

Wykorzystanie danych z czujników LiDAR na tych pojazdach jest jednym ze sposobów śledzenia lokalizacji wszystkich pojazdów w obiekcie. Oprogramowanie lokalizacji LiDAR wykorzystuje istniejące dane z czujników do unikania kolizji. Określa absolutne położenie mobilnej platformy w jej otoczeniu. Może to być realizowane za pomocą lokalizacji konturowej, bez konieczności wprowadzania zmian w środowisku.

Rosnące znaczenie całkowicie autonomicznych robotów mobilnych doprowadziło do wprowadzenia bardziej zaawansowanych rozwiązań lokalizacji opartych na technologii LiDAR, zwiększonej elastyczności sztywnych linii lub kombinacji obu, czyli linii i konturów.

W jaki sposób lokalizacja LiDAR może pomóc?
Rozwiązania lokalizacji LiDAR od firmy SICK, zwane LiDAR-LOC, po raz pierwszy pojawiły się na rynku w listopadzie 2019 roku. W połączeniu z czujnikami SICK, oprogramowanie to umożliwia inteligentne poruszanie się mobilnych platform w magazynach lub halach produkcyjnych, poprzez wykrywanie naturalnych konturów, takich jak ściany, drzwi, filary i słupy, a następnie wykorzystanie tych informacji do odnalezienia własnej drogi do docelowego miejsca.

Lokalizacja konturowa to algorytm określania położenia pojazdu. Obliczenia opierają się na danych konturowych bez zewnętrznej, sztucznej infrastruktury, takiej jak odbłyśniki, kody czy etykiety. Czujnik wykrywa kontury otoczenia, a algorytm porównuje te dane z mapą referencyjną.

Oprogramowanie do mapowania SICK, SMET (Sick Mapping Enegineering Tool), oparte jest na jednoczesnej lokalizacji i mapowaniu (SLAM), a wbudowany framework optymalizacyjny umożliwia użytkownikom tworzenie spójnych map na dużą skalę o powierzchni do 250 000 metrów kwadratowych. Podczas procesu mapowania czujnik LiDAR skanuje otoczenie i wykrywa kontury budynku oraz przeszkody. Dane konturowe są wykorzystywane do tworzenia modelu otoczenia i mapy dla systemu lokalizacji.

Oprogramowanie lokalizacji LiDAR-LOC wykorzystuje tę dwuwymiarową mapę otoczenia do lokalizacji pojazdu. Opiera się ono na probabilistycznym algorytmie lokalizacji, który oszacowuje położenie AGV, wykorzystując tylko dwuwymiarową mapę i dane dostarczane przez czujnik LiDAR. Algorytm został udoskonalony, aby zapewnić bardziej dokładne i niezawodne działanie w trudnych warunkach, jakie często występują w wielu branżach.

Dodatkowo, LiDAR-LOC posiada opcjonalną funkcjonalność wbudowaną, która poprawia wydajność i niezawodność poprzez wyodrębnianie informacji o odbłyśnikach w otoczeniu. Użytkownik ma możliwość korzystania tylko z naturalnych konturów do lokalizacji pojazdu i instalowania opcjonalnych odbłyśników w otoczeniu, tylko jeśli jest to potrzebne. Połączenie obu technik lokalizacji, czyli naturalnych konturów i odbłyśników, tworzy bardziej elastyczny i niezawodny system lokalizacji niż każda z tych technologii samodzielnie.

Celem robotów mobilnych (AMR) jest swobodne poruszanie się od punktu A do punktu B, ale pojazd nadal potrzebuje pomocy, aby tam dotrzeć, a producenci chcą wiedzieć, czy pojazd porusza się po prawidłowej trasie. Dodatkowo, gdy wiemy, gdzie znajdują się pojazdy w obiekcie, możemy również zapewnić, że poruszają się po najbardziej optymalnych trasach.
Oprogramowanie może nawet sprawdzać, czy manualne wózki widłowe są blokowane w określonych obszarach lub przebywają dłużej na trasie, przekraczając obszar o dużej intensywności ruchu. Trasa może być technicznie najkrótsza, ale w zależności od innych czynników może zająć więcej czasu.

Wszystkie te informacje są bardzo wartościowe dla poprawy procesów.

Informacje i wskazówki
Informacja jest niezbędna do podejmowania decyzji mających na celu poprawę ogólnych operacji. Jeśli chodzi o decyzje dotyczące pojazdów i produktów, LiDAR-LOC ułatwia życie, zapewniając łatwiejszy dostęp do niezbędnych informacji i danych w celu optymalizacji procesów. Dane to potęga, a im więcej informacji posiadasz na temat aktywów produkcyjnych, tym lepiej możesz podejmować inteligentne decyzje, aby prowadzić operacje szybciej, bezpieczniej i bardziej efektywnie.

Oprogramowanie LiDAR-LOC działa na przemysłowym komputerze, takim jak SIM1000 (moduł integracji czujników), a następnie pobiera dane środowiskowe z czujnika LiDAR (może to być czujnik LiDAR safety). Wykorzystuje on czujnik LiDAR do analizowania otoczenia (ściany, drzwi, regały itp.) i informuje czujnik o swoim położeniu względnym. Te informacje pozwalają obliczyć dokładne położenie i trasę, którą każdy pojazd pokonuje. Posiadając te informacje, możesz podejmować przemyślane decyzje dotyczące poprawy tras i optymalizacji procesów.

Oprogramowanie dobrze współpracuje z dowolnym skanerem LiDAR opartym na Ethernet, zawierającym dane pomiarowe, w tym z bezpiecznymi skanerami laserowymi, takimi jak microScan3 lub nanoScan3. Wartość korzystania z technologii LiDAR polega na dostępności dużej ilości darmowych danych, co przyczynia się do ogólnej efektywności. Istnieje również elastyczność instalacji czujnika LiDAR, od korzystania z czujników zamocowanych na maszcie do bezpośredniego wbudowania go w maszynę.

System jest instalowany na pojeździe, a mapa obiektu jest tworzona poprzez przejeżdżanie po obiekcie i automatyczne tworzenie mapy dwuwymiarowej obiektu. Ta mapa jest następnie przechowywana na pojeździe, a aktualne położenie pojazdu jest reprezentowane względem tej mapy.

Dzięki tym danym, system nawigacji pojazdu może optymalizować trasy, śledząc czas trwania, czas wejścia i wyjścia z danego obszaru oraz inne podsumowania podróży w raporcie. Na przykład można zmienić trajektorie każdej trasy lub całkowicie zmienić trasę na bardziej efektywną. Dodatkowo, można dodać znaczniki czasowe, heat mapę i planowanie tras, aby zwiększyć ogólną efektywność operacyjną.

Podsumowanie

W miarę rosnącego zapotrzebowania na transparentność w procesach produkcyjnych i rosnącego trendu w kierunku rozwiązań zdolnych do obsługi Przemysłu 4.0, rozwiązania lokalizacyjne stały się niezbędne, aby utrzymać konkurencyjność. Śledzenie i lokalizacja pojazdów pomagają producentom wykorzystywać roboty mobilne w sposób bardziej efektywny i strategiczny, zwiększając przewagę konkurencyjną nad innymi producentami.

Przed wprowadzeniem LiDAR-LOC, na podłodze rysowano linie, a AGV po prostu podążały za nimi. Ale to nie pozwalało na dokładne określenie położenia AGV w obiekcie ani optymalizację jego trasy. W erze Przemysłu 4.0, w której dominują technologie cyfrowe, potrzebna jest elastyczność nie tylko do zmiany operacji, ale również do dokonywania tych zmian szybko. LiDAR-LOC pozwala na wykorzystanie w pełni autonomicznej pracy z robotem i jednocześnie zapewnia w czasie rzeczywistym precyzyjne dane do poprawy procesów. Wszystko to jest łączone na jednej platformie, co ułatwia śledzenie aktywów.