Eine Szene, die jeder kennt: Einparken in eine Parklücke im Stadtverkehr. Das Display im Armaturenbrett gibt ein genaues Abbild der Situation, inklusive eingeblendeter Fahrwege, und die Abstandssensoren unterstützen akustisch. Ein Fußgänger, der scheinbar aus dem Nichts die Straße kreuzt. Der Fahrer hätte ihn womöglich übersehen, nicht aber sein eingebauter Schutzengel. Genau um solche Situationen geht es auch im kommunalen, industriellen und robusten Umfeld: Szenen dreidimensional erfassen, Personen und Objekte automatisch, so früh wie möglich und in genauer Distanz erkennen und dadurch Kollisionen vermeiden. Mit den heute verfügbaren intelligenten Assistenzsystemen werden Arbeitsprozesse nicht nur sicherer, sondern auch effizienter, da die Zahl an Fehlalarmen deutlich sinkt. Verbaut sind sie in mobilen Maschinen vom Müll- und Baufahrzeug bis zum Gabelstapler, von der Landmaschine über Fahrgastbrücken bis zu autonomen Flurförderfahrzeugen in der Intralogistik.
KI-unterstützte Kameratechnologie
Herzstück der Kollisionswarnung sind multisensorische 2D- und 3D-Kameras. Während die 2D-Ethernetkamera ein digitales, hochauflösendes Video der Szene erstellt und damit Personen und Objekte erkennt, sorgt die 3D-Kamera mittels Time-of-Flight für die Tiefenabbildung und liefert exakte Abstände. Werden diese beiden Messprinzipien durch Datenfusion miteinander vereint, in ein robustes Embedded System mit Hochleistungsprozessor integriert und die gewonnenen Live-Bilder mit einem neuronalen Netzwerk analysiert, wird sprichwörtlich aus eins plus eins drei. Oder konkret mit Blick auf Anwendungsbereiche wie mobile Arbeitsmaschinen: Durch die Sensorfusion kann das System den exakten Abstand und die Art des Hindernisses genauer klassifizieren und somit bessere Entscheidungen zum Fahrverhalten treffen als andere Systeme. Hard- und Software wie auch die die eingesetzten Deep-Learning-Algorithmen und das Training der KI erfolgen bei IFM inhouse. Die Beispiele zum Anlernen der KI entstammen dem typischen Arbeitsumfeld mobiler Maschinen und beinhalten eine große Varianz an Personentypen, Ausstattungen und Arbeitspositionen. Das führt zu einer wesentlich größeren Abstufung der möglichen Alarme und Warnungen, die das System herausgibt.
Bedarfsgerechte Assistenzsysteme
So breit wie die eingangs aufgezeigten Einsatzbereiche für Kollisionswarnung ist auch die mögliche Ausgestaltung der Assistenzsysteme. Dementsprechend groß ist die IFM Produktfamilie in diesem Bereich:
O2M ist ein kompaktes 2D-Kamerasystem. Es erfasst die Umgebung in 2D und eignet sich für Anwendungen, bei denen eine grundlegende Bildverarbeitung oder Objekterkennung auf einer Ebene ausreicht. In rauen und staubigen Umgebungen, an Maschinen, die vibrieren und sich ruckartig bewegen, punktet O2M AI. Das System besteht aus einer 2D-Kamera mit integrierter KI-Recheneinheit in einem robusten Aluminiumdruckgussgehäuse mit IP-Schutzklasse. An Arbeitsmaschinen angebracht, warnt es den Fahrer schnell, zuverlässig und fehlerfrei, sobald sich Personen innerhalb eines Radius von 30m befinden und das auch bei starkem Sonnenlicht oder Dämmerlicht, während andere Hindernisse bewusst ausgeblendet werden. Die KI-Auswertung des Systems ist speziell darauf ausgelegt, Personen zu erkennen, egal ob diese gehen, stehen oder liegen, mit größeren Gegenständen hantieren, teilweise verdeckt, oder durch Sonnenlicht, Staub oder Schnee schwer zu erkennen sind.
O3M ist ein intelligentes 3D-Kamerasystem mit zwei integrierten Kameras – einer Standard-2D-Kamera und einer 3D-Kamera. Das System ermittelt zu jedem Bildpunkt die exakte Entfernung und bietet damit eine vollständige räumliche Erfassung. Es wird besonders häufig für Kollisionsvermeidungssysteme in Hafenausrüstungen wie Straddle Carriern und RTG-Kranen eingesetzt, da es Personen und Objekte intelligent erkennt und klassifiziert. Ein großer Vorteil ist die integrierte Intelligenz, d.h. es verarbeitet die Daten selbstständig und gibt nur relevante Warnungen aus. O3R ist ein modulares 3D-Kamerasystem der nächsten Generation und zeichnet sich durch eine besondere Stärke aus: die Bodensegmentierung. Diese ermöglicht die präzise Erkennung von schwierigen Hindernissen wie kleinen, kontrastarmen Objekten – etwa schwarzen Gabelzinken auf dem Boden – was insbesondere bei autonomen mobilen Robotern (AMRs) in der Intralogistik wertvoll ist. Mit den O3C und O3P stehen voraussichtlich ab der Fachmesse SPS noch kompaktere Varianten zur Verfügung, die das Einsatzgebiet nochmals erweitern.
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