Il campo logistico sotto i riflettori: come una telecamera di visione 3D ottimizza il flusso di materiali

Nel nord della Germania, hanno letteralmente rivoluzionato il mondo dei robot creando una soluzione eccezionale per il flusso dei materiali. L'idea è della cellumation di Brema: combinare robot autonomi da calcio in un'unità e poi capovolgere il tutto. L'aspetto ingegnoso: invece di rincorrere liberamente il pallone  su una superficie utilizzando un gruppo di tre azionamenti disposti a triangolo, il capovolgimento permette ai prodotti di muoversi liberamente su una superficie. I movimenti dei singoli giocatori - una sorta di lavoro di squadra - consentono un routing altamente flessibile di merci di qualsiasi tipo. Le telecamere 3D vision di SICK forniscono la panoramica necessaria dal bordo campo.

Esiste un mercato per un flusso intelligente dei materiali, ma deve soddisfare due requisiti: controllo del movimento ad alte prestazioni combinato con requisiti minimi di spazio. "Lo spazio a terra per la logistica si sta riducendo e l'accettazione di spazi condivisi è in calo, in particolare a causa del basso valore aggiunto per metro quadrato", spiega Theresa Gröninger a proposito della diminuzione della spinta verso nuovi centri logistici ai margini delle città. Questo sviluppo è tuttavia contrastato dall'elevato volume di ordini da parte dei consumatori, un dilemma che ha portato alla richiesta di soluzioni più efficaci per il flusso dei materiali. L'obiettivo è semplicemente quello di fornire una maggiore capacità di trasporto in uno spazio più ridotto. "Ecco dove entra in gioco il nostro celluveyor progettato modularmente e quindi facilmente scalabile," dice il responsabile marketing dell'azienda fondata nel 2017.

Immagini 3D per il routing sulla superficie 

La particolarità di questo metodo 3D è che la visione 3D spaziale è ottenuta utilizzando la tecnologia time-of-flight. La telecamera, quindi, non richiede due lenti, come è consuetudine per la stereoscopia e la visione umana. Invece, il Visionary-T Mini misura su ogni punto di un oggetto il tempo necessario per la luce infrarossa della telecamera per viaggiare dalla sorgente all'oggetto e - dopo la riflessione - di nuovo alla sorgente. Con questi valori temporali ottenuti da un singolo scatto, l'intelligenza computazionale della telecamera forma una nuvola di punti 3D con cui gli oggetti possono essere rappresentati nello spazio tridimensionale. I dati 3D forniscono informazioni affidabili sulla dimensione e sulla posizione di un oggetto in un momento molto specifico. Questo livello di dettaglio è ciò che distingue questo metodo dal principio operativo degli scanner laser 3D, che creano un'immagine linea per linea.

Visione 3D: ricerca iniziale con telecamere per giochi 

Per la cellumation, questo metodo è stato decisivo per controllare i movimenti sul tavolo del celluveyor. "Gli scanner 3D hanno un problema con gli oggetti in movimento", spiega Claudio Uriarte, che ha fondato l'azienda nel 2017 insieme al Dr. Hendrik Thamer. Entrambi gli scienziati lavoravano all'Istituto di Brema per la Produzione e la Logistica (BIBA). Il loro lavoro scientifico presso BIBA - un'azienda che appartiene all'Università di Brema - riguardava la ricerca nell'ambito dell'intralogistica e la ricerca di soluzioni per lo scarico autonomo dei container. "Inizialmente utilizzavamo sensori LiDAR 3D di SICK", ricorda Claudio Uriarte. Poi sono arrivate sul mercato vere e proprie telecamere 3D, ma erano integrate nelle console di gioco. “Abbiamo lavorato molto e fatto molti test con queste telecamere. Questo ci ha lasciato la necessità di una soluzione robusta per uso industriale.” I due scienziati si sono imbattuti nelle nuove telecamere Visionary con la loro tecnologia snapshot 3D nel modo tradizionale, attraverso un comunicato stampa. È stato l'inizio di un'intensa collaborazione con SICK a livello di progetto. 

Immagini prive di artefatti

Ma perché questa lunga ricerca di una telecamera 3D di livello industriale quando esistevano già degli scanner adatti? C'era ancora il problema, brevemente menzionato, di come questi scanner gestiscono gli oggetti in movimento - e, nell'intralogistica ce ne sono molti. Claudio Uriarte parla di una “scia” che gli scanner laser lasciano con la loro scansione riga per riga quando gli oggetti non sono fermi. Questi "artefatti di movimento" sono come un'ombra che segue l'oggetto. Con il Visionary-T Mini, tuttavia, questi artefatti non sono presenti e si ottiene un'immagine chiara grazie alla singola, breve esposizione: il "3D snapshot". "Questo ci fornisce fino a 30 immagini al secondo. I dati sono privi di sfocature e ci permettono di controllare i movimenti con precisione." In questa configurazione, il Visionary-T Mini funge quindi da meccanismo di feedback rapido per ottenere un loop di controllo veloce e chiuso. 

30 immagini al secondo, ognuna come una nuvola di punti tridimensionale: per garantire che questa procedura di misurazione non conduca a volumi di dati ingestibili, la telecamera SICK esegue una pre-elaborazione che viene quindi convertita in dati di posizione dal controller del celluveyor. Secondo Claudio Uriarte, è utile che la nuvola di punti delle coordinate 3D fornite dalla telecamera possa essere facilmente segmentata. "Possiamo distinguere chiaramente quali dati appartengono a un pacco e quali appartengono al tavolo fisso. Nel post-processing possiamo quindi eliminare tutto ciò che è irrilevante per il controllo dei movimenti."

E tutti si muovono contemporaneamente 

L'azienda di Brema ha integrato le telecamere direttamente sopra il tavolo di distribuzione. Se un'applicazione di intralogistica richiede un modulo di dimensioni maggiori, cellumation utilizza una combinazione di telecamere per assicurare che non ci siano punti ciechi sulla linea durante il monitoraggio dei movimenti dei pacchi. Questo supporto costante da parte dell'occhio 3D è necessario perché non esiste un routing fisso sul celluveyor. Il controller dell'unità ricalcola continuamente la connessione ideale tra i punti d'ingresso e di uscita basandosi sulle posizioni attuali fornite. In questo modo, il celluveyor può elaborare più pacchi contemporaneamente e persino uno accanto all'altro. Questa caratteristica è ciò che porta alla prestazione dichiarata del sistema. Un altro vantaggio: i movimenti imprevisti di un pacco dovuti a pesi variabili o alle caratteristiche tattili del materiale d'imballaggio non influenzano il processo. Se un oggetto devia dal percorso originariamente calcolato, ciò non rappresenta un problema per il suo trasporto successivo. Il motivo: il controller ricalcola semplicemente il percorso basandosi sulla posizione effettiva fornita dal Visionary-T Mini. Questo metodo rappresenta una vera innovazione e impedisce efficacemente a pacchi di collidere o bloccarsi. Questo rende il flusso di materiale in intralogistica molto più affidabile e migliora la disponibilità complessiva del sistema.

Con questa configurazione di moduli di azionamento individuali e tecnologia con telecamera 3D, cellumation ha realizzato un vero cavallo da corsa per l'intralogistica. "Siamo ideali per le applicazioni che richiedono decisioni nel routing. Siamo un complemento ideale, ad esempio, per i trasportatori a nastro o a rulli stazionari", illustra Theresa Gröninger in merito al potenziale di mercato. Grazie alla sua facilità di integrazione, la soluzione di Brema può migliorare anche la produttività e la flessibilità dei sistemi esistenti come parte di un retrofit.

Questa tecnologia è stata recentemente premiata con l’ "Innovation Prize Logistics" 2024 conferito dalla VDI Society for Production and Logistics. Il premio viene assegnato alle aziende che hanno dato un contributo eccezionale all'innovazione nella logistica. 

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