La cámara estereoscópica y su aplicación en almacenes, AMR y AGV

Los AMR (robots móviles autónomos) y los AGV (vehículos guiados automáticamente) están trazando una nueva frontera de la logística industrial. Hoy en día, de hecho, la creciente demanda de eficiencia y productividad, junto con la introducción de procesos de digitalización para cumplir con el paradigma de la Industria 4.0, hace que los robots móviles sean cada vez más necesarios. Estas herramientas se adaptan mejor a las variaciones en la línea de producción y a los picos de producción, representando así una ventaja competitiva adicional en el proceso de automatización del transporte, tanto en interiores como exteriores, especialmente para las empresas manufactureras.

Los AGV y los AMR son vehículos automáticos y autónomos que se desplazan dentro del entorno de la fábrica. En el caso de los AGV, siguen rutas predefinidas, mientras que los AMR se adaptan en tiempo real al entorno que los rodea. En las instalaciones logísticas y/o en los entornos de almacén, desde un punto de vista tecnológico, es esencial para estas "plataformas móviles" tanto el reconocimiento de objetos, ya sean obstáculos o palets que deben recoger, como los aspectos de seguridad. Esto incluye la detección de personas o cosas que puedan comprometer la seguridad industrial.

Las logísticas indoor y outdoor son entornos extremadamente dinámicos, donde es necesario poder detectar cualquier objeto en todo momento y garantizar que la interacción entre el ser humano y la máquina se realice con un alto grado de seguridad. Gracias a la cámara estereoscópica, la detección de personas y objetos en tres dimensiones es ahora posible. Los vehículos guiados o autónomos son capaces de adquirir información sobre el entorno, lo que es útil para la navegación y el reconocimiento (Sensores inteligentes y para robots AMR) de esta manera, saben a dónde ir y cómo evitar colisiones con personas y obstáculos.

La cámara estereoscópica: cómo funciona

Los sensores y sistemas de asistencia inteligente al conductor, basados en tecnologías 2D y 3D, facilitan el trabajo del operador y garantizan la fiabilidad de la señalización anticolisión, al reconocer peligros y ser capaces de distinguirlos del entorno normal de trabajo. La cámara estereoscópica hace posible todo esto: de hecho, es capaz de detectar la presencia de personas y objetos, así como su distancia respecto al vehículo, basándose en el principio de la visión estereoscópica.

La cámara estereoscópica funciona siguiendo el mismo principio de la visión en los seres humanos: combina dos o más imágenes 2D adquiridas desde diferentes posiciones y encuentra la correlación entre ellas para calcular la profundidad, es decir, proporcionar la tercera dimensión, creando un mapa de profundidad.

Con base en esta información, el sensor de visión 3D calcula el ancho y la altura de los objetos. Esto permite distinguir entre personas y objetos que conllevan un riesgo de colisión y aquellos con los que no puede ocurrir ningún choque, como, por ejemplo, bordillos o irregularidades.

Basada en el principio estereoscópico, la cámara estereoscópica proporciona simultáneamente imágenes 2D y datos 3D con cada snaphot (instantánea). Los datos en bruto con información sobre la profundidad y el color de la imagen, se transmiten a través de una interfaz Ethernet hacia el exterior. Al utilizarse como un sistema de asistencia al conductor con monitor e imágenes en tiempo real, la cámara estereoscópica actúa como un sistema de señalización anticolisión 3D que es robusto, ligero y configurable. Está lista para su uso inmediato y puede alertar activamente al conductor con señales acústicas y visuales en situaciones críticas, evitando falsos positivos.

Las cámaras estereoscópicas modernas también permiten adaptar el sistema de asistencia al conductor al vehículo y a la forma en que se utiliza, gracias a diferentes configuraciones que garantizan la supervisión en una sola dirección de marcha, para avanzar y retroceder, o para las zonas no visibles al lado y detrás de las máquinas operativas móviles, AGV y AMR.

Además, son especialmente robustas y, por lo tanto, capaces de responder a numerosas aplicaciones de automatización móvil, incluidas las que se realizan en exteriores. De hecho, existen en el mercado soluciones en las que la carcasa del sensor tiene un grado de protección IP69K y está diseñada para funcionar en temperaturas ambientales que van desde −40 °C hasta +75 °C. Asimismo, cumplen con los más altos requisitos en términos de resistencia a vibraciones y golpes.

Los algoritmos de probada eficacia aseguran que la luz solar directa, la lluvia, el pavimento húmedo y, por lo tanto, reflectante, u otros factores ambientales, no comprometan la detección confiable de objetos ni la señalización anticolisión.

Las tecnologías para la visión 3D

Los instrumentos de visión son realmente numerosos, y cada uno se basa en una metodología diferente para la adquisición de imágenes: triangulación láser (escaneo), tiempo de vuelo (instantánea) y estereoscopia (instantánea). La técnica de copia instantánea (snapshot) permite capturar imágenes 3D en reposo, sin la necesidad de mover el objeto o la cámara. Por lo tanto, la elección de la cámara para una aplicación específica es crucial en el caso de la visión tridimensional. Las diferentes aplicaciones exigen características específicas del sistema, tanto en términos de tamaño de los campos visualizados como de la precisión de las mediciones y la calidad de las imágenes.

A diferencia de las cámaras con tecnología de triangulación láser y tiempo de vuelo, la cámara estereoscópica no siempre necesita una fuente de luz dedicada: para encontrar las correlaciones dentro de las diferentes imágenes, basta con un número suficiente de detalles y puntos de referencia que permitan evaluar la posición del objeto desde diferentes perspectivas. Esto permite utilizar la cámara estereoscópica también en aplicaciones al aire libre y con campos de visión muy grandes. Al utilizar fuentes de luz estructurada, que añaden muchos detalles a la imagen, también se pueden lograr rendimientos extremadamente precisos. Cuantas más imágenes se utilicen para la reconstrucción de un objeto, mejor será la calidad de la imagen 3D que se puede obtener.

En general, los sistemas de visión artificial 3D ofrecen numerosos beneficios: aumentan la productividad y flexibilidad dentro de las instalaciones, mejoran el control de calidad incluso en aplicaciones "desafiantes" (superficies oscuras o reflectantes), y localizan los objetos con precisión, lo que permite guiar a los robots empleados en la automatización de diversas tareas. El desafío es encontrar tecnologías y socios que ayuden a satisfacer las necesidades específicas de cada aplicación.