3D Snapshot – Zwei-Augen-Prinzip für effektiven Einsatz im Außenbereich

29. September 2017

Den toten Winkel im Blick: aktive Kollisionswarnung für die mobile Automation

Mit mobilen Arbeitsmaschinen passieren beim Rangieren und Rückwärtsfahren häufig Unfälle auf Baustellen, im Über- und Untertagebau, bei Kommunal- und Sonderfahrzeugen sowie in der Land- und Forstwirtschaft. Zur Überwachung nicht einsehbarer Bereiche neben und hinter mobilen Arbeitsmaschinen steht mit dem 3D-Vision-Sensor Visionary-B CV ein aktives Fahrerassistenzsystem zur Verfügung, das Personen und Objekte im toten Winkel erkennt und vor Kollisionen warnt.

 

Viele Kollisionen und Unfälle lassen sich vermeiden, wenn geeignete Technik den Fahrer oder Maschinenführer unterstützt. Aktiv warnen alleine reicht dabei nicht – das Assistenzsystem muss auch in der Lage sein, Objekte auf ihre Relevanz für eine Kollisionswarnung zu unterscheiden.

 

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Visionary-B CV ist als aktives System konzipiert: Sobald sich ein Objekt in einer der definierten Detektionszonen befindet, gibt das System ein akustisches und optisches Signal aus. Im Gegensatz zu passiven Überwachungslösungen muss der Fahrer nicht dauernd den Monitor im Auge behalten. Er kann sich ganz auf die Führung des Fahrzeugs konzentrieren und wird vom System trotzdem rechtzeitig vor kritischen Situationen gewarnt.

 

Visionary-B CV: 3D-Kollisionswarnung als Plug-and-play-Systemlösung

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Fahrerassistenzsystem Visionary-B zur Kollisionswarnung in rauen Umgebungen.

Das System besteht aus mindestens einem Sensorkopf, einer Auswerteeinheit, einem 2D-Monitor sowie dem kompletten mechanischen und elektrischen Installationszubehör. Darüber hinaus stellt das System eine 2-in-1-Lösung dar, da es sowohl einen aktiven 3D-Sensor zur Kollisionswarnung als auch eine integrierte 2D-Livekamera vereint. Damit stehen dem Fahrer zusätzlich ein 2D-Livebild sowie die Aufzeichnung der Aktivitäten der letzten Betriebsstunden zur Verfügung. Aus einer Montagehöhe zwischen einem Meter und 2,4 Meter deckt der Erfassungswinkel von 105° x 90° einen nicht einsehbaren Bereich hinter dem Fahrzeug auf einer Länge von sechs Metern und einer Breite von vier Metern ab. Eine Auswerteeinheit verarbeitet die 3D-Bilddaten, ordnet die Objekte anhand der Messwerte verschiedenen Klassen zu und ignoriert mithilfe intelligenter Algorithmen Objekte, die für eine Kollisionswarnung irrelevant sind. Parallel dazu überträgt die Auswerteeinheit das 2D-Livebild wie auch die Signale für den Alarm an den Monitor in der Fahrerkabine, der neben einer akustischen auch eine optische Warnung ausgibt.

 

Stereoskopisches Prinzip und 3D-Snapshot-Technologie

 

Für die Zuverlässigkeit der Kollisionswarnung – aber auch für die Akzeptanz durch die Fahrer – ist entscheidend, dass das Assistenzsystem Gefahren zuverlässig erkennt und vom normalen Einsatzumfeld unterscheiden kann. Möglich macht dies die Objektdetektion nach dem stereoskopischen Prinzip, das sowohl die Anwesenheit von Personen und Objekten als auch die jeweilige Distanz zum Fahrzeug räumlich erfassen kann. Zwei Kameras im Sensorkopf nehmen dafür die Umgebung aus leicht unterschiedlichen Positionen auf. Das Auswertesystem führt diese beiden Perspektiven zusammen und berechnet daraus die Tiefeninformation – die dritte Dimension. Aus diesen 3D-Bildinformationen berechnet der 3D-Vision-Sensor die Breite und Höhe von Objekten. Dadurch werden Personen und Objekte, von denen möglicherweise eine Kollisionsgefahr ausgeht, von nicht kollisionsrelevanten Objekten, z. B. Bordsteinen oder Unebenheiten, unterschieden. Das Fahrerassistenzsystem warnt den Fahrer folglich nur in wirklich kritischen Situationen.

 

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Der 3D-Vision-Sensor erkennt Objekte und Personen im toten Winkel.

 

Die flexible Konfiguration von Alarmzonen hilft zusätzlich, die Alarmmeldung zu qualifizieren, sodass der Fahrer entsprechend reagieren kann. Damit verhindert Visionary-B CV zuverlässig Fehlalarme – der Fahrer wird nur informiert, wenn es wirklich kritisch wird.

 

Outdoor-Auslegung für höchste Verfügbarkeit im rauen Arbeitsumfeld

 

Entsprechend den zahlreichen Zielapplikationen in der mobilen Automation ist das Fahrerassistenzsystem Visionary-B CV auf den Einsatz im Außenbereich ausgelegt und überzeugt durch höchste Robustheit. Das Sensorgehäuse bietet Schutzart IP69K und ist für Umgebungstemperaturen von −40 °C bis +75 °C spezifiziert. Darüber hinaus erfüllt es höchste Ansprüche an die Schock- und Schwingfestigkeit. Die Auswerteeinheit – oftmals geschützt im Bereich der Fahrerkabine installierbar – ist mit Schutzart IP67 und einem Temperaturbereich von −20 °C bis +40 °C ebenfalls für eine lange Lebensdauer und raue Umgebungen ausgelegt. Die in der Praxis validierten Algorithmen stellen sicher, dass auch direktes Sonnenlicht, Regen, feuchte und dadurch glänzende Fahrbahnbeläge sowie andere Umwelteinflüsse die zuverlässige Detektion von Objekten und damit die Kollisionswarnung nicht beeinträchtigen.

 

Mobile Automation bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten

 

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Kollisionswarnung an der Walze

 

Für das Outdoor-Fahrerassistenzsystem Visionary-B CV bieten die verschiedenen Branchen der mobilen Automation interessante Einsatzmöglichkeiten. An Baggern beispielsweise sichert die Variante des mit zwei umschaltenden Sensorköpfen den Rückraum zuverlässig ab sowie den Bereich, der wegen des Baggerarms nicht einsehbar ist. Frontlader, Muldenkipper oder Walzen sind typische Beispiele für Bau- und Bergbaumaschinen, die mithilfe des aktiven Fahrerassistenzsystems von SICK deutlich sicherer betrieben werden können. Fahrer von land- und forstwirtschaftliche Fahrzeugen profitieren ebenfalls davon, dass Visionary-B mögliche Gefahren- und Unfallquellen rechtzeitig erkennt und sie aktiv warnt. Weniger Beschädigungen an den Fahrzeugen bedeutet reduzierte Maschinenausfallzeiten und bestmögliche Verfügbarkeit – ein Vorteil vor allem, wenn es während einer Ernteperiode genau darauf ankommt. Auch bei Kommunal- und Sonderfahrzeugen, wie sie beispielsweise für die Wertstoffsammlung eingesetzt werden, hat Visionary-B CV den toten Winkel jederzeit im Blick und unterstützt den Fahrer wirkungsvoll beim Steuern des Fahrzeugs.

 

 

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Kollisionswarnung am Feldhäcksler

 

Über die beschriebenen Beispiele hinaus gibt es für das hochentwickelte Fahrerassistenzsystem zahlreiche weitere Einsatzmöglichkeiten. Diese auch mit vorhandenen Fahrzeugen zu realisieren ist jederzeit möglich – denn alle Varianten des Visionary-B CV können sowohl direkt durch den OEM in neue Fahrzeuge verbaut werden, stehen aber ebenso als einfach zu konfigurierende Komplettlösung für die Fahrzeugnachrüstung oder als Händleroption zur Verfügung.

 

Visionary-B PS für noch mehr Flexibilität

 

Der Visionary-B CV liefert genau die Daten, die für eine optimale Fahrerassistenz benötigt werden, und ist genau auf die Kollisionsvermeidung bei mobilen Maschinen zugeschnitten Mit Visionary-B PS steht nun bald eine weitere Variante der Produktfamilie Visionary-B zur Verfügung, die es dem Kunden erlaubt auch andere Applikationen nach seinen Wünschen zu lösen. Der Visionary-B PS verfügt dabei über die gleichen Eigenschaften bezüglich Datenqualität und Robustheit wie Visionary-B CV. Er stellt allerdings die 3D-Rohdaten, Objektklassen und -positionen sowie das 2D-Kamerabild zur Verfügung, die die Auswerteeinheit als Datenstrom per Ethernet ausgibt. Entsprechend ist bei dieser Variante ein Monitor überflüssig. Ob Geländeüberwachung beim Baumfällen, Stand des Getreides, Spurführung durch den Weinberg, Tragflächenenteisung von Flugzeugen oder Containerpositionierung in Häfen, die Kombination aus 3D-Rohdaten, 2D-Kamerabild und vorverarbeiteten Daten in Form von Objektpositionen und -klassen kann eine Vielzahl von Applikationen lösen. Insbesondere in rauen Außenumgebungen lassen sich so Prozesse effizienter, präziser und umweltschonender gestalten.

 

 

 

 

 

 

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