Система - RoboCV

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
линейка систем автоматизации складской техники RoboCV
X-MOTION
ОБЩАЯ СТРУКТУРА РЕШЕНИЯ
Система RoboCV X-MOTION олицетворяет собой принципиально новое поколение подходов
к автоматизации серийной складской техники. В отличие от «классических» способов
автоматизации, никакая инфраструктура (в том числе RFID, магниты или лазерные
отражатели) в системе X-MOTION не используется. Специалисты RoboCV полагают, что не
бизнес долен меняться под автоматизацию, а ровно наоборот – автоматизация должна
подстраиваться под существующие бизнес-процессы. Такой подход позволяет сделать
стоимость владения целесообразной для современных складских хозяйств.
Для реализации подобной концепции «гибкой автоматизации» компания RoboCV
использовала самые передовые разработки в области технического зрения. Это позволило
создать систему X-MOTION, которая самостоятельно ориентируется в естественном
пространстве склада, «видит» препятствия и грузы. Иначе говоря – очень близко имитирует
действия обычного человека, который сейчас управляет движением складской техники.
Система автоматизации складской техники X-MOTION состоит из 2-х частей:
1.
Локальная часть. Представляет собой программно-аппаратный комплекс, который
устанавливается на каждую единицу складской техники и подключается к ее системе
управления. После этого каждая машина самостоятельно принимает все решения
относительно своих действий на основе данных, получаемых с датчиков технического
зрения.
2.
Серверная часть. Она интегрирована с WMS и предназначена для:
 оптимального распределения логистических заданий
 отображения в клиентскую часть оператора общей информации о
функционировании системы, а также о местоположении и статусе отдельных единиц
автоматизированной техники.
Отличительная особенность X-MOTION - все решения о фактическом перемещении техники
в пространстве склада принимаются установленной на технике, локальной части системы.
При этом, между локальной и серверной частями по Wi-Fi происходит обмен данными о
логистических заданиях и статусе их выполнения. Благодаря такой архитектуре, внедрение
и масштабирование системы происходит легко, стоит лишь физически добавить
дополнительную роботизированную единицу техники.
СОСТАВ АППАРАТНЫХ КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМЫ
 центральный компьютер
Создан согласно промышленным стандартам и отвечает всем необходимым требованиях
по надежности при эксплуатации в индустриальных условиях, включая повышенную
вибрационную и температурную защиту. Компьютер оснащен процессором линейки Intel
Core i5/i7, что обеспечивает устойчивую и производительную работу специализированного
ПО «3D Path», разработанного специалистами RoboCV. Именно оно отвечает за
интеллектуальную обработку информации с датчиков технического зрения, которые входят
в локальной части X-MOTION на каждой единице техники.
 контроллер управления
Обеспечивает передачу сигналов управления, формируемых ПО «3D Path», в систему
управления складской техники для контроля рабочих органов машины. Поддерживает
основные цифровые индустриальные шины данных (CAN, CANopen, ModBUS, Industrial
Ethernet и пр.), а также передачу информации в аналоговом виде.
 видеокамера
Обеспечивает сбор видеоинформации о форме и характерных элементах окружающего
пространства, необходимую для навигации техники.
 лазерный сканер LIDAR.
Обеспечивает сбор информации о конфигурации окружающего пространства, позволяет
строить «карту глубины». Это производится с помощью поворотного лазерного луча на базе
технологии time-of-light. Сканеры поставляется ведущими мировыми производителями
(SICK и Omron). Соответствует европейским стандартам безопасности для промышленного
оборудования. Количество таких сканеров зависит от типа автоматизируемой складской
техники и варьируется от 1 (тягач) до 6 (узкопроходный штабелер).
 коммутатор.
Обеспечивает взаимодействие всех аппаратных компонентов локальной части X-MOTION
посредством Ethernet. Выполнен в соответствии с промышленными стандартами по
вибрационной защите.
 реле безопасности.
Обеспечивает гарантированное прерывание цепи питания электродвигателей при
возникновении нештатной ситуации. Соответствует европейским стандартам безопасности
для промышленного оборудования.
 сенсорный дисплей.
Предназначен для отображения информации о состоянии подсистемы автопилотирования,
а также для настройки маршрутов движения техники и задания конечной точки движения
(при использовании ручного режима задания маршрута).
 WiFi передатчик.
Обеспечивает связь локальной части X-MOTION с ее серверной частью. Могут быть
использованы как специализированные, так и уже развернутые на складе WiFi сети,
поскольку система не предъявляет строгих требований к надежности соединения между
локальной и серверной частями.
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ X-MOTION AUTOPILOT

Локализация (навигация) техники в пространстве склада с необходимой точностью

Формирование маршрута движения техники согласно полученному извне заданию

Позиционирования вил для захвата и выгрузки паллеты, а также сканирования ее
габаритов

Обеспечение экстренной остановки движения техники в случае возникновения
опасности столкновения, либо другой потенциальной опасности.
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ X-MOTION SERVER

Обработка и последующее отображение в клиентскую часть информации о текущем
местоположении всех автоматизированных единиц техники, а также их состоянии и
технической исправности

Интеграция с системой WMS для получения списка логистических заданий,
возвращения результата их выполнения, а также (при необходимости) обмена
идентификационными номерами паллетного груза, или SKU. Интеграция возможна
стандартными методами. При наличии сложностей интеграции специалисты RoboCV
готовы дополнительно реализовать необходимый функционал

Распределение логистических заданий между группировкой автоматизированных
единиц техники с учетом их текущего местоположения, а также общей конфигурации
склада. Использование математических методов оптимизации на данном этапе
позволяет повысить общую производительность склада путем минимизации общего
пробега складской теники

Связь с каждой единицей складской техники через складскую Wi-Fi сеть.
ТРЕБОВАНИЯ К СКЛАДСКОЙ ТЕХНИКЕ ДЛЯ УСТАНОВКИ
X-MOTION AUTOPILOT
Компанией RoboCV в настоящий момент разработаны версии X-MOTION для автоматизации
следующих типов складской техники:




Тягач
Перевозчик паллет
Погрузчик
Высотный узкопроходный штабелер
В настоящее время идут работы по созданию решения для автоматизации штабелеров и
ричтраков, Выход на рынок готовых продуктов ожидается в конце 2013 года. Складская
техника, подлежащая автоматизации, должна быть оснащена электрическим (аналоговым
или цифровым) приводом всех рабочих органов.
ТРЕБОВАНИЯ К ПРОСТРАНСТВУ СКЛАДА И БИЗНЕСПРОЦЕССАМ
Отличительной особенностью системы X-MOTION является то, что при ее внедрении нет
необходимости в изменениях бизнес-процессов. Это преимущество достигается за счет
гибкости, которая заложена в саму суть системы при проектировании.
Тем не менее, следствием внедрения системы будет автоматическое упорядочивание
процессов интралогистики, поскольку все движения техники рассчитываются с
математической точностью, а задания распределяются оптимально. В этой связи
определенную сложность представляет собой переходный период, когда
роботизированная техника работает бок о бок с водителями. В такой ситуации будет
необходимо провести некоторое обучение персонала, чтобы их привычная методика
работы, которая порой может быть несколько хаотичной (с точки зрения машины), не
снижала эффективность работы автоматизированной части техники. Как показала практика
внедрений RoboCV, эта проблема решается достаточно легко.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ПОДСИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ
Обеспечение безопасности функционирования техники является приоритетной задачей. В
системе X-MOTION реализована 2-х уровневая парадигма обеспечения безопасности,
включающая в себя 2 подсистемы:
1)
High safety level. Он физически реализован в ПО «3D Path», которое обрабатывает
данные, поступающие с датчиков технического зрения. В том случае, если система
распознаем на пути своего движения какой-либо объект, она заранее снижает скорость
машины и совершает маневр объезда, либо, если это невозможно, снижает скорость до
нуля. Точно такая же ситуация происходит при взятии вилами погрузчика или штабелера
паллеты. Специальный алгоритм сканирует габариты и профиль паллеты, и при
возникновении каких-либо отклонений от безопасных характеристик операция начинается
заново, замедляется или же полностью останавливается. С аппаратной точки зрения,
указанные действия реализованы через стандартный канал подключения к системе
управления техникой «ПРОМЫШЛЕННЫЙ ПК – КОНТРОЛЛЕР – СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
МАШИНЫ». Таким образом, потенциально существуют (хотя и с достаточно маленькой
вероятностью) 2 типа сбоев: программный (поскольку используется сложный софт) и
аппаратный (в силу природы аппаратного обеспечения). Для того, чтобы полностью
исключить возможность негативных последствий нештатных ситуаций, RoboCV
дополнительно использует независимую подсистему безопасности, Low safety level.
2)
Low safety level. С логической точки зрения данный уровень безопасности
полностью независим от верхнего и реализован на элементарной логике, которая
заключается в создании секторов безопасности в определенных зонах, в частности, перед
техникой, по ходу ее движения и движения вил. Если какой-либо объект попадает в эту зону,
автоматически происходит либо резкий сброс скорости, либо полная остановка работы.
С аппаратной точки зрения нижний уровень безопасности реализован на
специализированных аппаратных компонентах, сертифицированных по европейским
стандартам промышленной безопасности. Первым компонентом в цепочке является Safety
лазерный сканер (SICK 23B или OMRON OS 32C), который сканирует определенную зону
пространства на предмет наличия в ней каких-либо объектов. Устройство выполнено таким
образом, что ситуация вывода неверных данных практически исключена, все контакты и
шины данных задублированы. Следующим элементом является Safety контроллер, который
обрабатывает элементарную логику. Далее подсистема оканчивается Safety реле, которой
отключает питание от силового кабеля, подключенного к определенному электроприводу
на технике. Вся цепочка построена таким образом, чтобы гарантированно отслеживать
возможности отказов на любом из участков цепи, - в этом случае результатом будет
отключение питания на уровне Safety реле.
Сочетание независимых верхнего и нижнего уровней безопасности гарантируют с
максимально высокой вероятностью защиту от нештатных ситуаций и наезды на людей и
другие объекты, а также корректную работу с паллетами (включая безопасную погрузку и
извлечение на высотные стеллажи).
СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С WMS
В системе X-MOTION предусмотрены 2 сценария взаимодействия со складскими
электронными системами учета. Ниже оба будут рассмотрены на примере следующей
ситуации: фура привезла паллету, человек выгрузил ее и поставил в некоторое
пространство перед доком. Далее автоматизированному погрузчику необходимо поставить
ее в некоторую ячейку хранения, которую ему должна выдать WMS.
 X-MOTION не производит автономное сканирование паллеты




Паллета выгружается из фуры на определенный квадрат A (или в линию), человек
сканирует SKU данной паллеты, который в режиме real time передается в WMS
WMS передает в серверную часть X-MOTION информацию о том, что последней
необходимо забрать груз из квадрата (линии) A. Поскольку WMS уже известен тип
груза (SKU отсканирован), то параллельно передается координата складской ячейки,
в которую необходимо переместить данную паллету, например «B1».
Серверная часть X-MOTION формирует задание на ближайшую машину в виде:
«Подъехать к квадрату (линии) А, найти там паллету, забрать ее и перевезти в ячейку
хранения B1».
Машина подъезжает к квадрату (линии) A, находит там паллету, производит ее захват,
перемещение и выгрузку в квадрат B1

В базе данных WMS за паллетой с данным SKU закрепляется новое текущее
местоположение – ячейка B1
При такой схеме работы ни серверная, ни локальная части системы X-MOTION не оперируют
SKU паллеты, «доверяя» информации от WMS о том, что в секторе А стоит именно та
паллета, о которой идет речь в задании.
 X-MOTION производит сканирование паллеты










Паллета выгружается из фуры в любую точку пространства в непосредственной
близости от приемного дока X
Оператор вводит в WMS информацию о том, что необходимо перевезти на хранение
некоторые неизвестные паллеты, выгруженные из фуры около приемного дока X
WMS передает в X-MOTION server запрос на перемещение некоторой неизвестной
паллеты от дока X
X-MOTION server формирует задание на перемещение к доку X на ближайший
погрузчик
Погрузчик подъезжает в сектор дока X, сканирует пространство и распознает (по
геометрической форме) любую паллету в рамках сектора
С помощью встроенного на погрузчик сканера штрих-кодов высокой дальности
погрузчик сканирует штрих-код паллеты, после чего передает полученный
идентификатор ID в X-MOTION server и далее в WMS
WMS, согласно полученному идентификатору ID, формирует задание на
перемещение данной паллеты в ячейку B1, и передает эту информацию в X-MOTION
server и далее на погрузчик (в X-MOTION autopilot)
В момент получения задания на перемещение паллеты от WMS, погрузчик уже
произвел ее захват, поэтому производится ее последующее перемещение и выгрузка
в ячейка B1
Погрузчик передает информацию об успешно выполненном задании в X-MOTION
server и далее в WMS
В базе данных WMS за паллетой с идентификатором ID закрепляется новое текущее
местоположение – ячейка B1
В описанной схеме система X-MOTION самостоятельно, путем сканирования, получает SKU
паллеты, отправляет эту информацию в WMS, а в ответ получает команду – в какую ячейку
везти паллету с указанным SKU. Таким образом, X-MOTION не подменяет собой логику
WMS, но лишь случит передатчиком SKU паллеты вместо человека, что еще больше
автоматизирует процесс сканирования.