Smarte 3D-Sensorik
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Transcript of Smarte 3D-Sensorik
Smarte 3D-Sensorik –der 5. Sinn für mobile
Arbeitsmaschinen.
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Jahre
Gew
ährleistung
auf ifm-Produkte
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Systeme für mobileArbeitsmaschinen
Gezielt wahrnehmen – jetzt in echtem 3D.
Der PMD-3D-Sensor von ifm erfasst Szenen
und Objekte dreidimensional mit nur
einer Aufnahme. Dabei werden Bewe-
gungsverzerrungen, wie sie beispielsweise
bei Linienscannern auftreten können,
verhindert. Basierend auf der patentierten
und mehrfach ausgezeichneten PMD-
Technologie von ifm wurde ein Sensor-
system entwickelt, das den rauen Umge-
bungsbedingungen im Bereich mobiler
Arbeitsmaschinen gerecht wird.
Neben der robusten und gleichzeitig kom-
pakten Bauform ist das 3D-Sensorsystem
speziell für Anwendungen im Außenbe-
reich mit wechselnden Lichtverhältnissen
oder direkter Sonneneinstrahlung aus-
gelegt. Im Gegensatz zu anderen Sensoren,
zum Beispiel Laserscannern, kommt der
ifm-3D-Sensor ohne bewegliche Kompo-
nenten aus. Dadurch ist er besonders
widerstandsfähig und verschleißfrei.
Das Funktionsprinzip der PMD-Technologie
beruht auf dem Lichtlaufzeitverfahren
(ToF, Time of Flight). Dabei wird die zu
vermessende Szene mit einem modulierten,
unsichtbaren Infrarotlicht beleuchtet und
das reflektierte Licht trifft auf den PMD-
Sensor. Dieser ist ebenfalls an die Modula-
tionsquelle gekoppelt. Jedes Pixel des
PMD-Chips bestimmt aufgrund der
Phasenverschiebung zwischen gesendetem
und empfangenem Signal die Abstände
zur Szene. Die integrierte, aktive Fremd-
lichtunterdrückung verhindert eine
Sättigung des Bildaufnehmers durch ein-
gestrahltes Fremdlicht fast vollständig.
Somit kann der PMD-3D-Sensor bei voller
Sonneneinstrahlung von 120 klx betrieben
werden.
3D-Sensor Typ O3M
Kanten-erkennung
Linien-führung
Kollisions-vorhersage
Distanzüber-wachung
Objekt-erkennung
Reflektor-Tracking
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Szenen dreidimensional erfassen.Objekte automatisch erkennen.
Bereichsüberwachung inrauen Umgebungen.Baumaschinen
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Automatisierungslösungen fürlandwirtschaftliche Maschinen.
Agrar- undForstwirtschaft
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Bereichsüberwachung fürFreiflächen und Tore.
Transportund Logistik
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Automatisierungslösungen undBereichsüberwachung im Hafen.
Transportund Logistik
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Höhen- und Abstandskontrollenim Flughafenbereich.
Transportund Logistik
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14 - 15Technische Daten
Patentierte Technologie:Mit der PMD-Time-of-Flight-Technologie werden Szenen undObjekte mit nur einer Aufnahme dreidimensional und ohneBewegungsverzerrung erfasst.
Enormer Weitblick:Der auf große Reichweiteoptimierte 3D-Sensor erkenntselbst bewegte Objekte in biszu 35 Metern Entfernung.
Integrierte Auswertung:Sämtliche 3D-Berechnungenwerden im leistungsfähigenSensorsystem durchgeführt unddie Ergebnisse über denCAN-Bus oder die Fast-Ethernet-Verbindung ausgegeben.
Einfach komfortabel:Die Parametrierung des Systemserfolgt über den komfortabel zubedienenden „ifm-Vision-Assistant“ für Windows. Für dieMaschinenintegration stehenvorgefertigte Funktionsbausteinefür die Software CODESYS zurVerfügung.
Baumaschinen
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Kollisionsvorhersage.
Die integrierte automatische Objekt-
erkennung erkennt bis zu 20 feste oder
bewegliche Objekte im Fahrweg eines
Baufahrzeugs. Anhand der aktuellen
Geschwindigkeit, des Bewegungsvektors
und fester Parameter, beispielsweise für
den Bremsweg, wird die Kollisionswahr-
scheinlichkeit vom 3D-Sensor berechnet
und via CAN-Bus oder Ethernet an die
Maschinensteuerung übergeben und dem
Fahrer signalisiert.
Fahrwegüber-wachung.
Mit Hilfe eines freieinstellbarenBezugpunktes amFahrzeug werdennur Hindernisse alssolche erkannt, diebspw. eine vorherdefinierte Höheüber der Boden-fläche aufweisen.
Bereichsüberwachung in rauen Umgebungen.
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Distanzüberwachung.
Für einfache Abstandsfunktionen bietet
die integrierte Distanzüberwachung bis zu
64 einstellbare „Regions of Interest“ (ROI),
also einzelne Bereiche, deren Abstände
überwacht werden sollen. Damit können
Rückraumüberwachungen realisiert oder
auch Automations- beziehungsweise
Assistenzaufgaben gelöst werden.
Für härteste Umgebungen:Ohne bewegliche Komponentenist der Sensor praktisch verschleiß-frei. Sein hoher Umgebungstem-peraturbereich von -40 bis 85 °Cbietet dabei die Basis für einenuniversellen Einsatz.
Fremdlichtfest:Die PMD-Technologie sorgt füreine hohe Reproduzierbarkeit derMessdaten selbst bei schwierigenUmgebungslichtsituationen oderdirekter Sonneneinstrahlung.
Kommunikativ:Schnittstellen wie CAN mit J1939oder CANopen und Fast-Ethernetsind standardmäßig integriert.Selbstdiagnosefunktionen vomSensor bis zur IR-Systembeleuch-tung informieren jederzeit überden Systemstatus.
Zuverlässig und schnell:Mit einer hochentwickelten Algo-rithmik aus dem Automotive-Bereich und einer Messrate vonbis zu 50 Bildern / Sekunde sorgtder Sensor für eine schnelle undzuverlässige Berechnung der3D-Informationen.
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Agrar- und Forstwirtschaft
Schwaderkennung.
Der mobile 3D-Sensor übernimmtdie Schwadverfol-gung und stelltder Maschinen-steuerung alleInformationen füreine automatischeLenkung zur Ver-fügung.
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Automatisierungslösungen fürlandwirtschaftliche Maschinen.
Kantenerkennung
Mit über 1.000 Einzelmessungen detek-
tiert der robuste 3D-Sensor die Mähkante
und sichert so eine präzise und zugleich
konstante Nachführung für einen effizien-
ten Erntevorgang. Alle relevanten Daten
werden vom Sensor der Maschinen-
steuerung zur Verfügung gestellt, um
eine automatische Lenkung zu realisieren
und den Fahrer zu entlasten.
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Linienführung.
Eine hochentwickelte Algorithmik mit
einer generischen Erkennung von linien-
ähnlichen Konturen bietet dem Maschi-
nenführer eine Auswahl erkannter Linien
und deren Verfolgung an. Bei unter-
brochenen Konturen werden die Daten
interpoliert. Das gewährleistet, dass die
Nachführung bei kleineren Unterbrechun-
gen nicht abreißt. Eine Offset-Funktion
sorgt für eine Feinjustierung zwischen
Fahrzeug und zu verfolgender Linie. Traubenernte-maschine.
Für die Entlastungdes Fahrers über-mittelt der 3D-Sensor der Maschi-nensteuerung alle
relevanten Datenfür eine automati-sche Lenkung ent-lang der Rebzeile.
Kontinuierlich sicher:Durch das speziell modulierteInfrarotlicht wird selbst auf unter-schiedlich stark reflektierendenMaterialien eine gleichbleibendhohe Erkennungsrate erzielt.Und das mit einer minimalenReaktionszeit von 40 ms.
Hohe Reichweite:Die Tastweite von bis zu 35 min typischen Umgebungen undbis zu 50 m auf reflektierendeObjekte gewährleistet eine uni-verselle Einsetzbarkeit.
Zielorientiert:Mit dem auswählbaren Welt-koordinatensystem werdenObjektabstände und Dimensio-nen automatisch in einem klarenRaster ausgegeben. Die imAlgorithmus integrierte Boden-erkennung sorgt dabei für einehohe Eindeutigkeit der Objekt-erkennung.
Transport und Logistik
LKW-Positionie-rung an einerLaderampe.
Zum Schutz derlogistischen Ein-richtungen wirdder Fahrer infor-miert, sobald erden richtigenAbstand zurRampe erreichthat und stehenbleiben soll.
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Freigeländeüberwachung.
Mit der automatischen Objekterkennung
von bis zu 20 Objekten inklusive Klassifi-
zierung, ob es sich um bewegende oder
stehende Objekte handelt, bietet der
3D-Sensor vielfältige Möglichkeiten zur
Bereichsüberwachung.
Bereichsüberwachung für Freiflächen und Tore.
Positionsbestimmung von
Transportfahrzeugen.
Für einfache Positionsbestimmungen bie-
tet die integrierte Distanzüberwachung
bis zu 64 einstellbare „Regions of
Interest“ (ROI), also einzelne Bereiche, in
denen Abstände überwacht werden
sollen. Somit kann beispielsweise die
Positionsbestimmung eines Transport-
fahrzeuges unter einer Beladestelle
durchgeführt werden.
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0 m
5 m
Schnelle Reaktion:Die 2 x 32-Bit-Prozessor Architek-tur sorgt für eine sehr schnelleund zuverlässige Berechnung der3D-Daten direkt im Sensorsystemmit bis zu 50 Bildern / Sekunde.
Keine Störeinflüsse:Die automatische Fremdlicht-unterdrückung gewährleistetErkennungssicherheit selbstunter voller Sonneneinstrahlungbei 120 klx.
ZuverlässigerParallelbetrieb:Der zuverlässige Betrieb mehrerer3D-Sensorsysteme im selbenBereich wird durch ein Frequenz-sprungverfahren garantiert, dasbei der Erkennung eines weiterenSystems automatisch die Modula-tionsfrequenz ändert.
Reflektoren automatischerkennen:Durch Erkennen stark reflektie-render Objekte können dieseals Reflektoren klassifiziert undausgewertet werden. Selbsteinfache Warnwesten reichen fürdiese Erkennung bereits aus.
Transport und Logistik
Fahrerunter-stützung an einemContainer-Stapel-kran.
Die automatischeKollisionsvorher-sage unterstütztden Kranführerbei Positions-wechseln undinformiert überHindernisse imFahrweg.
Einfache Abstandskontrolle.
Für simple Bereichsüberwachungen eignet
sich auch die integrierte Funktion ‚Mini-
maler Abstand‘. Sie informiert den Fahrer
bei Erreichen eines Mindestabstands und
signalisiert gleichzeitig, wo dieser nächste
Abstand im Erkennungsfeld liegt.
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Automatisierungslösungen undBereichsüberwachung im Hafen.
Automatische Fahrzeugverfolgung
mit Kollisionsvorhersage.
Eine spezielle Klassifizierung von reflek-
tierenden Objekten dient als Basis für eine
automatische Nachverfolgung von voraus-
fahrenden Fahrzeugen. Dabei wird auf
eine bewährte und hochentwickelte
Algorithmik aus dem Automotive-Bereich
zurückgegriffen. Über verschiedene
Parameter wird beispielsweise der mini-
male oder maximale Abstand zum
vorausfahrenden Fahrzeug eingestellt
oder die Erkennung auf eine bestimmte
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Anordnung von Reflektoren begrenzt.
Eine zusätzliche Kollisionsvorhersage
sorgt dafür, dass Hindernisse zuverlässig
erkannt und zweistufig an die Maschinen-
steuerung gemeldet werden. Störeinflüsse
durch direkte Sonneneinstrahlung oder
andere 3D-Sensorsysteme werden auto-
matisch ausgeblendet beziehungsweise
unterdrückt.
LeistungsfähigesMesssystem:Durch die patentierte PMD-Tech-nologie wird selbst auf unter-schiedlich stark reflektierendenMaterialien eine hohe Repro-duzierbarkeit der Messdatenerreicht. Das eingesetzte Mehr-phasen-Messsystem erkenntdabei sogar Störungen durchstarke Staub- oder Wassernebel-entwicklung.
Robuste Sensorik:Die Schutzarten IP 67 und IP 69Ksowie ein weiter Temperatur-bereich von -40 bis 85 °C sorgenfür einen universellen Einsatz inverschiedenen Applikationen.
Hohe Zuverlässigkeit:Integrierte Selbstdiagnosefunk-tionen vom Sensor bis zur IR-Systembeleuchtung sorgen stetsfür eine umfassende Informationder Maschinensteuerung überden aktuellen Funktionsstatusdes 3D-Sensors. Bei Beschädi-gung, Manipulation oder starkerVerschmutzung kann das Sensor-system rechtzeitig entsprechendeSignale absetzen.
Transport und Logistik
Höhenkontrollefür Tankwagen.
Die integrierteAbstandsfunktion‚Minimaler Ab-stand’ kann gleich-zeitig bis zu 64auswählbarePunkte über demTankwagen über-
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wachen. Damitkann der Fahrerbeispielsweise beider Positionierungdes Tankwagensunter dem Flug-zeugflügel unter-stützt oder bei derAbsenkung desFlügels informiertwerden.
Höhen- und Abstandskontrollenim Flughafenbereich.
Einfache Abstandskontrolle.
Für simple Bereichsüberwachungen eignet
sich auch die integrierte Funktion ‚Mini-
maler Abstand’. Sie informiert den Fahrer
bei Erreichen eines Mindestabstands und
signalisiert gleichzeitig, wo dieser nächste
Abstand im Erkennungsfeld liegt.
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Assistenz für Flug-zeugschlepper.
Durch einfacheÜberwachungeines vorher defi-nierten Bereicheskann der 3D-Sen-sor entweder eine
Positionierhilfe fürFörderbandwagen.
Über 1.000 Einzel-messungen erfas-sen präzise dasUmfeld vor demFörderband. Mitinsgesamt 64„Regions of Inte-rest“ (ROI), alsoeinzelne Bereiche
deren Abständeüberwacht werdensollen, könnenschnell und einfachkundenspezifischeApplikations-lösungen umge-setzt werden.
Endpositionsmel-dung oder sogareine Konturab-bildung des Bug-rades an dieMaschinensteue-rung liefern.
3D-Sensor Typ O3MTechnische Daten
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PMD 3D-Sensor O3M Bestell-Nr.
Mobiler 3D Smart-Sensor O3M151
Zubehör Bestell-Nr.
IR-Systembeleuchtung (850 mm)für mobile 3D-Sensoren O3M950
CAN/RS232-USB Interface CANfox EC2112
Adapterkabel-Set für CANfox EC2114
Bediensoftware für Vision-Sensoren E3D300
U-Halter, passend für Sensor oder Beleuchtung E3M100
Montageset zur Klemmzylindermontage,Ø 14 mm, Edelstahl E3M103
Verbindungstechnik Bestell-Nr.
Verbindungskabel MCI,Verbindung Sensor / Systembeleuchtung
Ethernet, gekreuztes Patchkabel,PVC-Kabel, M12 / RJ45
E3M121
Kabeldose M12, SpannungsversorgungSystembeleuchtung, PUR-Kabel, 4-polig
E3M122
E3M131
E3M132
E11898
E12204
Länge[m]
1
2
2
5
2
E3M123
E3M133
E12205
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20
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Technische Daten
Sensorart
Auflösung Bildpunkte [Pixel]
Öffnungswinkel horizontal x vertikal [°]
Beleuchtung
PMD 3D-Chip
64 x 16
70 x 23
externe Beleuchtungnotwendig
max. Messrate [Hz] 25 / 33 / 50
Anschluss M12-Steckverbindung
Schutzart / Schutzklasse IP 67 / IP 69K, III
Betriebsspannung [V DC] 9...32
Umgebungstemperatur [°C] -40...85
21,01 x 6,16
Kostenfrei direkt zu Ihrem ifm-Service-Center
www.ifm.com/de/o3m
Weiterführende Informationen wie technische Daten,Anwendungsvideo oder Preise finden Sie unter
oder rufen Sie uns an: ifm-Service-Telefon 0800 16 16 16 4
ÜbersichtArbeitsabstand / Bildfeldgröße
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Arbeitsabstand [m]3 5 10 25 35
4,2x1,247 x 2,05
14 x 4,11
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35,01 x 10,27
49,01 x 14,37
Bildfeldgröße [m]
www.ifm.com
ifm-Service-Telefon 0800 16 16 16 4
ifm a
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o. 7
8001
298
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Positionssensoren
Sensoren fürMotion Control
IndustrielleBildverarbeitung
Sicherheitstechnik
Prozesssensoren
Systeme zurZustandsüberwachungvon Maschinen
IndustrielleKommunikation
Identifikationssysteme
Systeme für mobileArbeitsmaschinen
Verbindungstechnik
Übersicht ifm-Produktprogramm:
Zubehör
Über 70 Standorte weltweit –auf einen Blick unter
Deutschland
ifm electronic gmbhVertrieb DeutschlandNiederlassung Nord31135 HildesheimTel. 0 51 21 / 76 67-0Fax 0 51 21 / 76 67 12
ifm electronic gmbhVertrieb DeutschlandNiederlassung Baden-Württ.73230 KirchheimTel. 0 70 21 / 80 86-0Fax 0 70 21 / 80 86 21
ifm electronic gmbhVertrieb DeutschlandNiederlassung West45128 EssenTel. 02 01 / 3 64 75-0Fax 02 01 / 34 13 25
ifm electronic gmbhVertrieb DeutschlandNiederlassung Bayern82178 PuchheimTel. 0 89 / 8 00 91-0Fax 0 89 / 8 00 91 11
ifm electronic gmbhVertrieb DeutschlandNiederlassung Mitte-West58511 LüdenscheidTel. 0 23 51 / 43 01-0Fax 0 23 51 / 43 01 39
ifm electronic gmbhVertrieb DeutschlandNiederlassung Ost07639 TautenhainTel. 03 66 01 / 7 71-0Fax 03 66 01 / 7 71 14
ifm electronic gmbhVertrieb DeutschlandNiederlassung Süd-West64646 HeppenheimTel. 0 62 52 / 79 05-0Fax 0 62 52 / 7 77 57
E-Mail: [email protected]
www.ifm.com