3D ToF相機(jī)于物流倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3D ToF智能相機(jī)能藉助飛時(shí)測(cè)距（Time of Flight；ToF）技術(shù)，在物流倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)精準(zhǔn)判斷貨物的擺放位置、方位、距離、角度等資料，確保人員、貨物與無(wú)人搬運(yùn)車移動(dòng)順暢，加速物流倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)自動(dòng)化。
2020年全球疫情爆發(fā)，隔離政策改變?nèi)藗兊南M(fèi)模式與型態(tài)，導(dǎo)致電商與物流倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)出現(xiàn)爆炸性成長(zhǎng)；于此同時(shí)，人員移動(dòng)的管制，也間接造成人力不足產(chǎn)生缺工問(wèn)題，加速物流倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)程，進(jìn)而大量導(dǎo)入無(wú)人搬運(yùn)車AGV（Automated Guided Vehicle）／AMR（Autonomous Mobile Robots），加以提升整體營(yíng)運(yùn)效率。
而如何精準(zhǔn)判斷貨物擺放位置、偵測(cè)物體方位、距離、角度，提升倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸效率，同時(shí)確保人員、貨物與AGV/AMR在倉(cāng)庫(kù)中移動(dòng)順暢，避免碰撞導(dǎo)致意外發(fā)生，更是物流與倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)自動(dòng)化的重要課題。

物流倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)現(xiàn)行避障方案與其限制
一般的物流倉(cāng)儲(chǔ)空間中，往往同時(shí)存放多樣的原物料、零件與成品，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)也擺放不同種類、形式各異的棧板、貨架式儲(chǔ)運(yùn)箱，以及不同高度的貨架。復(fù)雜的空間環(huán)境、AGV/AMR的運(yùn)行以及與現(xiàn)場(chǎng)人員的行為，讓業(yè)者在進(jìn)行物流倉(cāng)儲(chǔ)管理時(shí)需考慮更多的動(dòng)態(tài)變化。
如何有效運(yùn)用科技協(xié)助人員與AGV/AMR避開(kāi)障礙物，維持場(chǎng)域運(yùn)作順暢，是物流倉(cāng)儲(chǔ)空間管理的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)障礙物檢測(cè)、主動(dòng)避障、防碰撞，現(xiàn)多采用磁條（magnetic tap）導(dǎo)引、雷射（laser scanner）、光達(dá)（LiDAR）、超音波（ultra-sonic）等技術(shù)，但由于倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)域的特殊環(huán)境條件，使上述技術(shù)在投入避障方案時(shí)依然有其限制；而傳統(tǒng)視覺(jué)系統(tǒng)則需要搭配其他深度測(cè)距工具，架構(gòu)復(fù)雜無(wú)法簡(jiǎn)化，安裝在自動(dòng)叉車上也需要更多空間，實(shí)用也較為困難。

3D ToF智能相機(jī)技術(shù)與特色
針對(duì)前述行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的痛點(diǎn)，可透過(guò)深度感測(cè)技術(shù)產(chǎn)生3D影像，特別是飛時(shí)測(cè)距（Time of Flight；ToF）技術(shù)。其技術(shù)原理，是透過(guò)發(fā)射、接收紅外光譜中的特定頻率光，記錄其光從物體反射的時(shí)間與速度，藉此計(jì)算距離。有別于一般工業(yè)相機(jī)，3D ToF智能相機(jī)是由紅外線發(fā)射器、光學(xué)鏡頭、深度感光組件與運(yùn)算控制系統(tǒng)所組成，光機(jī)一體式設(shè)計(jì)節(jié)省空間、易于安裝，適合對(duì)安裝空間有高度限制要求的應(yīng)用。
臺(tái)達(dá)3D ToF智能相機(jī)DMV-T系列（圖1）采用Sony DepthSense感光組件，拍攝距離可達(dá)6公尺，提供每秒60張廣角高速動(dòng)態(tài)取像，并可在極短的時(shí)間內(nèi)接收與更新3D影像信息。內(nèi)建高效低耗能ARM處理器，可于相機(jī)中先進(jìn)行部分圖像運(yùn)算，并以0.1秒的速度提供偏移校正與補(bǔ)償。該系列支持GenICam通用標(biāo)準(zhǔn)接口，用戶未來(lái)若有擴(kuò)充整合需求時(shí)將更具兼容性與彈性。

 
圖1 : 臺(tái)達(dá)3D ToF智能相機(jī) DMV-T系列適用于距離偵測(cè)與避障

軟硬整合實(shí)踐倉(cāng)儲(chǔ)管理自動(dòng)化與智能化
在物流倉(cāng)儲(chǔ)實(shí)務(wù)上，自動(dòng)叉車在搬運(yùn)時(shí)順暢不停頓，是提高效率的重要指標(biāo)。臺(tái)達(dá)自主開(kāi)發(fā)的視覺(jué)軟件DIAVision，內(nèi)建視覺(jué)函式庫(kù)，支持多種架構(gòu)模式，與DMV-T系列搭配使用，可進(jìn)行進(jìn)階之量測(cè)、定位、檢測(cè)、辨識(shí)比對(duì)等多種工作。
圖2、圖3顯示DMV-T安裝于自動(dòng)叉車時(shí)，可藉由高速取像測(cè)距，取得棧板或貨架XYZ坐標(biāo)與中心位置，透過(guò)DIAVision軟件辨識(shí)叉取面與自動(dòng)叉車相對(duì)的角度差，及時(shí)補(bǔ)正自動(dòng)叉車叉取面位置，并引導(dǎo)自動(dòng)叉車到棧板前方，補(bǔ)正兩者相對(duì)位置與高度，完成取料動(dòng)作，達(dá)到動(dòng)態(tài)拍攝、實(shí)時(shí)引導(dǎo)補(bǔ)正之運(yùn)作。


 
圖2 : 多棧板點(diǎn)云圖。未使用堆棧存放的棧板因?yàn)槌叽缗c材質(zhì)各異，位置偏移，每層皆有不同視覺(jué)特征，透過(guò)DMV-T搭配DIAVision取像辨識(shí)，讓叉車升高至正確位置。

 
圖3 : 貨架點(diǎn)云圖。DMV-T系列清晰成像可加速DIAVision判斷貨物的有無(wú)、深度、位置偏移，快速校正叉車跟貨架的相對(duì)位置，保障取放對(duì)象順暢。

自動(dòng)叉車行進(jìn)間若遇到人員或是障礙物，可透過(guò)DMV-T內(nèi)建的處理器搭配DIAVision預(yù)先設(shè)定的避障區(qū)域，實(shí)時(shí)比對(duì)與檢測(cè)辨識(shí)，適時(shí)讓自動(dòng)叉車減速，做到主動(dòng)避障。如圖4、圖5所示。

 
圖4 : DMV-T系列可搭配DIAVision，在6公尺范圍內(nèi)設(shè)定避障區(qū)域，進(jìn)行自動(dòng)避障檢測(cè)。


 
圖5 : 一旦DMV-T在設(shè)定距離內(nèi)發(fā)現(xiàn)障礙，即可觸發(fā)警報(bào)，AGV亦會(huì)減速或停止，待障礙離開(kāi)或排除后再恢復(fù)正常運(yùn)作。

DIAVision操作接口友善且直覺(jué)，讓倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)操作人員無(wú)須具備程序編輯能力，即可透過(guò)拖放（drag & drop）的方式輕松編輯流程運(yùn)行時(shí)之用戶畫面，并可透過(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程管理、記錄與分析各項(xiàng)運(yùn)行狀況，強(qiáng)化管理效率。DIAVision支持第三方程式整合開(kāi)發(fā)，可讓使用者加入自行開(kāi)發(fā)的應(yīng)用項(xiàng)目，符合個(gè)別使用需求。
臺(tái)達(dá)3D ToF智能相機(jī)DMV-T系列采用標(biāo)準(zhǔn)化通訊接口，能降低系統(tǒng)整合的門坎，易于快速導(dǎo)入與優(yōu)化；強(qiáng)大的運(yùn)算校正能力搭配DIAVision軟件可適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景；還可透過(guò)深度學(xué)習(xí)累積影像信息，使量測(cè)定位更精準(zhǔn)，提升整體方案的價(jià)值與效率，真正實(shí)現(xiàn)物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)自動(dòng)化的目標(biāo)。