Intelligente Torsteuerung

AI Embedded Software Hardware Innovation

In Industriehallen werden Tore oft vollständig geöffnet, unabhängig von den tatsächlichen Torbenutzern (Personen, Fahrzeug). Dadurch entweicht mehr Luft als nötig aus der Halle. Dies verursacht sowohl unnötige Energiekosten als auch unangenehme Arbeitsbedingungen. Durch eine intelligente Überwachung der Torumgebung kann die Toröffnung an die Situation angepasst werden, je nachdem, welches Objekt sich dem Tor nähert: das fördert die Produktivität, spart Heizenergie und erhöht den Arbeitskomfort.

  • Ausgangslage

    In industriellen Umgebungen verursachen geöffnete Tore erhebliche Energieverluste durch Lufteintritt. Es besteht ein klarer Bedarf an intelligenten Industrietoröffnern, um die Luftströme bei jedem Öffnen des Tors zu minimieren.

  • Lösung SCS

    In einem gemeinsamen Projekt entwickelte SCS Hyperion 3D: ein stereoskopisches System, welches
    – die 3D-Szenerie um Industrietore «versteht»
    – Tore so hoch wie nötig öffnet / so schnell wie möglich schliesst
    – Tore bei Querverkehr nicht öffnet
    – sich bei der Installation selbst kalibriert

  • Mehrwert

    Eine automatische und adaptive Toröffnung für jedes vorbeifahrende Fahrzeug oder jede Person verhindert unnötige Toröffnungen durch Ausblenden des Querverkehrs. Das spart Energie und Kosten.

Projekteinblicke

Hyperion 3D: intelligenter Toröffner
Hyperion 3D: intelligenter Toröffner
Höhenadaptive Torsteuerung ...
Höhenadaptive Torsteuerung …
Minimierter Wärmeverlust durch adaptive Toröffnung
Minimierter Wärmeverlust durch adaptive Toröffnung

Industrielle Erfordernisse

In Industriehallen werden Tore oft vollständig geöffnet, unabhängig von den tatsächlichen Torbenutzern (Personen, Fahrzeug). Dadurch entweicht mehr Luft als nötig aus der Halle. Dies verursacht sowohl unnötige Energiekosten als auch unangenehme Arbeitsbedingungen.
Durch eine intelligente Überwachung der Torumgebung kann die Toröffnung an die Situation angepasst werden, je nachdem, welches Objekt sich dem Tor nähert: das fördert die Produktivität, spart Heizenergie und erhöht den Arbeitskomfort.

Lösung

Gemeinsam mit Bircher Smart Access (https://smartaccess.bircher.com/de/) haben wir Hyperion 3D entwickelt: ein stereobasiertes, intelligentes Bildverarbeitungssystem, das Objekte in der Umgebung von Industrietoren dreidimensional vermisst, klassifiziert und verfolgt. Durch die präzise Überwachung von Grösse, Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung und Art der Objekte kann das Tor automatisch zum richtigen Zeitpunkt und bis zur angemessenen Höhe für jedes vorbeifahrende Fahrzeug oder jede Person geöffnet und geschlossen werden.
Um beide Seiten eines Tors zu überwachen, können zwei separate Stereosensoren kombiniert werden. Bei der Montage sind die Stereosensoren innerhalb weniger Minuten selbstkalibrierend, so dass die Installation Plug&Play ist.

Schlüsseltechnologien

Stereoskopische Bildverarbeitung gewährleistet eine genaue, robuste Echtzeit- und wirtschaftliche Objekterkennung in 3D.
Hyperion 3D integriert zwei synchronisierte CMOS-Kameras mit Fischaugenoptik zur Erfassung eines grossen Torbereichs, einen Embedded-Linux-Computer mit Bluetooth-Low-Energy Schnittstelle zur Kommunikation mit den Torhöhensensor und zur Konfiguration des Sensors über eine mobile App, sowie eine Ethernet-Schnittstelle zur Kommunikation mit seinem Zusatzsensor auf der andern Torseite zur beidseitigen Torüberwachung.
Eine weitere Schlüsselkomponente ist der Stereo-Vision-Algorithmus: Er lernt dynamisch den 3D-Hintergrundraum, erkennt Größe, Geschwindigkeit, Richtung und Entfernung sich nähernder Objekte in Echtzeit und unterscheidet mittels maschineller Lernverfahren zwischen Autos, Gabelstaplern, LKWs und Personen. Der Stereovision-Algorithmus blendet auch Umwelteinflüsse aus, z. B. starke Lichteinstrahlung, Schattenwurf, Regen oder Schneefall.

Besondere Herausforderung

Eine besondere Herausforderung in diesem Projekt ist das automatisierte Testen jeglicher Komponenten (Hardware, Software, Sensoren) sowie dem geforderten Torverhalten in der Realität. Mit einem speziellen Testsetup und einem umfangreichen Set an Referenzaufnahmen konnte sichergestellt werden, dass das System zuverlässig funktioniert.

Zusammenfassung

In diesem gemeinsamen Entwicklungsprojekt trug SCS mit dem Systemdesign, der Entwicklung der elektro-optischen Hardware, der eingebetteten Software, der Bildverarbeitung und der Kalibrierungssoftware bei. Der gemeinsam entwickelte stereoskopische Sensor Hyperion 3D minimiert die Anzahl, Höhe und Dauer von Industrietoröffnungen und reduziert die Anzahl der unerwünschten Toröffnungen durch Querverkehrsmaskierung. Dadurch können Kunden erhebliche Mengen an Energie und damit verbundene Kosten einsparen. Hyperion 3D ist seit 2019 kommerziell verfügbar.

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