Automação no setor fora de estrada: Sensores inteligentes e fusão de sensores abrem caminho para máquinas de trabalho autônomas
A fusão de sensores combina de maneira ideal as medições de vários sensores, proporcionando qualidade superior à que qualquer sensor único pode oferecer sozinho. Esta abordagem já está a ser utilizada em sistemas de assistência ao condutor e na condução autónoma de veículos rodoviários, onde a tolerância a falhas e a precisão são essenciais. Embora ainda seja um campo relativamente novo na agricultura e no setor fora-de-estrada, espera-se que a fusão de sensores faça rapidamente incursões em equipamentos móveis fora-de-estrada, como escavadeiras, escavadeiras e tratores.
De 12 a 18 de novembro, a Systems & Components em Hanover, Alemanha, apresentará a evolução das máquinas móveis, impulsionada pelos rápidos avanços na tecnologia de sensores. Poderosos sistemas de assistência que aliviam o motorista e aumentam a eficiência serão apresentados no recinto de exposições. Trabalhando ao lado dos seus clientes OEM desde o início, os expositores da plataforma B2B, que acontece paralelamente à Agritechnica, estão a desenvolver soluções relevantes para o mercado que vão ao encontro das necessidades de automação dos seus clientes.
A necessidade de tecnologias fiáveis no setor fora de estrada está a crescer rapidamente, com os sensores a desempenhar um papel cada vez mais importante na monitorização e controlo de máquinas móveis utilizadas na agricultura, silvicultura, construção e mineração. No entanto, a escolha dos sensores mais adequados é de crucial importância, uma vez que, em contraste com a automação industrial, existem exigências muito maiores para aplicações móveis. As máquinas agrícolas e de construção devem recolher os seus dados sob condições adversas e fornecer medições fiáveis onde fatores como sujidade, humidade e temperaturas extremas podem afetar os resultados.
Sensores diferentes geralmente medem o mesmo cenário
Sensores inteligentes que não apenas medem, mas também processam dados de forma utilizável, já são amplamente utilizados em veículos comerciais fora de estrada. Quando várias medições do mesmo cenário, por exemplo, o estado de uma cultura no campo, são realizadas utilizando sensores diferentes, os algoritmos de “fusão de sensores” podem combinar e comparar estes dados de diferentes fontes e oferecer recomendações mais fiáveis. Um cenário típico poderia usar um sensor de infravermelho próximo detectando níveis de nitrogênio, uma câmera de luz visível montada que também pode ver a vegetação de um campo e um satélite de infravermelho distante para mapeamento de campo. A combinação das informações do sensor fornece informações mais precisas, robustas e atualizadas do que qualquer abordagem isolada. A fusão de sensores já é empregada em sistemas de assistência ao motorista em automóveis,
Condições adversas, instrumentação robusta
Por exemplo, quando uma unidade debulhadora deve trabalhar continuamente, mantendo-se nivelada em um campo irregular, sensores de inclinação robustos devem detectar desvios laterais e na direção de deslocamento. O driver terá então todas as informações necessárias para corrigir e evitar sobrecargas. Vibrações fortes levam a ruídos de medição – erros na medição de ângulo e posição – e a tarefa dos fornecedores de tecnologia é adaptar os sensores às condições prevalecentes fora de estrada. Sistemas robustos de medição que corrigem sensores de inclinação usando um giroscópio podem bloquear efetivamente tais solavancos.
Os sistemas de sensores para automação móvel são de particular importância para a assistência ao motorista. As funções de assistência atualmente disponíveis são o primeiro passo no caminho para uma máquina móvel autónoma que realiza o seu trabalho de forma automática e sem intervenção manual. Na feira de Sistemas e Componentes, este progresso será refletido na abordagem faseada e orientada pela procura que os fornecedores de tecnologia estão a adotar para o desenvolvimento – começando com funções de alerta no cockpit, passando por sistemas semi-autónomos que apoiam o condutor, até completar a telemática pacotes que aumentam a eficiência das máquinas mesmo em regiões remotas. Engenheiros, desenvolvedores e gerentes de frota poderão encontrar uma caixa de ferramentas completa para quase todas as aplicações de sensores em máquinas móveis em Sistemas e Componentes.
Sistemas de sensores de alta integridade melhoram a segurança de máquinas móveis
Um exemplo particularmente interessante é o radar de alta resolução, operando em torno de 77 GHz, que detecta objetos em movimento e estacionários. O sensor de radar pode monitorar com precisão objetos nas proximidades do veículo e, em combinação com sistemas de assistência, pode ajudar o motorista e alertar sobre possíveis colisões. Soluções como as oferecidas pelo fornecedor de eletrônicos automotivos e fora-de-estrada Hella usam um radar de ondas contínuas modulado em frequência com um campo de visão de 75 graus, que funciona de forma confiável em temperaturas extremas, à noite e em condições de baixa visibilidade, como neblina , chuva ou neve. Um sistema de oito sensores pode fornecer monitoramento de 360 graus dos objetos nas imediações do veículo, medindo com precisão a distância, a velocidade relativa e o ângulo em relação aos objetos.
Os expositores da Systems & Components baseiam-se em um amplo portfólio de tecnologia do setor automotivo, que estão continuamente desenvolvendo para uso fora de estrada, acima de tudo, compatibilidade de 24 Volts e classificação IP69K. Assim, eles fornecem aos OEMs de máquinas móveis um sistema modular prático para aplicações de produção econômicas, com o qual podem projetar seus próprios sistemas de assistência “plug & play”. Além dos sensores de radar, os sistemas que utilizam outros sensores, como ultrassônicos ou câmeras, podem ser configurados de forma flexível e adaptados aos requisitos da aplicação específica. Um sistema de sensor simples pode apenas detectar obstáculos e medir sua distância, enquanto soluções de última geração combinam radares com câmeras, levando a uma localização de objetos e confiabilidade de detecção muito melhoradas.
Interpretação detalhada do ambiente
Ao “fundir” os dados de diferentes sensores, as vantagens das diferentes tecnologias de medição podem ser combinadas de forma otimizada, aumentando assim o potencial das funções de assistência e segurança. Poderosos algoritmos de “fusão de dados” que utilizam cada vez mais inteligência artificial, permitem a interpretação dos dados do sensor, fornecendo uma representação detalhada do ambiente ao redor do veículo. Em soluções avançadas de sistemas de direção, a fusão de sensores facilita a operação autônoma no campo, como agricultura de precisão com reconhecimento moderno de fileiras de plantas ou controle preciso de seções. Utilizando GPS, as máquinas seguem rotas específicas com alta precisão, reduzindo sobreposições e o uso excessivo associado de pesticidas ou fertilizantes.
Detecção de objetos, medição de distância e prevenção de colisões, a Bosch usa uma combinação de sensores ultrassônicos e de radar em sua oferta “Off-Highway Surround Sensing”. A combinação da tecnologia ultrassônica, otimizada para aplicações de curto alcance, com sistemas de radar para monitoramento de campos próximos e distantes pode ser usada para alerta e prevenção de colisões, bem como para controle de distância, por exemplo, com barras de pulverização ou colheita de uvas. O sistema garante que a distância ideal entre a máquina de colheita e as vinhas seja mantida. Utilizando uma localização precisa, o sistema não só avisa o motorista sobre uma possível colisão, mas também fornece a distância e posição exata de outros objetos, facilitando, por exemplo, a condução de duas máquinas em paralelo.
Equipado para as tendências de amanhã
Embora provavelmente demore alguns anos até que as máquinas de condução autónoma dominem os estaleiros de construção e os campos agrícolas, a rede e a digitalização já estão a chegar aos setores fora de estrada. Os sensores deixam claro o que está acontecendo dentro e ao redor das máquinas e permitem que os motoristas otimizem suas máquinas e evitem sobrecarga. De 12 a 18 de novembro, a Systems & Components apresentará uma ampla gama de soluções para medir todos os aspectos dos processos agrícolas que prepararão os veículos comerciais para os requisitos de automação de amanhã.
