Introduzione
La navigazione degli AGV (Automated Guided Vehicles) e degli LGV (Laser Guided Vehicles) rappresenta una delle innovazioni più significative nell’automazione industriale. Una delle tecnologie chiave che rendono possibile questa navigazione è la triangolazione laser. In questo articolo, esploreremo in dettaglio come funziona la triangolazione laser, utilizzando esempi di teste laser come SICK NAV350 o Pepperl+Fuchs, e come questa tecnologia interagisce con i target catarifrangenti per garantire una navigazione precisa e affidabile.
Cos’è la Triangolazione
La triangolazione è un metodo di determinazione delle posizioni basato sulla misurazione degli angoli da due punti noti verso un punto sconosciuto. In geometria, se conosciamo la distanza tra due punti di riferimento e gli angoli formati da una linea che congiunge questi punti con un terzo punto, possiamo calcolare la posizione di quest’ultimo. Questo principio viene applicato in molte tecnologie di localizzazione, compresa la navigazione degli AGV.
Esempio di Calcolo Trigonometrico
Immaginiamo di avere due riflettori A e B posti a una distanza nota l’uno dall’altro, e di voler determinare la posizione di un AGV. Se conosciamo gli angoli α\alphaα e β\betaβ tra la linea AGV-A e AGV-B, possiamo usare le equazioni trigonometria di triangolazione per trovare le coordinate dell’AGV:
Dove dAB è la distanza tra i riflettori A e B.
La Navigazione a Dead Reckoning
La navigazione a dead reckoning è una tecnica utilizzata per stimare la posizione di un veicolo basandosi su una posizione iniziale conosciuta, integrata con misurazioni di velocità e direzione nel tempo. Un esempio tipico è l’uso degli encoder delle ruote di trazione per misurare la distanza percorsa e la direzione. Gli encoder forniscono dati sui giri delle ruote, che vengono convertiti in distanza lineare e angoli di rotazione.
Analogia: Navigazione di una Barca
Immagina di navigare una barca su un lago con visibilità ridotta. Inizi da un molo noto e tieni traccia della tua velocità e direzione. Sebbene tu possa stimare la tua posizione, errori accumulati nel tempo (dovuti a correnti, vento, ecc.) possono portare a una deviazione significativa dalla posizione reale. Allo stesso modo, la navigazione a dead reckoning degli AGV è soggetta a errori di accumulo che devono essere corretti.
L’Aiuto della Navigazione Laser al Dead Reckoning
La navigazione laser interviene per correggere gli errori accumulati dalla navigazione a dead reckoning. Utilizzando riflettori posizionati strategicamente lungo il percorso, la testa laser dell’AGV misura le distanze e gli angoli rispetto a questi target, permettendo di correggere la posizione stimata del veicolo. Questo processo è cruciale per mantenere l’AGV sulla giusta traiettoria.
Come Funziona una Testa Laser (es. SICK NAV350)
Una testa laser come la SICK NAV350 emette un raggio laser che viene riflesso dai target catarifrangenti. Il sensore misura il tempo impiegato dal raggio per tornare e l’angolo di riflessione. Questi dati vengono utilizzati per calcolare con precisione la distanza e la posizione relativa del target rispetto all’AGV. Il processo avviene continuamente, permettendo all’AGV di aggiornare la sua posizione in tempo reale.
Fasi di Funzionamento della Testa Laser
- Emissione del Raggio Laser: La testa laser invia un impulso di luce verso il target.
- Riflessione: Il raggio colpisce il catarifrangente e viene riflesso verso la testa laser.
- Misurazione del Tempo di Volo: Il sensore misura il tempo impiegato dal raggio per tornare.
- Calcolo della Distanza: Utilizzando la velocità della luce, viene calcolata la distanza dal target.
- Determinazione dell’Angolo: La testa laser misura l’angolo di riflessione rispetto alla sua posizione.
Determinazione delle Coordinate dei Target Catarifrangenti
Durante l’installazione, è fondamentale determinare con precisione le coordinate dei cilindri catarifrangenti nel layout dell’area. Questo può essere fatto in due modi:
- Utilizzo di un Teodolite: Uno strumento di misurazione di precisione utilizzato per rilevare angoli orizzontali e verticali. Le coordinate dei riflettori vengono determinate e registrate con grande precisione.
- Utilizzo della Testa Laser: Alcune teste laser avanzate possono essere utilizzate anche per mappare l’area durante l’installazione. In questo caso, la testa laser esegue una scansione dell’area per rilevare la posizione dei target, registrandone le coordinate.
Differenze tra LGV e AGV
Gli LGV (Laser Guided Vehicles) sono una sottocategoria degli AGV che utilizzano specificamente la navigazione laser per il loro funzionamento. Mentre gli AGV possono utilizzare varie tecnologie di navigazione (come le bande magnetiche o i percorsi predefiniti), gli LGV si distinguono per la loro precisione e flessibilità derivante dall’uso della triangolazione laser. Questa tecnologia permette agli LGV di navigare in ambienti complessi con cambiamenti dinamici, garantendo sempre un’elevata precisione.
Vantaggi della Navigazione Laser
La navigazione laser offre numerosi vantaggi:
- Alta Precisione: La triangolazione laser permette di correggere continuamente la posizione dell’AGV, riducendo gli errori di navigazione.
- Flessibilità: Gli LGV possono adattarsi facilmente a cambiamenti nell’ambiente di lavoro senza necessità di modificare infrastrutture fisiche come bande magnetiche.
- Affidabilità: La tecnologia è robusta e funziona bene anche in ambienti industriali difficili.
- Efficienza: La continua correzione della traiettoria permette un movimento più fluido e ottimizzato, riducendo i tempi di trasporto e aumentando la produttività.
Differenze tra Navigazione Laser e SLAM
La navigazione laser non deve essere confusa con la tecnologia SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). La SLAM permette ai veicoli di creare una mappa dell’ambiente e localizzarsi all’interno di essa in tempo reale, utilizzando sensori come LIDAR e algoritmi complessi. La navigazione laser degli LGV, invece, si basa su riflettori preinstallati e non crea una mappa dell’ambiente, ma utilizza punti di riferimento noti per determinare la posizione.
Conclusione
La triangolazione laser rappresenta una tecnologia avanzata che potenzia significativamente le capacità di navigazione degli AGV e LGV. Grazie alla precisione e alla flessibilità che offre, la navigazione laser è diventata una scelta preferita in molti ambienti industriali. Comprendere il funzionamento di questa tecnologia e i suoi vantaggi è fondamentale per sfruttare al meglio le potenzialità degli AGV e LGV nella logistica e nella produzione.