simulatie & virtuele commissioning
Over
Bedrijf
CNHPlaats
Zedelgem, BelgieCompetenties
computer visie
digital twin
virtuele commissioning
model based design
landbouwuitrusting en machines
automatiseren van een menselijke taak van een chauffeur van een veldhakselaar
case
De enorme veldhakselaars uit de FR9000-serie van New Holland kunnen maïs, gras en andere gewassen oogsten - met een doorvoersnelheid van meer dan 300 ton per uur - terwijl ze het gewas in stukken van slechts 4 mm snijden. Naast het sturen en handhaven van een optimale snelheid, moeten bestuurders van oogstmachines de gewasstroom naar een aanhanger leiden en het vulniveau controleren. De opdracht om tegelijkertijd te focussen op rij- en vultaken maakt een complexe klus nog moeilijker.
Met het New Holland IntelliFill™-systeem kunnen bestuurders de oogstmachine besturen terwijl ze een aanhanger nauwkeurig vullen, zelfs als het zicht beperkt is.
"Digital Twin-simulatie stelde ons in staat onze algoritmen sneller te debuggen en te optimaliseren en een embedded code te genereren die bij de eerste keer werkte."
Michael Carpentier
Global Product Lead - CNH
uitdaging
Prototypes van vulsystemen op basis van standaard videocamera's bleken ineffectief omdat ze niet nauwkeurig afstanden konden meten, verschillende vormen en afmetingen van aanhangwagens konden detecteren of omgevingscondities zoals stof, fel zonlicht en duisternis konden verwerken.
Hoewel 3D-nabij-infraroodcamera's de afstandsmetingen verbeterden, was het nodig om onder reële omstandigheden te testen en fouten op te sporen tijdens een groot deel van het ontwikkelingswerk aan de oogstmachine. Als gevolg hiervan was de mogelijkheid om snel wijzigingen aan te brengen en het ontwerp vervolgens opnieuw te testen met de daadwerkelijke hardware van cruciaal belang.
oplossing
Het team gebruikte model-based design en digital twins om de ontwikkeling en implementatie van het New Holland IntelliFill™-systeem te versnellen.
1 computer visie & model based design
- Het team verzamelde gegevens van de 3D-camera die op de spuitarm van een oogstmachine was gemonteerd. Ze analyseerden deze puntenwolken en evalueerden 3D-verwerkingstechnieken.
- Kandidaat algoritmes werden geïmplementeerd als componenten van een simulatie controller model. De controller ontvangt 3D-gegevens van de camera en produceert signalen om de zijdelingse beweging van de spuitarm, de richting van de stroom die de spuitmond verlaat, en de hoek van de camera te regelen, evenals visuele en hoorbare waarschuwingen voor de bestuurder.
- Het team definieerde controller statussen, die de architectuur van het systeem managen en de stroom sturen van input data naar output signalen.
2 virtuele simulaties
- Na de ontwikkeling van een basis installatie model voerde het team closed-loop simulaties uit van het vulproces van de trailer.
- Het team heeft het simulatiemodel in het veld verfijnd om het besturingsalgoritme te verbeteren en optimaliseren.
- Simulatie maakte het mogelijk om 'worse-than-real' gevallen te simuleren en daarmee het detectie algoritme extreem robuust te maken.
resultaten
1 development tijd gehalveerd
- Zelfs met een team van ervaren programmeurs zou het zonder model-based design niet mogelijk zijn geweest om het project op tijd af te ronden. Met simulatie en digital twins konden we de software prototypes en testen voordat we hen in gebruik namen.
2 gegenereerde code onmiddellijk operationeel
- Het model dat we uit de virtuele simulatie in onze digital twin hebben gegenereerd, was vanaf de eerste poging operationeel. Tijdens veldtesten presteerde het precies zoals we hadden verwacht.
3 snelle iteraties
- Snelle iteraties van het algoritme model waren mogelijk omdat nieuwe concepten of codes onder alle omstandigheden virtueel konden worden gesimuleerd.
- Met behulp van het simulatiemodel konden veel typische scenario's snel worden geëvalueerd, waarbij een grote verscheidenheid aan trailerafmetingen en -kleuren, gewassoorten, weers- en omgevingsomstandigheden en sensorstoringen aan bod kwamen.
- Het team besteedde daardoor minder tijd aan het oplossen van bugs.
4 industrie innovatie award gewonnen
- Het New Holland IntelliFill™-systeem won een gouden medaille voor technische innovatie op de Agritechnica, de grootste landbouwbeurs van Europa. Deze prijs beloont producten met nieuwe functies die bestaande processen aanzienlijk verbeteren.