Beckhoff Applicaties:

BAGCHECK - Minder schade en verloren bagage door snelle visionbesturing


BAGCHECK video
Youtube BagCheck video


Vermiste en beschadigde bagage bezorgt vliegmaatschappijen een enorme kostenpost. Volgens publicaties van de internationale branche organisatie voor airlines leed de sector in 2009 hierdoor een verlies van 2,5 miljard dollar, bovenop de enorme verliezen door de recessie. Een behoorlijke verbetering hierin is te verwachten van de 'BAGCHECK', een oplossing gebaseerd op supersnelle besturings- en visiontechniek. De BAGCHECK is een co-innovatie van het Delftse hightech bedrijf QuinTech Engineering Innovations en het Veghelse Vanderlande Industries, wereldmarktleider in bagageafhandelingsystemen.




Het prototype van de BAGCHECK bevindt zich in het Innovatiecentrum van Vanderlande Industries in Veghel. In deze hal worden proeven gedaan met nieuwe bagage-afhandelingsystemen. Jorick Naber, medeoprichter en technisch manager van QuinTech, geeft in het Innovatiecentrum uitleg over de achtergronden. Jorick Naber: "Bagage-afhandelingsystemen zoals Vanderlande Industries die maakt, zijn tegenwoordig onmisbaar om de enorme hoeveelheden bagage snel en correct te kunnen verwerken. Een probleem is echter dat veel werk nog steeds door mensenhanden wordt verricht. En dan gaat het vooral om de scheiding tussen normale koffers die probleemloos via de band gaan en afwijkende bagage waar dat niet mee kan. Iedereen snapt dat je bijvoorbeeld geen paraplu op een transportband moet leggen. Er zijn overgangen van de ene naar de andere band; soms zijn er overgangen naar haaks daaronder liggen banden enzovoorts. Maar er zijn ook tassen met losse hengsels en rugzakken met loshangende linten. Alles wat loszit of uitsteekt kan op een slecht moment ergens aan blijven haken of tussen komen. Er zijn nog meer voorbeelden van bagage die problemen oplevert. Zoals koffers die niet goed sluiten of waar het label met de barcode losraakt. Dan heb je ook nog rollende bagage die niet op een band blijft liggen. Bij het inchecken van de passagier wordt de meest afwijkende bagage er nog wel uitgehaald door een check-in baliemedewerker. Maar hoe gaat het als je moet overstappen? Vaak wordt dan de afwijkende bagage samen met de standaard bagage uit het vliegtuig gehaald en zonder pardon met de grote stroom meegestuurd. Daar gaat het dus mis. Schattingen zeggen dat bij het overstappen 1 op de 50 bagagestukken verkeerd afgehandeld wordt. Dat is natuurlijk niet juist, maar het gebeurt wel. Afwijkende bagage moet je nu eenmaal apart transporteren, bijvoorbeeld in een open tray op de band."

Menselijke waarneming
Het probleem is dus de selectie. En je zou toch denken dat het niet zo moeilijk is om afwijkende bagage er uit te halen? Jorick Naber: "De praktijk zegt iets heel anders. We hebben praktijkproeven gedaan waarin proefpersonen 2000 bagagestukken moesten controleren. Wat blijkt? Bagage waarvan wij zeggen dat die problemen oplevert, wordt in 30% van de gevallen toch doorgelaten. Menselijke waarneming is dus niet betrouwbaar; zeker als het om grote aantallen gaat. Onze oplossing is daarom de BAGCHECK; automatisering, en wel met vision. Trouwens 2000 bagagestukken lijkt veel, maar dat is niet meer dan de inhoud van vier Jumbojets."




Werking BAGCHECK
Hoe werkt de BAGCHECK? Nadat de bagage is gewogen en een label met barcode heeft gekregen, gaat deze over de transportband door naar de BAGCHECK. Daar wordt de bagage gescand, niet op inhoud zoals dat bij de veiligheidscontrole gebeurt, maar op contouren. Jorick Naber: "Om geschikte van ongeschikte bagage te kunnen onderscheiden heb je een 3D-beeld in hoge resolutie nodig van de contouren van de bagage. Dat 3D-beeld wordt geleverd door onze vision-oplossing; een combinatie van een lijnscan-camera en een lichtgordijn. Het lichtgordijn maakt beelden van de zijkant zodat we weten hoe hoog de bagage is. Daarmee weten we ook of het om ronde bagage gaat. Ronde bagage levert problemen op omdat het bij een omhooglopende transportband naar beneden rolt. De lijnscan-camera maakt de beelden van bovenaf. Deze oplossing is beter dan een volumescanner, want die berekent eigenlijk alleen de inhoud en grof de maten van de bagage. Informatie over contouren kun je daar niet mee genereren."

Vision en Belichting
In deze vision-applicatie is belichting essentieel. Jorick Naber: "Heel belangrijk is voldoende contrast in het beeld omdat je anders geen linten en hengsels kunt zien. De BAGCHECK maakt gebruik van zowel belichting van boven als van onderen. De belichting van onderen zorgt er voor dat het contrast optimaal is. De belichting van boven zorgt voor intensiteitsinformatie. Deze lamp is synchroon geschakeld met de lijnscan-camera. Terwijl de bagage de camera passeert, neemt deze 4000 lijnen per seconde op (1 lijn is 1 mm). We hebben het dan ook over 4 MB per beeld. Uiteraard wordt deze hoeveelheid data gecomprimeerd. Maar dankzij de extreme belichting en de hoge resolutie ontstaat een zeer exact beeld. We hebben lang naar de camera gezocht, maar uiteindelijk is het een standaard camera geworden. De configuratie rondom de camera hebben we echter helemaal zelf ontwikkeld. Dat wil zeggen: de behuizing, spiegels en belichting. Zodoende kunnen we deze 'lastige' objecten goed fotograferen."

Synchronisatie
Maar wat zorgt nu voor de synchronisatie van beeldopname en belichting? Jorick Naber: "Voor het snel synchroniseren van camera, licht en transportbanden (middels encoder) gebruiken we een panel-PC van Beckhoff, om precies te zijn een CP6502-0000 met 19" TFT scherm en Intel Core Duo processor. Onze camera communiceert over een 1 gigabit Ethernet-verbinding met de PC en als realtime besturingsnetwerk gebruiken we EtherCAT. We hebben voor het werken met EtherCAT gekozen vanwege de snelheid; geen ander systeem kan dat zo snel, deterministisch en synchroon uitvoeren. De analyse- en beeldverwerkingssoftware hebben we zelf gemaakt in een C# applicatie die communiceert met de realtime besturingssoftware TwinCAT. Daarbij wordt gekeken naar uitstekende delen zoals hengsels, rugzakken met loshangende linten en grepen. Verder wordt gekeken of de tas rechtop staat, of dat hij rond is en wat de maten van het bagagestuk zijn. Al deze elementen bepalen of de bagage door kan. Binnen 1 à 2 seconden wordt die beslissing gemaakt.



Instelbaar
Wat doe je met bagage die tegen elkaar aanligt? "Dat kan voor een beelddetectiesysteem inderdaad een lastig probleem zijn. Wanneer de software het als één bagagestuk beschouwt, zal de lamp op rood gaan. De band stopt en de bagage moet handmatig worden verwerkt. Onze software kan echter twee op elkaar liggende stukken apart beoordelen en ze dus virtueel 'uit elkaar te trekken'. Bestaande systemen kunnen dat niet en zullen de band doen stoppen of beide bagagestukken naar dezelfde vlucht sturen. Ons systeem is eenvoudig instelbaar; we kunnen zelfs onze software trainen om een andere, nieuwe selectie te maken. Zo zijn we goed in staat om de verschillende wensen van luchthavens te verwerken."

Label weg?
Behalve snelheid gaat het bij de keuze voor de Beckhoff PC ook om datacapaciteit. QuinTech heeft namelijk de besturing én de database op deze PC geïntegreerd. Alle data van de foto's van gescande bagagestukken worden in SQL Database opgeslagen. Een belangrijk voordeel daarvan is dat de BAGCHECK ook heel goed kan helpen bij het snel terugvinden van bagage zonder label. Bagage waarvan het label weg is, levert normaal gesproken enorm veel extra werk en kosten op. Een groot deel daarvan komt bij de 'Left luggage' terecht en komt daardoor te laat of niet op de juiste bestemming aan. De BAGCHECK echter kan de foto's van de ingecheckte bagage vergelijken met die van de bagage zonder label en zegt meteen wanneer en waar die bagage is ingecheckt. Dan weet je ook bij welke vlucht het bagagestuk hoort en kun je snel uitvinden van wie die is.

Bevindingen
Wat zijn je bevindingen nu de eerste echte BAGCHECKs in productie zijn? "De ontwikkeling van het prototype was de eerste keer dat we werkten met Beckhoff PC en EtherCAT en TwinCAT. En ik moet zeggen, het werkt fantastisch. We kunnen door eenvoudig programmeren alle I/O snel aansturen. Het is een enorm flexibel systeem. Hierdoor is het ook uitermate geschikt voor de ontwikkeling van nieuwe concepten." En hoe gaat het nu verder? "Heel bemoedigend, op dit moment zijn er dus al vier BAGCHECKss in aanbouw. Die zullen straks worden geïntegreerd in de afhandelingsystemen van Vanderlande Industries op London Heathrow Airport. Als dat allemaal naar tevredenheid werkt, denk ik dat we de sprong naar voren kunnen maken en het kunnen uitrollen naar meerdere grote vliegvelden."

QuinTech Engineering Innovations
QuinTech uit Delft houdt zich bezig met de engineering van nieuwe automatiseringsoplossingen; met een duidelijke focus op bagageafhandeling. Deze Delftse technostarter is expert op het gebied van innovaties in de luchthavenlogistiek en is actief op zowel kleine als grote (inter)nationale luchthavens. QuinTech is een spin-off van de Technische Universiteit Delft.


QuinTech Engineering Innovations, Delft