إتش آي آر آي آي سي بي إس: تمكين شاحنات الحاويات في الرصيف من الركن بدقة أعلى من السائقين المخضرمين.

نظرة عامة على النظام والخلفية التقنية

بصفته الناقل الأساسي لمناولة الحاويات وإعادة شحنها، فإن دقة وفعالية وضعية الرسو على الرصيف تؤثر مباشرةً على الإيقاع التشغيلي العام للميناء، وسلامة المناولة، وقدرته الاستيعابية. تعتمد أنظمة التوجيه التقليدية بشكل رئيسي على الأوامر اليدوية والعلامات الأرضية والجوية، دون الحاجة إلى معدات استشعار معقدة؛ غير أنها تعاني من ضعف الدقة واعتماد كبير على خبرة المشغلين. يضطر السائقون إلى تعديل محاذاتهم مرارًا وتكرارًا، كما يتعين على المشرفين التواجد طوال العملية، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف العمالة وخسائر كبيرة في الكفاءة نتيجة الإرهاق واعتماد الخبرة. ونتيجة لذلك، تصبح المدة اللازمة لمناولة حاوية واحدة طويلة جدًا.

لقد حسّنت الحلول اللاحقة المعتمدة على المستشعرات، مثل الماسحات الضوئية الليزرية، دقة المحاذاة؛ غير أنّها تبقى عرضة للتداخل الناجم عن الضباب والمطر والغبار في البيئات الخارجية المعقدة للموانئ. وعندما تتلوث أجهزة البصريات الليزرية، تتدهور دقة الكشف بشكل ملحوظ. فضلاً عن ذلك، تُعدّ هذه الأنظمة باهظة التكلفة، ذات عمر خدمة محدود، وتتطلب نفقات صيانة مرتفعة، مما يجعل تنفيذها على نطاق واسع أمراً شاقاً.

01 الفرص في التطور التكنولوجي
مع تطور قوة الحوسبة وانتشار تقنيات البيانات الضخمة على نطاق واسع، حقق التعلم العميق—وخاصة الشبكات العصبية الالتفافية (CNN)—إنجازات كبيرة في مجال التعرف على الصور. وبالمقارنة مع الأساليب التقليدية، يلغي التعلم العميق الحاجة إلى الهندسة اليدوية للميزات، ويستطيع تعلّم أنماط البيانات بشكل تكيفي، مما يوفّر نهجًا جديدًا لمعالجة المشكلات المعقدة غير الخطية في سياقات الأتمتة الصناعية. وقد واكبت شركة HIRI FUTURE هذا التوجّه التكنولوجي من خلال دمج الإدراك البصري مع الشبكات العصبية، فأطلقت نظام تحديد المواقع الذكي للهيكل (ICPS) بهدف معالجة أوجه القصور في الحلول التقليدية من حيث الدقة والكفاءة ومستوى الذكاء.

تعريف بنظام تحديد موضع الهيكل الذكي
يُعد نظام تحديد موضع الشاسيه الذكي (ICPS) من HIRI FUTURE نظامًا ذكيًا للقيادة يعتمد على الرؤية، حيث يستخدم كاميرات عالية الدقة لالتقاط لقطات في الوقت الفعلي لمسار التشغيل. ومن خلال الاستفادة من عمليات التحقق المتقابلة المتكررة بين كاميرتين ودمج نماذج التعلم العميق، يقوم النظام بسرعة باكتشاف الحاويات وإطارات الشاسيه، وتحديد مواقع المكوّنات الحيوية، وتوجيه السائقين إلى مواضع الإرساء الدقيقة عبر شاشات صناعية وتنبيهات صوتية.

يتمتع نظام ICPS بمزايا أساسية:

متانة عالية: تم جمع وتوثيق أكثر من 100,000 عينة بيانات، تغطي ظروفًا صعبة مثل تباين الإضاءة، والاختفاء الجزئي، والمشاهد الليلية، والأمطار، والضباب، والثلوج، مما يضمن أداءً مستقرًا للنموذج.

الأداء في الوقت الفعلي: التعرّف على إطار واحد بسرعة تصل إلى 40 مللي ثانية، مع دعم التشغيل المستمر على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.

التوافق مع مركبات متعددة: يدعم مجموعة متنوعة من أنواع المركبات، بما في ذلك ناقلات المكوك الداخلية، وناقلات المكوك الخارجية، وناقلات المكوك غير المأهولة، ومركبات النقل الذاتي (IGVs)، ومركبات النقل الآلي (AGVs)، وغير ذلك.

الميزات المتقدمة: يدعم الكشف عن التماس بين الحاويتين وتحديد ارتفاع الحاوية، ويُصدر إشارات حماية TTDS استنادًا إلى أبعاد الموزع، كما يمكنه حساب الموقع المستهدف للعربة ووضعية العربة الناقلة للحاويات.

عمليات الأتمتة على جانب البر: اكتشاف أنواع الحاويات المختلفة

يدعم التوجيه في الوقت الفعلي والتوجيه الثانوي لإعادة تموضع الرافعات في الساحات.

02 من أين تأتي الدقة بمستوى السنتيمتر؟

— الكشف عن تقنية الإدراك المكاني من ICPS

2.1 تحديات الصناعة: لماذا لا تستطيع الكاميرات العادية تحقيق دقة بمستوى السنتيمتر؟

تشويه العدسات واسعة الزاوية: لتغطية مساحة واسعة من الطريق التشغيلي، غالبًا ما تُزوَّد الكاميرات بعدسات واسعة الزاوية، مما قد يؤدي إلى تشويه الصورة عند الحواف (تشويه على شكل برميل أو تشويه على شكل وسادة)، مما ينجم عنه أخطاء في القياس المباشر تصل إلى بضع عشرات من السنتيمترات.

القيود المتأصلة في القياس الأحادي: يفتقر إلى معلومات العمق، كما تعتمد الطرق التقليدية على افتراضات المستوى الأرضي أو على المعايرة اليدوية، مما يجعلها صعبة التكيّف مع أنواع المركبات المختلفة وارتفاعات صناديق الشحن.

يمكن أن تؤدي التداخلات البيئية—مثل التغيرات في الإضاءة، والأمطار والضباب، وظروف الليل، والانعكاسات الناجمة عن حاويات الشحن—إلى انحراف في أداء تحديد المواقع لدى خوارزميات الرؤية الحاسوبية التقليدية.

لمعالجة هذه المسائل، لا يجوز الاعتماد فقط على إضافة طبقات نموذجية إضافية؛ بل يلزم وجود سلسلة متكاملة من تقنيات الإدراك المكاني. وقد قسّمت HIRI FUTURE هذه السلسلة إلى ثلاث خطوات أساسية قابلة للتنفيذ الهندسي.

2.2 خارطة الطريق التكنولوجية الأساسية: من «الرؤية» إلى «القياس الدقيق»

الخطوة الأولى: رسم المرجع المكاني — وضع «شبكة الإحداثيات»

تؤدي العدسات واسعة الزاوية إلى انحناء حواف الصورة، وقد تُسفر القياسات المباشرة عن أخطاء تصل إلى بضع عشرات من السنتيمترات. يطبّق النظام أولاً خوارزمية لتصحيح التشويه بهدف «استقامة» حواف الحاوية وهيكل إطار المركبة التي تبدو معوجة في الصورة — رغم أنها ينبغي أن تكون مستقيمة — مما يعيد إرساء العلاقات الهندسية الحقيقية في العالم الواقعي. ثم يُنشئ نظاماً للتحويل من إحداثيات البكسل إلى نظام إحداثيات افتراضي موحَّد، ليضع فعلياً «شبكة إحداثيات بدقة سنتيمترية» على الصورة، بما يضمن أن تستند جميع القياسات اللاحقة إلى مرجع فيزيائي دقيق.

الخطوة الثانية: استخراج المعلومات الدلالية — فهم «من هو من»

يستخدم النظام نماذج التعلم العميق للكشف عن أهداف مثل شاحنات الحاويات، والمقطورات، والحاويات، وقوالب الزوايا، ولوحات التوجيه، كما يستخرج خصائصها الدلالية (النوع، النقاط الرئيسية، وقيود الأبعاد القياسية). يشبه ذلك إعطاء تعليمات للحاسوب: أيّ كائن في الصورة هو هيكل، وأيّ كائن حاوية، وأيّ كائن قطعة زاوية. ومن خلال الاستفادة من المعرفة السابقة—مثل المسافة القياسية بين قطع الزوايا—كقيود قوية للحساب الهندسي، يحقق النظام انتقالًا من «رؤية البكسلات» إلى «فهم المشهد».

الخطوة الثالثة: إدراك المعلومات المكانية — حساب «مقدار الانحراف ومكان التوقف»

بالاستناد إلى «شبكة الإحداثيات» و«التسميات الدلالية»، يختار النظام بشكل ديناميكي المستوى المرجعي الأمثل—مثل مستوى المقطورة أو السطح العلوي للحاوية—استنادًا إلى الفئة المستهدفة. وباستخدام نظام إحداثيات معدات البوجي كمرجع، يُطبّق تحويل هوموغرافي لتحويل إحداثيات بكسل كل هدف إلى إحداثيات على مستوى افتراضي ثنائي الأبعاد. وفي النهاية، يُخرِج النظام الموقع الدقيق وزاوية الاتجاه لكل هدف، إلى جانب مقاييس رئيسية مثل انحراف حافة الإطار وعرض فجوة الوصل بين الصناديق.

بالإضافة إلى الخوارزميات الأساسية الثلاث المذكورة أعلاه، يضمّ نظام ICPS العديد من إجراءات الحماية على مستوى الهندسة في تطبيقاته الإنتاجية:

2.3 حلول هيري
التحقق من تكرار الكاميرات ثنائية العين

من خلال اعتماد حل كاميرا مزدوجة عالية الدقة، حيث تقوم كل كamera بإجراء عملية كشف مستقلة وتتبادل في الوقت نفسه معلومات تكميلية من منظورين مختلفين، يضمن النظام استمرار صلاحية استخدام بث الكاميرات حتى في حال تعرض إحداها لتدخل بيئي، مما يعزز الأداء الموثوق للنظام.

تصحيح صورة الكاميرا

من خلال تقدير معاملات نموذج التشويه باستخدام خوارزمية المعايرة، نقوم بـ«تصحيح» مقاطع الخطوط التي تبدو منحنية في صورة الكاميرا لكنها مستقيمة في العالم الحقيقي، مما يُصحّح التشويه الناجم عن العدسات واسعة الزاوية ويضمن دقة التعيين بين إحداثيات الصورة وإحداثيات العالم الحقيقي.

localized النموذج من الطرف إلى الطرف

من إدخال الصورة إلى التعرّف الدقيق على المهمة المستهدفة، يشمل هذا المسار استحواذًا لتدفقات الكاميرا، وتصحيح الصور، واكتشاف الأجسام، وحساب الإحداثيات المكانية، مما يحقق ضبطًا للخطأ على مستوى البكسل.

تحويل البيانات المكانية

من خلال دمج نتائج تصحيح الكاميرا مع نتائج كشف الهدف، وإدماج معلومات إشارات PLC، نقوم بحساب الإحداثيات المستوية لمركبة الرافعة الرئيسية واتجاهات العربة المتحركة، وتقدير الموقع الفيزيائي الحقيقي لشاحنة الحاويات وزاوية الانحراف المقابلة لها، كما نقوم، عبر مطابقة المهام، بحساب موضع حافة مقطورة شاحنة الحاويات، ومواقع زوايا الحاوية، وعرض فواصل الحاوية.

إن هذا النهج التقني بالذات—«وضع شبكة إحداثيات → لصق التسميات → حساب المواقع»—بالاقتران مع التكرار الثنائي للعين وتطبيق إجراء متكامل من البداية إلى النهاية، هو ما يمكّن نظام ICPS من الحفاظ على دقة ثابتة في تحديد المواقع بمستوى السنتيمترات، حتى في البيئة المعقدة للميناء.

03 ما وراء التموقع: عرض عملي للكفاءة في نظام HIRI ICPS

توجيه شاحنات الحاويات التقليدية داخل المنشأة: يمكن للسائقين الركن بدقة وفي خطوة واحدة بفضل الشاشة الصناعية والتعليمات الصوتية، مما يلغي الحاجة إلى التوجيه المباشر في الموقع.

توجيه الشاحنات: يدعم التوجيه في الوقت الفعلي والتوجيه الثانوي لشاحنات الحاويات الخارجية (القطر الخارجي)، ويتوافق مع جميع أنواع تكوينات الحاويات.

إرشادات لمركبات الانتقال ذاتية القيادة/أنظمة التوجيه الذاتي: إخراج مباشرةً وضعية مساحة الوقوف المستهدفة لتحكم الحلقة المغلقة بواسطة نظام القيادة الذاتية.

كشف الفجوة بين حاويتين + حماية TTDS: يكتشف عرض الفجوة بين حاويتين، ويحدد الحاويات المرتفعة أو المنخفضة، ويتولى التنسيق مع الموزع لمنع الاصطدامات.

حساب موضع الهدف لعربة النقل: حساب مسبق لموضع المحاذاة الأمثل لعربة نشر البضائع بهدف تحسين كفاءة التشغيل.

04 اجعل كل توقف أكثر استرخاءً

يستبدل نظام تحديد موضع الهيكل الذكي (ICPS) من HIRI FUTURE الحلول التقليدية المعتمدة على الليزر والحلول اليدوية بـ«الإدراك البصري + الحوسبة المكانية»، مما يحقق دقة في التحديد تصل إلى مستوى السنتيمترات باستخدام أجهزة بسيطة للغاية، مع توفير مزايا مثل انخفاض تكاليف النشر، وعالية المتانة البيئية، والتوافق مع أنواع متعددة من المركبات. ومع ازدياد زخم التوجه نحو الأرصفة الذكية وغير المأهولة، سيواصل النظام تطوره من خلال توسيع قاعدة بياناته لتشمل الظروف الجوية القاسية، ودمج تكامل المستشعرات المتعددة بما في ذلك رادار الموجات المليمترية، وتوسيع نطاق تطبيقاته من توجيه الهيكل إلى الرصّ الآلي للحاويات في ساحة الرصّ، وإلى النقل الأفقي الكامل غير المأهول والجدولة الشاملة، بما يسهم في تمكين الموانئ من تحقيق أتمتة شاملة لعملياتها من البداية إلى النهاية.