Caterpillar incorpora tecnología de radar con su actual sistema basado en cámaras

Por Mark Richards

Caterpillar ha desarrollado el Sistema Integrado de Detección de Objetos, un sistema de detección de objetos a baja velocidad para camiones de transporte mineros. La detección de objetos es un sistema que ayuda al operador del camión a darse cuenta de lo que lo rodea. El sistema consta de una pantalla en colores sensible al tacto, un radar de corto-medio alcance, cámaras, arneses e implementos de montaje. Está integrado dentro del Sistema de Visión de Área de Trabajo (WAVS).

Recientemente, Caterpillar realizó una investigación que reveló interesante información acerca de sus clientes y de las colisiones en faena. “Hemos encuestado a clientes, y cuando miramos la seguridad en faenas mineras, encontramos que la detección de objetos a baja velocidad es de gran importancia en su lista de prioridades,” dijo Mark Richards, supervisor de marketing de camiones mineros grandes de Caterpillar. “La investigación también mostró que el 79% de las colisiones en faenas mineras involucran a camiones grandes. Eso no es una sorpresa, considerando que la flota de camiones representa la mayor parte de los vehículos en faena, y tienden a desplazarse más que los bulldozers o que los cargadores.” Del total de las colisiones de camiones, un 59% involucran otra pieza de equipo móvil, un 38% son objetos inmóviles, y un 3% son personas, explicó Richards. La mayoría de la gente en faenas mineras normalmente está en vehículos, así que es raro que una persona esté de pie en el camino de un camión.

A menudo, las colisiones de camiones grandes no resultan en daños severos, a menos que sean a altas velocidades. “Es importante hacer notar que [en la mayoría de las colisiones] el 69% son a velocidades bajas alrededor de las palas,” dijo Richards. “Nuestro sistema de detección de objetos a baja velocidad está diseñado para cubrir la gran mayoría de los incidentes—colisiones con objetos, aparte de personas, y a velocidades bajas.”

El sistema WAVS de Caterpillar, un sistema con tres cámaras montadas en el camión, está disponible desde hace varios años. El Sistema Integrado de Detección de Objetos es una evolución de aquel sistema. El radar alerta al operador de objetos in su camino, y la visibilidad alrededor del camión ha sido mejorada agregando una cuarta cámara. La pantalla está integrada con los controles del camión. “Los sistemas anteriores, o sistema de post-venta, no siempre trabajaban con el camión como a uno le gustaría,” dijo Richards. “Toma tiempo integrar tecnología como esta al sistema de la maquina, pero creemos que tendremos un mejor producto porque nos hemos tomado el tiempo para hacerlo correctamente.”

Un Nivel Extra de Confianza
Cualquiera que haya pasado algún tiempo alrededor de camiones grandes puede apreciar fácilmente que estos tienen puntos ciegos. Sin importar la fabricación o el modelo, ninguno de ellos tiene gran visibilidad hacia todas las esquinas del camión—esa es la naturaleza de los equipos mineros grandes. En el rajo, los camiones normalmente se topan con vehículos de diferentes tamaños. En las minas se ha experimentado con todo tipo de métodos (pértigas, balizas, etc.) para agregar visibilidad a los vehículos pequeños que operan ente los camiones.

Uno podría, sin embargo, ver con qué facilidad un chofer de camión podría pasar por alto vehículos más pequeños en su área inmediata de influencia. El nuevo Sistema Integrado de Detección de Objetos CAT alerta al operador en esas circunstancias. “Cuando decimos que es un sistema de baja velocidad, lo que realmente queremos decir es que se trata de un sistema de detección a corta distancia,” dijo Richards. “Solamente detecta objetos hasta una distancia de alrededor de 20 metros y luego cambia y vuelve al sistema de cámaras.”

Cuando el operador mira los controles, puede observar una vista de cámara (izquierda) y la proyección del radar (derecha). Una luz verde en la esquina inferior izquierda indica que el sistema está totalmente operativo. Una luz roja o una luz amarilla parpadeante indicarían lo contrario. El sistema se activa automáticamente cuando el operador arranca el camión, opera a velocidades bajas y cambia direcciones repentinamente. Está diseñado para ser un sistema intuitivo centrado en una mínima participación del operador.

El sistema es bastante simple y, según Richards, no se requiere mucho entrenamiento para que los operadores identifiquen lo que están viendo. Emplea un sistema de advertencia escalonado; cuando la amenaza aumenta, el nivel de advertencia también lo hace. Tan pronto como parte el motor, se pasa a un completo sistema de diagnóstico para asegurarse que todo esté en orden. Si el radar se bloquea, dará un mensaje de error. “Es un sistema bastante inteligente,” dijo Richards. “Se activará cuando sea necesario y se desactivará cuando se alcance alta velocidad. En ese momento cambia a vista total con cámara.”

Las unidades de corto y mediano alcance están montadas en el frente y en la parte posterior del camión. Dos unidades de corto alcance están montadas una a cada lado. Las cámaras WAVS están montadas cerca de ellas. El operador debiera poder alcanzarlas y limpiarlas. Las unidades de radar adelante y atrás pueden ver 18 m hacia adelante y hacia atrás en un área de visión de forma cónica. Las unidades que están en los costados pueden ver 1,5 metros en ambos costados.

“Queríamos eliminar situaciones hipotéticas en que una camioneta detrás de un camión no sea detectada,” dijo Richards. “Si el operador no lo sabe, puede ser una situación muy peligrosa. Este sistema está optimizado para objetos del tamaño de una camioneta o más grandes. No está configurado para detectar objetos más pequeños constantemente.” Los objetos más pequeños son detectados con menor alcance y área de cobertura. El sistema podría detectar a una persona, explicó Richards, pero no fue diseñado para ello. La geometría y el tamaño del objeto son muy importantes. Los ángulos y los bordes filosos son más fáciles de detectar con radar.

¿Por Qué Radar?
Existen muchas tecnologías disponibles para detección de objetos y los investigadores de CAT estudiaron muchas de ellas. “Todas ellas tienen ventajas y desventajas,” dijo Richards. “El desempeño de las tecnología ultrasónicas se ve afectado por la lluvia, el hielo, a nieve y la vibración, y su alcance es limitado. RFID trabaja bastante bien, pero requiere infraestructura externa y no detecta objetos sin tarjeta. Si llega a faena un nuevo camión de servicio sin una tarjeta RFID, el sistema no será capaz de verlo. La tecnología infrarroja aún no estaba lista para uso en equipos mineros en el momento en que la estábamos evaluando, y requería mayores recursos computacionales que el sistema que hemos adoptado. El GPC avanza a pasos agigantados. Nuevamente, requiere infraestructura externa y no puede ser totalmente integrado al camión. Muchas faenas mineras también tienen limitada cobertura GPS y, tal como RFID, otros sistemas sin GPS no sería detectados.”

CAT eligió el sistema basado en radar debido a las ventajas que ofrece. “Es un sistema autónomo,” dijo Richards. “Eso es muy importante para nuestros camiones. Podemos ofrecerlo como una opción a los distribuidores y clientes, y ellos no tienen que salir a comprar infraestructura externa. Viene equipado correctamente de fábrica.”

La tecnología de radar es una tecnología robusta y madura que la mayoría de la gente conoce y comprende. El alcance se ajusta a las necesidades de su aplicación, explicó Richards. “Es un buen precio por la capacidad,” dijo Richards. “Es bastante resistente al efecto de la lluvia, nieve, y niebla. Una dificultad que enfrenta es que, si el radar se cubre con material húmedo, esto interfiere con el sistema. Si el material está seco, puede ver a través de él.” El sistema ha sido bien probado en faenas mineras.

CAT quería un sistema diseñado a la medida para aplicaciones de transporte de carga. Tenía que ser capaz de soportar las duras condiciones que se encuentran en las minas. “Tenía que satisfacer las expectativas del cliente y lo que los clientes esperaban de Caterpillar,” dijo Richards. “Queríamos reforzar un comportamiento seguro en los operadores. No hay substitutos para el entrenamiento. Aún necesitamos operadores que estén alerta y presten atención a los peligros. Este es simplemente un mejoramiento.”

El nuevo Sistema Integrado de Detección de Objetos CAT es una mejora que alerta al operador del camión de amenazas inmediatas con una intrusión mínima. “Mínima intrusión significa eliminar las constantes falsas alarmas,” dijo Richards. “Ese fue uno de los mayores temas con la tecnología basada en radar, no detectar cosas, sino detectar las cosas correctas. Si los operadores de los camiones piensan que es una molestia, encontrarán alguna manera de evadirla.”

Pruebas en Terreno
CAT realizó una investigación en terreno acerca del Sistema Integrado de Detección de Objetos durante todo el 2007. Dos sistemas fueron instalados en faenas mineras. Un total de 20 operadores usaron el sistema. “En general, les gustó el sistema,” dijo Richards. “Este incorpora varias de las características del sistema de cámaras WAVS con el que estaban familiarizados. El único problema, y la razón de por qué no lo hemos comercializado hasta ahora, es que tuvimos que analizar este problema de la falsa detección. Ahora sentimos que está listo para su comercialización.”

La comercialización del sistema comenzó el 2008. CAT actualizó software, componentes, soportes, y arneses. “Probamos el sistema en cuatro camiones, en un centro de pruebas Caterpillar,” dijo Richards. “Pasamos nueve semanas probando el sistema. Pusimos sistemas prototipo en terreno, en nueve camiones. Los tenemos operando en Australia, Utah, y Arizona—tres camiones en cada lugar. Estamos de obtener una amplia gama de experiencia y nos sentimos como que hemos hecho lo suficiente para llevarla al mercado y tener un producto comercialmente viable.”

Caterpillar ha desarrollado un sistema robusto que cumplirá las expectativas de las empresas mineras—uno que no requerirá de mucha mantención y será fácil de usar. “No quisimos pasar un montón de tiempo entrenando operadores,” dijo Richards. “Es autónomo para el camión y no-intrusivo. Cualquier cosa que requiera mucha intervención del operador probablemente no se va a usar. El único problema son las falsas alarmas, y hemos tratado de minimizarlas. Pero las cámaras están allí. En caso de falsa alarma, el operador puede mirar y determinar que es de hecho una falsa alarma, apagarla y seguir adelante.”

El Sistema Integrado de Detección de Objetos estará disponible en el cuatro trimestre del 2009. Estará disponible en los camiones: 785C, 789C, 793D, y en el modelo 797B.

Este artículo fue adaptado de una presentación que Mark Richards, supervisor de marketing de camiones mineros grande de Caterpillar, hizo en la conferencia Haulage & Loading 2009, que se realizó durante Mayo en Phoenix, Arizona.

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