ỨNG DỤNG: ĐO LƯỢNG HÀNG HÓA TẠI SÂN BAY BẰNG CẢM BIẾN 2D-LiDAR, INDUCTIVE VÀ EDGE COMPUTING

ỨNG DỤNG: ĐO LƯỢNG HÀNG HÓA TẠI SÂN BAY BẰNG CẢM BIẾN 2D-LiDAR, INDUCTIVE VÀ EDGE COMPUTING

Trong ngành vận hành sân bay, việc quản lý và xử lý hàng hóa hàng không (air cargo) đòi hỏi độ chính xác và tốc độ cao. Mỗi kiện hàng, kiện bưu phẩm hoặc container phải được đo đạc kích thước, trọng lượng và nhận dạng số hiệu trước khi chuyển tới khu vực phân loại, bốc xếp lên máy bay, hoặc vào kho.

Truyền thống, việc đo lường phụ thuộc nhiều vào thao tác thủ công, dẫn đến:

• Sai số kích thước và trọng lượng,
• Tốn thời gian nhân lực,
• Khó quản lý dữ liệu số lượng lớn,
• Dễ xảy ra nhầm lẫn trong phân loại và sắp xếp hàng hóa.

Để giải quyết những thách thức này, hệ thống tự động đo lường hàng hóa (freight measurement system) sử dụng các thiết bị:

• 2D-LiDAR sensors (LMS4xx, LMS4000),
• Inductive proximity sensors (IME, IMW),
• Incremental encoder,
• Edge computing devices (SIM2x00),
• Mobile handheld scanners

được triển khai đồng bộ, mang lại khả năng đo lường chính xác, nhanh chóng và tối ưu hóa quy trình xử lý hàng hóa.

1. Thách thức trong đo lường hàng hóa tại sân bay

1.1 Đa dạng hình dạng và kích thước

Hàng hóa có thể là:

• Kiện hộp, kiện tròn, kiện bất định hình,
• Trọng lượng từ vài kg đến hàng trăm kg,
• Kích thước từ nhỏ gọn tới rất lớn.

Các phương pháp đo cơ học thủ công khó có thể xử lý đồng nhất và chính xác.

1.2 Tối ưu không gian và tốc độ

Tại sân bay, luồng hàng hóa cần vận hành liên tục, tốc độ cao. Việc triển khai các hệ thống đo lường chiếm diện tích lớn hoặc yêu cầu dừng băng tải sẽ làm giảm hiệu suất tổng thể.

1.3 Yêu cầu tích hợp với hệ thống quản lý tự động

Hệ thống đo phải kết nối với:

• WMS (Warehouse Management System),
• TMS (Transport Management System),
• Hệ thống phân loại tự động,
• Các băng tải vận chuyển hàng hóa.

Điều này đòi hỏi thiết bị đo phải có chuẩn giao tiếp, dữ liệu đầu ra ổn định và thời gian thực.

2. Giải pháp công nghệ

2.1 Hệ thống quét 2D-LiDAR

Trong ứng dụng này, các cảm biến LMS4xx / LMS4000 được sử dụng. Các tính năng chính:

• Quét 2D tốc độ cao, thu thập dữ liệu mặt phẳng của kiện hàng,
• Độ chính xác cao, phát hiện ngay cả các góc cạnh nhỏ,
• Di chuyển đồng bộ trên thiết bị trượt (traversing unit) hoặc đo khi hàng hóa chạy trên băng tải ngắn,
• Tạo dữ liệu 2D scan phục vụ tính toán kích thước và thể tích (volume) của kiện hàng.

Ưu điểm:

• Thích hợp với nhiều dạng hàng hóa,
• Tốc độ xử lý nhanh,
• Có thể tích hợp với bộ xử lý Edge để tính toán ngay trên thiết bị.

2.2 Encoder tăng dần (Incremental Encoder)

Encoder cung cấp dữ liệu tốc độ và vị trí của bộ trượt (traversing unit).

• Giúp tính toán chính xác kích thước 3D từ dữ liệu 2D quét.
• Đồng bộ hóa tốc độ di chuyển của LiDAR với luồng dữ liệu.
• Đảm bảo tính nhất quán và chính xác trong mọi lần đo.

2.3 Cảm biến tiệm cận cảm ứng (Inductive Proximity Sensors: IME / IMW)

Các cảm biến IME/IMW đảm nhiệm:

• Xác định vị trí cuối hành trình của bộ trượt,
• Đảm bảo trượt dừng đúng điểm để LiDAR quét toàn diện,
• Giảm nguy cơ va chạm hoặc quét thiếu vùng.

Ưu điểm của IME / IMW:

• Thiết kế chuẩn công nghiệp, bền bỉ, chi phí tối ưu,
• Phiên bản AC/DC thích hợp cho nhiều hệ thống điện,
• Độ tin cậy cao trong môi trường nhiều rung động và bụi.

2.4 Edge computing (SIM2x00)

Để xử lý lượng dữ liệu khổng lồ từ LiDAR và cảm biến, thiết bị SIM2x00 thực hiện:

• Tích hợp dữ liệu đa cảm biến,
• Xử lý hình ảnh và tính toán thể tích hàng hóa,
• Gửi kết quả ngay lập tức về hệ thống quản lý,
• Hỗ trợ phân loại tự động, cảnh báo khay quá tải hoặc kích thước không chuẩn.

Edge computing giúp giảm tải cho PLC trung tâm và tăng tốc độ xử lý.

2.5 Mobile handheld scanner

Bên cạnh đo lường vật lý, máy quét cầm tay đọc số hiệu nhận dạng hàng hóa (ID, barcode, RFID), đảm bảo:

• Kiểm soát thông tin chính xác,
• Liên kết dữ liệu kích thước với kiện hàng cụ thể,
• Hỗ trợ traceability và tracking trong toàn bộ chuỗi vận hành.

3. Quy trình đo lường hàng hóa tại sân bay

1. Hàng hóa được đưa vào vùng đo
   • Băng tải ngắn hoặc bộ trượt (traversing unit) di chuyển đồng bộ với LiDAR.
2. 2D-LiDAR quét bề mặt hàng hóa
   • Thu thập dữ liệu hình học.
   • Quét góc cạnh, mép, biến dạng.
3. Encoder cung cấp vị trí và tốc độ
   • Đồng bộ hóa với dữ liệu quét.
   • Đảm bảo kết quả đo chính xác theo toàn bộ chiều dài hàng hóa.
4. Cảm biến tiệm cận xác định vị trí cuối
   • Dừng trượt đúng điểm.
   • Tránh quét thiếu hoặc dư dữ liệu.
5. Edge computing xử lý dữ liệu
   • Tính toán chiều dài, chiều rộng, chiều cao.
   • Tính thể tích chính xác.
   • Xác định xem hàng có vượt chuẩn hay không.
6. Mobile scanner nhận dạng kiện hàng
   • Liên kết dữ liệu kích thước với ID hàng hóa.
   • Cập nhật vào hệ thống quản lý trung tâm.
7. Phân loại và xử lý tiếp theo
   • Hàng chuẩn → đi tiếp trên băng tải.
   • Hàng lỗi → cảnh báo, tách ra để kiểm tra hoặc tái xử lý.

4. Lợi ích của hệ thống đo lường tự động

✔ Độ chính xác cao

Hệ thống kết hợp LiDAR 2D tốc độ cao, encoder và cảm biến tiệm cận đảm bảo sai số kích thước dưới mức cho phép.

✔ Tối ưu không gian

• Thiết kế nhỏ gọn, bộ trượt di chuyển thay vì dùng băng tải dài,
• Giảm diện tích chiếm dụng trong kho hoặc trạm bốc xếp.

✔ Tiết kiệm thời gian và nhân lực

• Tự động đo và xử lý dữ liệu,
• Không cần kiểm tra thủ công,
• Tăng năng suất và tốc độ phân loại hàng hóa.

✔ Tích hợp linh hoạt

• Kết nối trực tiếp với PLC, hệ thống quản lý BHS, WMS.
• Hỗ trợ dữ liệu đa kênh: LiDAR, encoder, cảm biến tiệm cận, mobile scanner.

✔ Tăng độ an toàn và giảm rủi ro

• Tránh tình trạng trượt quá hành trình, va chạm cơ khí.
• Phát hiện kích thước bất thường, giảm hỏng thiết bị hoặc kẹt line.

✔ Quản lý dữ liệu và traceability

• Mỗi kiện hàng được ghi nhận dữ liệu 3D và ID,
• Dễ dàng kiểm soát, truy vết, và lưu trữ thông tin lịch sử.

5. Các giải pháp sản phẩm chính

6. Kết luận

Hệ thống đo lường hàng hóa tự động sử dụng LiDAR 2D, inductive sensors, encoder và edge computing mang lại giải pháp toàn diện cho các sân bay hiện đại. Hệ thống đảm bảo:

• Đo lường chính xác, kể cả với các kiện hàng bất định hình,
• Tối ưu hóa không gian và tốc độ vận hành,
• Giảm nhân lực và sai sót,
• Tích hợp linh hoạt với hệ thống quản lý,
• Tăng độ tin cậy và an toàn cho thiết bị và hàng hóa.

Với giải pháp này, các sân bay và nhà khai thác logistics có thể:

• Quản lý hàng hóa hiệu quả hơn,
• Tối ưu hóa dòng hàng hóa,
• Giảm downtime, chi phí bảo trì,
• Nâng cao chất lượng dịch vụ, đáp ứng chuẩn vận hành quốc tế.

Nguồn: https://www.sick.com/sg/en/

Xem thêm các sản phẩm của Sick tại đây.