Se describe un sistema y un método de asistencia para un operador en el acoplamiento de una pasarela de embarque a una aeronave.

Se recurre a técnicas de visión artificial y a un control de varios parámetros proporcionados por sensores y cámaras durante la ejecución de la maniobra. Adicionalmente hay definidas ciertas variables para ser supervisadas personalmente por el operador por seguridad.

SISTEMA Y MÉTODO DE ASISTENCIA DE ATRAQUE DE UNA PASARELA DE EMBARQUE

Campo técnico de la invención

La presente invención se encuadra entre los dispositivos de acceso a aeronaves. Más concretamente, se enmarca dentro de lo que se denominan puentes o pasarelas de embarque de pasajeros, en la terminología inglesa se denominan PBB (Passenger Boarding Bridge) .

Estado de la Técnica

En la actualidad, la maniobra de alineamiento a la puerta de una aeronave se realiza generalmente de manera manual. Un operador es responsable de las operaciones de translación, rotación y ajuste de altura de la pasarela para el embarque, para lo cual necesita ver la aeronave a través de la ventana de la cabina. En el estado de la técnica hay mecanismos que facilitan esta operación mediante una aproximación previa que sitúa el puente a unos pocos metros de la aeronave. A partir de esa distancia, el operador se encargará de realizar los últimos movimientos.

Tales sistemas precisan de un operador experto para mejorar la regularidad en los movimientos y minimizar el riesgo de colisión y el tiempo de ejecución. De la habilidad del operador depende la duración de la operación completa, la brusquedad de los movimientos e incluso una posible colisión. Esto puede afectar a la vida útil de la plataforma de embarque. También puede ocasionar accidentes y daños en las aeronaves.

Entre los antecedentes de la invención cabe destacar los siguientes documentos:

W09608411 propone un sistema automático de aproximación a partir de la información del modelo concreto de la aeronave, dicho sistema puede recuperar los datos correspondientes almacenados relativos a la posición precisa de la puerta. Con esta información se re~liza la maniobra sin necesidad de un operador. Esta solución cuenta con desventajas ya que es preciso conocer el modelo de avión previamente al atraque, además se debe tener en una base de datos acceso a las características de todos los modelos de avión. Un fallo en el dato correspondiente al modelo puede provocar un atraque peligroso.

Otro documento, US 6724314 emplea en una de sus realizaciones unas cámaras y un método para el procesamiento de imágenes captadas para obtener el modelo de avión. Las maniobras de aproximación se evalúan previamente para estimar el riesgo que implican y permitir abortar la operación según una tolerancia elegida. Esta solución, a su vez, presenta diversos problemas prácticos. Se reconoce el modelo de avión de forma automática con la ayuda de una base datos, en caso de que no esté recogido el avión en la base de datos no se puede realizar el atraque. La identificación del avión por parte del sistema, dificulta su diseño, dando lugar a un sistema muy complejo.

Breve descripción de la invención

Estos y otros problemas son resueltos por la presente invención mediante las características enúmeradas en las reivindicaciones.

La invención integra un sistema de visión artificial para el reconocimiento de imágenes con capacidad para seguir un objeto, detectar movimiento, reconocer diferentes objetos e interactuar con ellos.

Para el problema de acoplamiento de la pasarela de embarque, la presente invención emplea además técnicas de monitorización y control. Estas técnicas se integran con las técnicas de visión artificial en la presente invención con las siguientes ventajas:

- La ejecución de las maniobras es controlada y no depende de la habilidad y experiencia del operador, lo que hace que los movimientos sean regulares y constantes sin brusquedades que puedan afectar a la pasarela de embarque o a la aeronave.

- Las maniobras de acoplamiento y desacoplamiento son más rápidas.

- El asistente para pasarela de embarque puede ser manejado por un operador inexperto y no depende de la habilidad del operador.

- Introduce mejoras de seguridad y reduce el riesgo de colisión por un fallo humano.

El sistema de guiado visual además de realizar el atraque de forma automática o semiautomática puede servir como herramienta auxiliar para mejorar las prestaciones de la pasarela:

• Guardar imágenes de maniobra de .atraque para su estudio posterior en caso de incidentes o anomalías.

• Almacenar los datos de las variables analógicas y digitales correspondientes a la posición de la pasarela para analizar posteriormente las trayectorias realizadas y averiguar cuál es la más idónea para la vida de la pasarela. Es posible guardar ~stos datos en unos archivos con la fecha y la hora en la que se realiza el atraque, lo que agiliza la búsqueda de fallos que se producen en la pasarela.

• Control visual por parte del operario de la zona de embarque.

Hoy en día, una de las áreas activas de investigación en la visión por computador y la robótica es la reproducción mediante sistemas informáticos de las habilidades visuales del ser humano, tales como seguir objetos que se encuentran delante, detectar movimiento, reconocer objetos e interactuar con ellos, etc. Debido a la flexibilidad y a las buenas prestaciones que proporciona la visión artificial, la solución al problema del atraque se va a desarrollar en este campo, mediante el empleo de técnicas de seguimiento y control visual, que permitirán la planificación de una trayectoria para el posicionamiento adecuado de la pasarela frente a la puerta. Serán tareas del sistema de guiado:

• Localización en cada nueva imagen de la puerta señalada previamente, que habrá cambiado de posición y escala por efecto del movimiento de la pasarela.

• Cálculo de la posición 3D de la puerta respecto a la pasarela.

• Determinación de la dirección y velocidad de avance en todos los ejes (rotación, traslación, elevación) . La velocidad será mayor cuando se está más lejos del avión, y menor cuando se está acercando. La dirección debe producir movimientos suaves.

• Reacción ante fallos en el funcionamiento (falta de imagen, no localización de puerta, presencia de elementos extraños intermedios, etc.) .

El sistema de asistencic;l para pasarelas de embarque propuesto hace uso ventajoso de la integración de la visión artificial y está diseñado para minimizar la intervención del operador en el proceso de acoplamiento.

Es también objeto de la invención un procedimiento para la maniobra de aproximación de la pasarela de embarque al fuselaje de una aeronave.

Así, la presente invención propone un método de asistencia de atraque de una pasarela de embarque para una aeronave que comprende los siguientes pasos: -comprobar que la aeronave se encuentra estacionada respecto de la pasarela de embarque;

- tomar una imagen de la aeronave mediante una pluralidad de cámaras;

- esperar una respuesta de validación confirmando que aparece una puerta de acceso en la imagen tomada y para señalar una zona de dicha imagen que pertenece a la puerta;

- procesar dicha imagen e identificar un contorno que representa la puerta de acceso de la aeronave;

- mostrar el contorno superpuesto con la imagen real captada por una de lás cámaras;

- esperar una respuesta de validación para confirmar que la zona identificada corresponde con la puerta de acceso de la aeronave;

- obtener la posición de la puerta de acceso respecto de la pasarela de embarque mediante la información recogida por las cámaras;

- realizar una maniobra de aproximación automática con los medios de elevación y los medios de translación de la pasarela de embarque, siendo gobernada dicha maniobra por los medios de procesamiento y control de acuerdo con la información adquirida por la pluralidad de cámaras y por los sensores de distancia hasta situar la pasarela de embarque perpendicularmente a la aeronave y a una distancia de seguridad de la aeronave;

- realizar una maniobra de conexión mediante un movimiento longitudinal de la pasarela de embarque hasta conectar con la puerta de acceso de la aeronave, siendo gobernada dicha maniobra de conexión por unos medios de procesamiento y control de acuerdo con la información adquirida por la pluralidad de cámaras, por los sensores de distancia y el sensor de presión.

Opcionalmente, se señala otra zona de la imagen que pertenece a la puerta si el contorno no identifica correctamente la puerta de acceso.

Adicionalmente, en el método se señala de forma manual el contorno de la puerta de acceso mediante la introducción de la posición de al menos cuatro vértices en la imagen que contiene la puerta de acceso.

Opcionalmente,...

1. Método deasistencia de atraque de una pasarela de embarque (18) para una aeronave (13) caracterizado por que comprende los siguientes pasos: -comprobar que la aeronave (13) se encuentra estacionada respecto de la pasarela de embarque (18) ;

- tomar una imagen de la aeronave (13) mediante una pluralidad de cámaras (11) ;

- esperar una respuesta de validación confirmando que aparece una puerta de acceso (12) en la imagen tomada y para señalar una zona de dicha imagen que pertenece a la puerta (12) ;

- procesar dicha imagen e identificar un contorno (15) que representa la puerta de acceso (12) de la aeronave (13) ;

- mostrar el contorno (15) superpuesto con la imagen real captada por una de las cámaras (11 ) ;

- esperar una respuesta de validación para confirmar que la zona (15) identificada corresponde con la puerta de acceso (12) de la aeronave (13) ;

- obtener la posición de la puerta de acceso (12) respecto de la pasarela de embarque

(18) mediante la información recogida por las cámaras (11) ;

- realizar una maniobra de aproximación automática con los medios de elevación (4) y los medios de translación (5) de la pasarela de embarque (18) , siendo gobernada dicha maniobra por los medios de procesamiento y control (19) de acuerdo con la información adquirida por la pluralidad de cámaras (11) Y por los sensores de distancia

(14) hasta situar la pasarela de embarque (18) perpendicularmente a la aeronave y a una distancia de seguridad (8) de la aeronave;

- realizar una maniobra de conexión mediante un movimiento longitudinal de la pasarela de embarque (18) hasta conectar con la puerta de acceso (12) de la aeronave (13) , siéndo gobernada dicha maniobra de conexión por unos medios de procesamiento y control (19) de acuerdo con la información adquirida por la pluralidad de cámaras (11) , por los sensores de distancia (14) Y el sensor de presión (16) .

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que se requiere señalar otra zona de la imagen que pertenece a la puerta (12) si el contorno (15) no identifica correctamente la puerta de acceso (12) .

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que se señala de forma manual el contorno (15) de la puerta de acceso (12) mediante la introducción de la posición de al menos cuatro vértices en la imagen que contiene la puerta de acceso (12) .

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se requiere en todo momento la interacción del operario con un pulsador o mecanismo de seguridad para confirmar su estado de consciencia.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se comprueban periódicamente los valores captados por los sensores de distancia (14) Y por la pluralidad de cámaras (11) con los datos esperados de acuerdo con el movimiento relativo realizado, de forma que, en caso de detectar una anomalía, los medios de procesamiento y control (19) abortan cualquier maniobra automática.

6. Método según la reivindicación 5, caracterizado por que se chequean una serie de puntos invariantes que se corresponden con un mismo elemento en cada imagen adquirida.

7. Método según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado por que se cotejan los datos , procesados que han sido obtenidos por la pluralidad de cámaras (11) con los movimientos indicados por la pluralidad de sensores de la pasarela de embarque (18) .

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se introduce el tipo de modelo al que la aeronave (13) pertenece para cargar en los medios de procesamiento y control (19) características relativas a la puerta de acceso (12) .

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la aeronave (13) se considera estacionada adecuadamente respecto de la pasarela de embarque (18) cuando la puerta de acceso (12) está sustancialmente en el eje de simetría que fdrman dos cámaras (11) ya menos de 15 m de distancia.

10. Sistema de asistencia de atraque para una pasarela de embarque caracterizado por que comprende: -medios de conexión con unos sensores de distancia (14) para medir la posición relativa con la aeronave (13) ;

- medios de conexión con un sensor de presión (16) configurados para indicar el exceso de presión ejercida por el extremo de la pasarela de embarque (18) en contacto con la aeronave (13) a unos medios de procesamiento y control (19) ;

- un sistema de visión que comprende:

- una pluralidad de cámaras (11) configuradas para tomar imágenes de una puerta de acceso (12) de la aeronave (13) ;

- medios de procesamiento y control (19) configurados para procesar la información obtenida de los medios anteriores, identificar en una imagen la puerta de acceso (12) de la aeronave y determinar su posición relativa respecto de la plataforma de embarque (18) y actuar, de acuerdo con dicha posición, sobre unos medios de desplazamiento de la pasarela'de embarque, estando dichos medios de desplazamiento'adaptados para situar la pasarela de embarque (18) en una posición tal, que quede conectada con la puerta de acceso (12) .

11. Sistema según la reivindicación anterior, caraCterizado por que comprende un mecanismo para cambiar el funcionamiento de la pasarela de embarque (18) de modo automático a modo manual.

12. Sistema según la reivindicación 11, caracterizado por que los medios de procesamiento y control (19) están configurados para requerir la confirmación con el operador a través de una interfaz de uso acoplada con dichos me'dios (10) .

13. Sistema según la reivindicación 12, caracterizado por que los medios de procesamiento y control (19) están configurados para comprobar que una medición realizada con un sensor se encuentra dentro del margen esperado y para abortar el proceso en caso contrario.

14. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado por que los medios de procesamiento y control (19) están configurados para reajustar maniobra la dirección y velocidad de avance en todos los ejes de acuerdo con la posición relativa con la aero~ave y los movimientos ejecutados de rotación, traslación y elevación en la pasarela.

15.1" Sistema según una cualquiera de las reivindicacione's 10 a 14, caracterizado por 5 que los medios de procesamiento y control (19) comprenden un controlador lógico programable (9) y/o una computadora (17) .

16. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado por que los medios de procesamiento y control (19) comprenden un microcontrolador y/o 10 una computadora (17) .

17. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, caracterizado por que comprende unos medios de almacenamiento para guardar información acerca de variables de control, imágenes captadas durante la maniobra y datos de la posición de la pasarela asociada en ese momento.