wersja mobilna
Online: 511 Sobota, 2016.12.03

Raporty

Systemy wizyjne. Raport z krajowego rynku dystrybucji czujników, kamer i przemysłowych rozwiązań wizyjnych

środa, 13 kwietnia 2011 14:01

Systemy wizyjne, co jest określeniem dużej grupy urządzeń i oprogramowania pozwalających na akwizycję obrazów, ich analizę i sterowanie na podstawie uzyskanych informacji, awansowały w ostatnich latach do jednego z podstawowych rozwiązań stosowanych na liniach produkcyjnych w przemyśle. Pozwalają one na wykonywanie różnorodnych zadań, których celem jest zapewnianie poprawności produkcji i wysokiej jakości wytwarzanych wyrobów. Obejmuje to aplikacje zarówno z zakresu prostej identyfikacji elementów i odczytu kodów kreskowych, jak też sprawdzania poprawności kształtów oraz powierzchni produktów, a nawet sterowania pracą robotów przemysłowych.

Spis treści » Od kontroli jakości do aplikacji w robotyce
» Czujniki wizyjne, kamery i większe systemy
» Czego szukają klienci?
» Wzrost funkcjonalności oprogramowania i rozwój kamer 3D
» Duża grupa dostawców
» Kompleksowy asortyment plus wsparcie techniczne
» Dobra koniunktura w branży
» Pokaż wszystko

Rys. 1. Najczęstsze zastosowania systemów wizyjnych

Do powyższych zadań wykorzystywane są rozwiązania o różnej złożoności i kosztach zakupu. Są nimi kompaktowe czujniki wizyjne, analogowe i cyfrowe kamery ze zintegrowanymi oświetlaczami oraz rozbudowane, wielokamerowe systemy o dużej mocy obliczeniowej.

Tego typu podzespoły i gotowe rozwiązania znaleźć można u kilkudziesięciu dostawców krajowych, którzy często oferują wraz z nimi usługi w zakresie projektowania oraz integracji systemów. W raporcie przedstawiamy tytułowy rynek, omawiamy wymogi polskich klientów, najpopularniejsze w kraju produkty oraz trendy, które w przyszłości kształtowały będą branżę.

OD KONTROLI JAKOŚCI DO APLIKACJI W ROBOTYCE

Najczęstsze zastosowania systemów wizyjnych obejmują, zdaniem polskich dostawców tych rozwiązań, weryfikację produktów oraz szeroko rozumianą kontrolę jakości. Ta ostatnia dotyczy m.in. sprawdzania poprawności wykonania elementów, odrzucania wadliwych lub niekompletnych produktów, zapewniania poprawności pod względem wielkości, kształtu, itp. Systemy wizyjne są często stosowane w maszynach i na liniach pakujących, gdzie służą do kontroli poprawności opakowań i napisów na nich, oraz coraz szerzej w aplikacjach zrobotyzowanych.

Ważnymi ich zastosowaniami są również: zliczanie produktów oraz odczyt i rozpoznawanie znaków. Dotyczyć to może zarówno kodów kreskowych jedno- i dwuwymiarowych, ale też różnych nadruków, co jest szczególnie ważne w produkcji w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i podobnych. Do pozostałych popularnych wśród polskich klientów zastosowań zaliczyć należy różne, często specjalizowane aplikacje w innych obszarach produkcji dyskretnej oraz w procesach ciąg łych (patrz rys. 1).

CZUJNIKI WIZYJNE, KAMERY I WIĘKSZE SYSTEMY

Rys. 2. Główni odbiorcy systemów wizyjnych

W aplikacjach takich jak omawiane stosuje się dwa główne typy rozwiązań - pierwszą stanowią czujniki wizyjne oraz prostsze, jednokamerowe systemy wizyjne. W przypadku bardziej złożonych zadań wykorzystywane są systemy zaawansowane, często wielokamerowe i cechujące się dużymi możliwościami przetwarzania danych. Przykłady rozwiązań z obydwu grup przedstawione zostały w tabelach 2 i 3 w raporcie.

Najczęstszymi zastosowaniami urządzeń należących do pierwszej z wymienionych grup są: kontrola obecności i pozycji detali, jakości montażu, rozpoznawanie kształtu, odczyt etykiet i kodów, sortowanie oraz zliczanie elementów. Tego typu zadania dotyczą różnych branż - np. w produkcji żywności i napojów kontroluje się poprawność nakrętek i przykrywek opakowań, wykonania nadruków z kodem i datą przydatności do spożycia, itp., zaś przy produkcji dyskretnej różnych towarów - ich kształt, wielkość, kompletność, stan krawędzi, opakowanie i inne.

TABELA 1. Oferta krajowych dostawców kamer, czujników i systemów wizyjnych

Większość z tych zastosowań sprowadza się do wykrywania wad na różnych etapach procesów produkcyjnych, a więc w praktyce kontroli jakości produktów jeszcze przed ich pakowaniem. W zastosowaniach o większym stopniu zaawansowania - przykładowo takich, gdzie wymagana jest zaawansowana inspekcja elementów, ich pomiary, rozpoznawanie kształtu, wykrywanie różnych złożonych wad czy też analiza tych informacji i sterowanie urządzeniami na ich podstawie, wybiera się bardziej złożone systemy wizyjne.

Rys. 3. Najważniejsze dla klientów cechy systemów wizyjnych

Bazują one zazwyczaj na obliczeniowych platformach sprzętowych (komputerach przemysłowych, kontrolerach PAC i podobnych), które przeznaczone są do pracy w warunkach przemysłowych i umożliwiają podłączenie często kilku kamer. Wraz z tym zestawem stosuje się dodatkowe oświetlacze, co ma zagwarantować możliwość odpowiedniej akwizycji obrazów i poprawność ich rozpoznawania.

Omawiane systemy wizyjne pozwalają również na odczyt tekstu (OCV/OCR), a także pomiary cech przedmiotów w ruchu obrotowym i elementów o dużych gabarytach oraz innych, gdzie wymagana jest jednoczesna kontrola z wykorzystaniem kilku kamer. Ważnym zastosowaniem systemów wizyjnych są wreszcie aplikacje testowe w różnych branżach oraz wspomniane wcześniej aplikacje w robotyce. W ostatnim z przypadków systemy takie pozwalają na pozycjonowanie elementów i zapewniają różne informacje o współrzędnych do systemu sterowania robotem - np. w procesach spawania.

CZEGO SZUKAJĄ KLIENCI?

Motywacją do wdrażania systemów wizyjnych jest przede wszystkim możliwość zapewnienia szeroko rozumianej kontroli jakości produkcji. Dotyczy to w szczególności producentów wielkoseryjnych - np. wytwarzających komponenty samochodowe, elementy do maszyn i różnych urządzeń. Drugim z najważniejszych powodów ich stosowania są przepisy prawne oraz konieczność bezwzględnego zapewniania poprawności produkcji. W tym przypadku dotyczy to przede wszystkim branży spożywczej, farmaceutycznej, sektora produkcji kosmetyków, środków chemicznych oraz podobnych.

Oczywiście rozwiązania wizyjne stosowane mogą być również jako wbudowane w różne maszyny, zapewniając możliwość ich poprawnej pracy - np. pozycjonowania obrabianych detali. Do aplikacji takich jak powyższe tytułowe produkty trafiają w Polsce kilkoma kanałami. Ponieważ ich dostawcy oferują coraz częściej nie tylko same komponenty, ale też gotowe kompletacje, a nawet usługi wdrożeniowe, ich klientami są często klienci końcowi, a więc firmy produkcyjne z różnych branż i dostawcy maszyn (OEM).

Drugi ważny kanał sprzedaży tworzą integratorzy systemów, którzy wykorzystują czujniki i kamery wizyjne w tworzonych dla swoich klientów aplikacjach (patrz rys. 2). Tworząc raport, zapytaliśmy obydwie grupy dostawców o wymogi stawiane im przez klientów. Patrząc na systemy wizyjne jako na ogół wykorzystywanych urządzeń, oprogramowania i dostarczanych wraz z nimi usług, można uznać, że o decyzjach zakupowych decyduje pięć dosyć równorzędnych czynników:

  • Niska cena - dotyczy zazwyczaj całego wdrażanego systemu, na który składa się, w przypadku większych wdrożeń, kilka kamer, oświetlacze, urządzenia do przetwarzania i analizy danych obrazowych oraz osprzęt; całkowity koszt takiego wdrożenia wynosi zazwyczaj kilkadziesiąt tysięcy złotych lub więcej - dodatkowo użytkownik może być zmuszony do zmian w systemie podczas pracy np. ze względu na zmiany w asortymencie produkowanych towarów, co również wliczyć można do całkowitych kosztów posiadania systemu.
  • Łatwość użycia i programowania - o ile dawniej systemy wizyjne kojarzone były z rozwiązaniami specjalistycznymi, obecnie coraz częściej klienci wymagają, aby mogły one być łatwo obsługiwane, konfigurowane i modyfikowane również przez ich własny personel, niekoniecznie specjalizujący się w tego typu rozwiązaniach; wiele współczesnych czujników wizyjnych oferowanych jest z analizatorami, które mogą być w kilku krokach zaprogramowane przez klienta do pełnienia podstawowych funkcji związanych z akwizycją i analizą obrazów.
  • Jakość urządzeń - od systemów wizyjnych wymagana jest bezawaryjna praca w przemysłowych, często niesprzyjających warunkach środowiskowych.
  • Kompleksowość rozwiązania - coraz więcej klientów wymaga dostarczania kompletnego systemu widzenia maszynowego, a więc obejmującego kamery, analizatory danych, osprzęt, dodatkowe oświetlacze, itp.
  • Osiągi i parametry - dotyczy to m.in. wydajności obliczeniowej urządzeń przetwarzających obrazy, rozdzielczości stosowanych kamer, możliwości odczytu różnych danych (np. kodów z zabrudzonych lub lśniących powierzchni), itp.

TABELA 2. Czujniki wizyjne, kamery i pokrewne produkty - przykładowe produkty oferowane na rynku

Czynnikiem dodatkowym, który wymienił co dziesiąty ankietowany, były jak najmniejsze gabaryty urządzeń (patrz rys. 3).

WZROST FUNKCJONALNOŚCI OPROGRAMOWANIA I ROZWÓJ KAMER 3D

Rys. 4. Najpopularniejsze w kraju marki czujników, kamer i systemów wizyjnych; zestawienie nie odzwierciedla udziałów firm w rynku, a w sposób przybliżony przedstawia jedynie popularność różnych producentów na bazie odpowiedzi ankietowych (słupki nie sumują się do 100% ze względu na połączenie kategorii w kilku przypadkach)

Branża systemów wizyjnych od kilku lat rozwija się bardzo dynamicznie, jeżeli chodzi o zmiany technologiczne. O skomentowanie tych trendów i wymogów w zakresie rozwiązań sprzętowo-programowych stawianych przez polskich klientów również poprosiliśmy dostawców działających na rynku. W zakresie czujników i kamer wskazali oni na ewolucję tych urządzeń - ich kolejne generacje pozwalają na rejestrowanie obrazów o coraz wyższych rozdzielczościach, a przy tym same podzespoły charakteryzują się coraz mniejszymi rozmiarami.

Szczególną rolę w rozwoju kamer odgrywa wzrost popularności wersji tzw. inteligentnych, a więc urządzeń ze zintegrowanym układem przetwarzania danych obrazowych i komunikujących się z systemem nadrzędnym z wykorzystaniem cyfrowych sieci komunikacyjnych (np. typu GigE vision). Kamery takie, choć zazwyczaj są droższe niż analogowe, nie wymagają stosowania klasycznych framegrabberów, pozwalając na tworzenie kompaktowych i wydajnych systemów wizyjnych.

W zakresie kamer istotnym trendem rozwojowym jest wzrost popularności systemów wizyjnych 3D, a więc pozwalających na uzyskanie widoków obiektu z różnych stron, a następnie jego odwzorowanie jako obrazu trójwymiarowego. Realizowane jest to za pomocą systemów wielokamerowych, ale też dostępne są rozwiązania kompaktowe, takie jak kamery Color Ranger 3D firmy Sick. Urządzenie to w jednym cyklu akwizycji dostarcza kolorowy, trójwymiarowy obraz obiektu.

Drugim z ważnych obszarów rozwojowych jest ten związany ze stosowanym oprogramowaniem. Często właśnie ono definiuje możliwości całego systemu wizyjnego, a jego cechy mogą wręcz być nieraz ważniejsze niż parametry samych kamer i czujników. Polscy dostawcy wskazali w tym przypadku na rozwój coraz bardziej zaawansowanych algorytmów obliczeniowych i generalnie wzrost możliwości przetwarzania danych obrazowych przez systemy wizyjne.

Rys. 5. "Czy czujniki i kamery wizyjne sprzedają się samodzielnie, czy jako większe kompletacje?" - zestawienie odpowiedzi na pytanie

Pozwala to na zwiększenie szybkości skanowania podczas pracy na linii produkcyjnej (czyli w praktyce sprawdzanie większej liczby podzespołów w danym czasie) oraz wykonywanie inspekcji złożonych obiektów. Algorytmy narzędzi analizy obrazów pozwalają również na stabilną pracę nawet przy pewnych zmieniających się warunkach oświetleniowych. Oprogramowanie też staje się coraz łatwiejsze w obsłudze - zarówno podczas programowania systemu, jak też jego użytkowania i wprowadzania zmian przez operatorów. Ogólnym trendem jest zmniejszanie się kosztów zakupów czujników wizyjnych, kamer i systemów wizyjnych.

Rozwiązania te, szczególnie bardziej złożone, cały czas kosztują po kilkadziesiąt tysięcy złotych, jednak średnie ceny zmalały w stosunku do lat ubiegłych. Trzeba też wskazać na rosnące możliwości czujników wizyjnych - mogą być one stosowane w coraz większej liczbie prostszych aplikacji wizyjnych, stanowiąc pod względem kosztów wdrożenia i możliwości bardzo atrakcyjną alternatywę w stosunku do większych systemów wizyjnych.

Michał Czardybon

Adaptive Vision

  • Jakie są trendy technologiczne kształtujące branżę systemów wizyjnych?

Obecnie coraz większą liczbę systemów wizyjnych w przemyśle realizują nie wyspecjalizowane firmy, ale bezpośredni użytkownicy. Dla producentów poszczególnych komponentów wiąże się to z koniecznością dostarczania produktów łatwiejszych i szybszych w integracji.

Z drugiej strony dążenie do tworzenia praktycznie gotowych rozwiązań dla typowych zastosowań prowadzi do problemów, gdy w przypadku konkretnego procesu, gdzie zastosowano inspekcję wizyjną, pojawiają się niespodziewane, nietypowe okoliczności. Przedstawiciele przedsiębiorstw przemysłowych, z którymi mieliśmy kontakt, często zwracali uwagę na ten problem w zakresie oprogramowania i bibliotek programistycznych.

Z tych powodów opracowaliśmy produkt Adaptive Vision Studio, umożliwiający użytkownikom komponowanie dowolnych, także nietypowych, algorytmów wizyjnych w bardzo intuicyjnym środowisku graficznym.



 

zobacz wszystkie Nowe produkty

Przywieszki do kabli do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych

2016-12-02   |
Przywieszki do kabli do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych

Nowe poliestrowe przywieszki do kabli B-7598 firmy Brady zaprojektowano do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych. Po zadruku taśmą barwiącą R-6000 zapewniają one odporność na promieniowanie UV, ekstremalnie wysokie i niskie temperatury, pył, deszcz i środki chemiczne.
czytaj więcej

Komputer na zakres temperatur pracy -40...+75°C z mikroprocesorem Core i7 i dwoma slotami PCI

2016-12-02   |
Komputer na zakres temperatur pracy -40...+75°C z mikroprocesorem Core i7 i dwoma slotami PCI

Schweitzer Engineering Laboratories (SEL) powiększa ofertę komputerów przemysłowych rodziny SEL-3360 o nowy model z sufiksem "E" różniący się od wcześniejszych modeli dwoma wbudowanymi slotami dla kart PCI. Jest to komputer bezwentylatorowy o szerokim dopuszczalnym zakresie temperatur pracy od -40 do +75°C, odporny na wyładowania ESD do 15 kV i udary mechaniczne do 15 g.
czytaj więcej

Nowy numer APA