Czujniki zbliżeniowe, optyczne i systemy wizyjne

Część 1: czujniki zbliżeniowe i optyczne

Tytułowe czujniki wykorzystywane są w przemyśle m.in. do wykrywania obiektów – komponentów i produkowanych towarów, części maszyn, do kontroli położenia elementów ruchomych, zliczania produktów oraz w innych aplikacjach. Służą również do monitorowania poziomu cieczy i materiałów sypkich, a także jako detektory w systemach monitoringu. Obejmuje to zastosowania kilku grup podzespołów, którymi są:

• Czujniki indukcyjne – wykorzystywane głównie do detekcji elementów metalowych w maszynach i systemach automatyzacji. Mają typowo kilkumilimetrowe strefy robocze i dostępne są w różnych wersjach specjalnych, w tym wysoce odpornych środowiskowo;
• Czujniki fotoelektryczne (optyczne) – produkty szeroko stosowane do detekcji i pomiarów na różnych odległościach. Dostępne są w różnych wersjach, takich jak laserowe czy refleksyjne, służą m.in. do zliczania oraz określania pozycji i cech przedmiotów;
• Inne czujniki zbliżeniowe – w tej grupie znajdują się wersje pojemnościowe przydatne do wykrywania materiałów niemetalowych, czujniki magnetyczne stosowane m.in. w systemach kontroli dostępu oraz wspólnie z siłownikami, a także popularne w pomiarach poziomu czy też w motoryzacji czujniki ultradźwiękowe.

W przypadku każdej z grup na rynku dostępne jest portfolio produktów o zróżnicowanych parametrach, wersjach i właściwościach, w tym odporności na trudne warunki środowiskowe.

Różne branże przemysłu

Główną domeną aplikacyjną czujników jest niewątpliwie przemysł produkcyjny. Obejmuje to sektory produkcji dyskretnej, spożywczy, motoryzacyjny, przemysł ciężki oraz, jako ważną kategorię, branżę maszynową (rys. 1). Czujniki są tu stosowane do detekcji, pomiarów, monitorowania procesów i innych zadań. Zapotrzebowanie na nie wynika zarówno z tradycyjnej automatyzacji, jak też z rosnącej cyfryzacji systemów produkcyjnych. Trendy związane z Industry 4.0 z pewnością zwiększają popyt na wersje z możliwościami komunikacji sieciowej.

 

Rys. 1

Omawiane komponenty wykorzystywane są ponadto w zastosowaniach związanych transportem, windami i podnośnikami, w dalszej kolejności z infrastrukturą, automatyką budynkową oraz aplikacjami specjalnymi. Wskazania respondentów są tutaj w ostatnich latach dosyć stałe, przez co również omawiana statystyka nie zmienia się znacząco.

Czego poszukują klienci?

Dwa kluczowe czynniki wyboru to: odpowiednie parametry techniczne oraz atrakcyjna cena. Aż dziewięciu na dziesięciu respondentów wymieniało te aspekty na początku podawanej listy preferencji (rys. 2). Parametry te obejmują zarówno zasięg i obszar roboczy, jak i specyficzne właściwości, takie jak odporność środowiskowa (w tym na korozję, trudne środowisko pracy) oraz możliwości wykrywania nietypowych obiektów. Natomiast w obszarze cenowym najbardziej konkurencyjne są czujniki typowe, w szczególności standardowe elementy indukcyjne oraz pojemnościowe.

 

Rys. 2

Trzecim ze wskazań była marka, kojarzona z jakością i doświadczeniem dostawcy, zaś kolejnym – decyzja integratora wykonującego aplikację. Jak widać na wykresie (rys. 2), możliwość wykonania wersji na zlecenie jest na końcu tej statystyki, ale to właśnie ona w części przypadków warunkować może zakupy danego produktu. Tak jest wtedy, gdy odbiorca ma szczególne wymogi uniemożliwiające mu dobór czujnika z portfolio produktów standardowych.

Chcąc zgłębić temat, zadaliśmy respondentom również pytanie otwarte dotyczące decyzji zakupowych polskich klientów. Podkreślali oni znaczenie ceny oraz dostępności czujników, wskazywali też na nowe rozwiązania technologiczne, możliwości pracy elementów w systemie, dostarczenia kompletacji oraz produktów dostosowanych do specyfiki aplikacji. Pojawiły się tu również: jakość, niezawodność, a także kwestie związane z długoterminowymi kosztami inwestycji (cena produktów, awaryjność, serwisowanie instalacji).

Nowości w technologiach i ofertach

Rozwój technologiczny czujników postępuje. Ich producenci zwiększają strefy robocze elementów, precyzję przełączania, a także odporność środowiskową i możliwości pracy w trudnych warunkach. Chodzi tu o wytrzymałość mechaniczną, temperaturową czy też odporność na iskry. Nowe generacje czujników często zapewniają dokładniejsze pomiary oraz ich lepszą stabilność. W kontekście czujników fotoelektrycznych ważna jest detekcja "trudnych" powierzchni i materiałów, takich jak obiekty szklane, czy też pomiarów przy zmiennym oświetleniu. Popularne są też wersje o standardzie higienicznym dla przemysłu spożywczego i farmaceutycznego.

Pomimo że większość sprzedawanych komponentów to wersje standardowe z tradycyjnymi interfejsami i podstawową funkcjonalnością detekcyjną, w sprzedaży obserwujemy dosyć spory udział wariantów inteligentnych (obecny i poprzedni raport – po 26%). Dodatkowo, zdaniem dostawców, istotny jest w ich biznesie osprzęt i inne produkty powiązane z technologią czujnikową (rys. 3).

 

Rys. 3

W odniesieniu do nowości wprowadzanych przez producentów, respondenci najczęściej wymieniali interfejs IO-Link. Niewątpliwie jest on dzisiaj standardem komunikacyjnym w branży. Inne odpowiedzi to: rozwój czujników inteligentnych, wykorzystanie chmury obliczeniowej oraz integracja z rozwiązaniami AI. Miniaturyzacja oraz integracja stanowią również ważne wymiary zmian. W odpowiedziach wspomniano też o potencjalnym zastosowaniu modułów IoT, rozwoju nowych narzędzi diagnostycznych oraz uniwersalności aplikacyjnej czujników. W przypadku elementów fotoelektrycznych respondenci zwrócili uwagę na zwiększanie wrażliwości na kolory oraz lepsze wykrywanie elementów przezroczystych i silnie refleksyjnych. Warto przy tym zaznaczyć, że niektórzy z odpowiadających uznali, że brak jest istotnych nowości.

Liderzy branży

W raporcie przedstawione zostały oferty około 30 firm dostarczających czujniki i pokrewne im produkty. Wśród nich są zarówno polskie przedsiębiorstwa produkcyjne, dystrybutorzy lokalni, jak też spora grupa podmiotów zagranicznych mających u nas swoje przedstawicielstwa. Liderzy tej branży są od wielu lat niezmienni i w przypadku czujników zbliżeniowych (w szczególności indukcyjnych) są nimi: Sick, Balluff, Turck, Omron, IFM oraz Pepperl+Fuchs. Dwie pierwsze firmy, tj. Sick oraz Balluff, otrzymały jak dawniej znacznie więcej głosów niż kolejni z dostawców. Warto też zauważyć, że z wyjątkiem japońskiego Omrona wymienione przedsiębiorstwa pochodzą z Niemiec. Wszystkie firmy mają bogate doświadczenie na rynkach globalnych, ich oferty obejmują czujniki przemysłowe, systemy wizyjne, a także rozmaite produkty z zakresu sensoryki i transmisji danych/energii. Inne przedsiębiorstwa w statystyce (rys. 4), takie jak Sels, Baumer, Di-soric czy Siemens, to również rozpoznawalne w branży marki, choć ich popularność w tym sektorze rynku krajowego jest mniejsza.

 

Rys. 4

W segmencie czujników fotoelektrycznych na liście najbardziej popularnych marek dominują Sick i Omron (rys. 5). Te dwie firmy otrzymały, podobnie jak dawniej, zdecydowanie najwięcej głosów. Następnymi w kolejności były: Keyence, Balluff, Panasonic, Pepperl+Fuchs, Turck oraz ifm electronics. Wyniki te są analogiczne do rezultatów naszych poprzednich badań. Oczywiście zaznaczamy, że mówimy tu o subiektywnym rankingu popularności, a nie o wartości sprzedaży czy udziałach w rynku.

 

Rys. 5