Obrazowanie trójwymiarowe, czyli coraz lepsze systemy wizyjne
| Gospodarka AktualnościBranża systemów wizyjnych nieustannie ewoluuje, zaś na rynku pojawiają się nowe wersje kamer, czujników wizyjnych, a także oprogramowania i kompletnych systemów. Pozwalają one na coraz dokładniejszą, wydajniejszą analizę obrazów, otwierają również nowe pola aplikacji w obszarze automatyzacji procesów. W zeszłej dekadzie, wraz z postępującą cyfryzacją przemysłu, w omawianym sektorze miała miejsce cicha rewolucja, która wiązała się z zastępowaniem kamer analogowych wersjami typu smart.
Dzisiaj mamy do czynienia z kolejnym przełomem, który przynosi popularyzację urządzeń 3D. Kamery te będą w najbliższych latach trafiały do kolejnych zastosowań i mają stać się motorem napędowym całego rynku machine vision.
Obrazowanie trójwymiarowe to w przemyśle i zastosowaniach maszynowych zupełnie nowe możliwości. Dołożenie trzeciego wymiaru do tradycyjnych metod 2D pozwala na określanie różnych wielkości przestrzennych – odległości, objętości, kształtu, orientacji i położenia obiektów. O ile w części aplikacji, np. związanych z odczytem etykiet, takie funkcje nie są wymagane, o tyle w inspekcji produktów – a ten rodzaj pomiarów jest najczęstszy – są one często niezbędne. Dotyczy to zastosowań m.in. w branży farmaceutycznej, FMCG, metalowej, a także różnorodnych aplikacji zrobotyzowanych – czy to w przemyśle, czy logistyce.
Należy od razu zaznaczyć, że technologie 3D nie są nowością, aczkolwiek dotychczas były one kosztowne, przez co stosowano je w najbardziej zaawansowanych zadaniach. Tymczasem, zgodnie z wynikami badania firmy Interact Analysis, kamery 3D mają być liderem wzrostów całego rynku systemów wizyjnych. Przekładając to na liczby: przychody z ich sprzedaży wzrosną z około 760 mln dolarów w 2022 do 1,6 mld w 2028 roku. Oznacza to średnio 13% wzrostów rocznie, co stanowiło będzie dwukrotność tempa rozwoju całego rynku machine vision!
O jakich urządzeniach mowa? Analitycy Interact wyróżniają cztery typy kamer, przy czym tymi o największym udziale rynkowym będą wersje bazujące na metodzie światła strukturalnego oraz skanery laserowe. Te pierwsze działają poprzez rzutowanie wzoru na powierzchnię i analizę deformacji tego obrazu, gdy wchodzi on w interakcję z obiektem. Przykładowym obszarem zastosowań są tu aplikacje pobierania towarów z pojemników. Z kolei skanowanie laserowe bazuje na wykorzystaniu triangulacji laserowej do pomiaru odległości i tworzenia trójwymiarowych reprezentacji obiektów – np. w precyzyjnych pomiarach dużych elementów. Do tego dochodzą dwie pomniejsze, ale szybko popularyzujące się grupy urządzeń. Takimi są działające na zasadzie ludzkiego wzroku kamery stereowizyjne, które z powodzeniem stosowane są w robotyce, a także wersje Time-of-Flight. W ich przypadku odległość określana jest poprzez pomiary czasu przelotu światła, co zapewnia szybkie, ale nieco mniej dokładne pomiary i obrazowanie.
Rozwojowi rynku sprzyjać będzie kilka czynników. Po pierwsze spodziewane są obniżki cen – wynikające zarówno z popularyzacji omawianych urządzeń, jak też rosnącej konkurencji wśród dostawców. W efekcie coraz tańsze kamery 3D zastępowały będą dotychczasowe układy wielokamerowe. Po drugie rozwojowi sprzyjał będzie wzrost zapotrzebowania ze strony producentów systemów zrobotyzowanych. Chodzi tu zarówno o autonomiczne roboty mobilne, jak też wersje przemysłowe. W tym przypadku kamera montowana jest na ramieniu robota i pozwala na automatyzację procesu pobierania czy też przenoszenia towarów – w szczególności wymagających wcześniejszej analizy położenia elementów. Do tego dochodzą zastosowania związane z paletyzacją i depaletyzacją – również z wykorzystaniem robotów.
Rozwój metod i możliwości akwizycji oraz analizy obrazów trójwymiarowych nie dziwi. Można jednak zastanawiać się, dlaczego przemysł sięga po niego dopiero teraz. Przecież podobne technologie spopularyzowały się już w wielu innych zastosowaniach. Samochody i inne pojazdy autonomiczne, konsole do gier wideo czy nawet smartfony – wiele z nich ma zaawansowane możliwości przetwarzania trójwymiarowych obrazów! Sądzę, że główną przyczyną opóźnienia jest konieczność zapewniania niezawodności i długie cykle inwestycyjne w naszej branży. Analogicznie było z komputerami (rozwiązaniami PC-based) czy sieciami cyfrowymi, które dopiero po okresie dłuższej obecności rynkowej upowszechniały się w przemyśle. Gdy jednak to następowało, a technologie te zyskiwały szeroką akceptację, zadomawiały się na rynku już na długie lata. Nie wątpię, że podobnie będzie z systemami wizyjnymi 3D. A więc: światło, kamera, akcja!
Zbigniew Piątek
