Widzenie maszynowe w branży spożywczej
| Prezentacje firmowe ArtykułyJeszcze niedawno aplikacje widzenia maszynowego ograniczały się do prostych zadań wykrywania krawędzi, dwuwymiarowej analizy kształtów i ich wzajemnego rozlokowania. Wraz z najnowszymi osiągnięciami w dziedzinie sprzętu, jego miniaturyzacji oraz oprogramowania rozwiązania widzenia maszynowego zaczęły upowszechniać się na niespotykaną wcześniej skalę, a przykłady zastosowań można znaleźć praktycznie w każdej gałęzi przemysłu, poczynając od wytwarzania, infrastruktury, a na pojazdach mobilnych skończywszy.
Bez względu na typ i stopień zaawansowania dostępnych rozwiązań widzenia maszynowego, tradycyjnymi ich odbiorcami pozostaje w przeważającej mierze przemysł motoryzacyjny, spożywczy, farmaceutyczny i kosmetyczny oraz produkcja półprzewodników.
Przemysł motoryzacyjny chętnie wykorzystuje systemy widzenia maszynowego w procesie kontroli jakości podzespołów oraz automatyzacji zrobotyzowanych, elastycznych zadań montażowych. Branża spożywcza i farmaceutyczna wyszła daleko poza prostą weryfikację obecności etykiet i oprócz kontroli jakości dużą wagę przykłada do kontrolowania poprawności danych umieszczanych na opakowaniach. W przypadku produkcji półprzewodników systemy widzenia maszynowego znajdują zastosowanie w realizacji szeregu zadań prowadzonych w miejscach, gdzie obecność ludzi jest niepożądana tj. np. w clean roomach.
Aplikacje widzenia maszynowego odpowiadają na bardzo różne wymagania, od prostych zadań wykrywania obecności obiektów, po złożone zadania szybkiej inspekcji 3D. Z tego względu nie jest ani możliwe, ani uzasadnione oferowanie jednego uniwersalnego rozwiązania. Zamiast tego o wartości potencjalnego rozwiązania przesądza swoboda, z jaką możliwe jest dobranie optymalnej jednostki obliczeniowej, łatwość oprogramowania za pomocą standardowych narzędzi, języków programowania, możliwość rozbudowania o dodatkowe elementy uzupełniające funkcjonalność, a także zintegrowania z rozwiązaniami sterowania ruchem.
Systemy widzenia maszynowego charakteryzują się znacznym wykorzystaniem mocy obliczeniowej. Z tego względu w proponowanych rozwiązaniach sprzętowych jednostka CPU jest wspomagana koprocesorami poprawiającymi wydajność takimi jak GPU, czyli Graphics Processing Unit czy też FPGA Field Programmable Gate Arrays. W zależności od specyficznych potrzeb w architekturze systemów widzenia maszynowego spotyka się różnego rodzaju połączenia wymienionych elementów włączając w to integrację jednostki CPU i FPGA w jednym chip'ie (System on Chip, SoC).
Inną kwestią o fundamentalnym znaczeniu jest interfejs zastosowanych kamer. Obecnie rynek rozwiązań widzenia maszynowego zostały zdominowany przez standard Gigabit Ethernet for Machine Vision (GigE Vision) oraz Generic Interface for Cameras (GeniCam). GigE Vision jest standardem chętnie wykorzystywanym z uwagi na doskonałą wydajność, kompatybilność, bogatą ofertę i dobrą znajomość wśród użytkowników i programistów.
Bezpieczeństwo oraz identyfikowalność poszczególnych partii produkcyjnych w coraz większym stopniu przykuwa uwagę przemysłu spożywczego. Możliwość prześledzenia historii produktu, odtworzenie sposobu jego wytworzenia, identyfikacja i lokalizacja określonej serii produkcyjnej na podstawie stempli czasowych jest czymś nieodzownym. Z tego względu jeden z wiodących producentów kartonowych opakowań do napoi podjął decyzję, aby zrealizować system umożliwiający identyfikację oraz weryfikację poprawności naniesienia kodów paskowych oraz oznaczeń drukowanych na opakowaniach.
Aplikacja wymagała, aby rejestrować i analizować opakowania i ich oznaczenia z prędkością 7 szt./s. Dodatkowo system miała cechować łatwość konfiguracji i krótki czas wdrożenia. Miał on być również wyposażony w interfejs użytkownika pozwalający monitorować jego pracę. Rozwiązaniem zadania był system widzenia maszynowego zrealizowany na bazie komputera przemysłowego Advantech AIIS-1240 wyposażonego w procesor Intel i7 i 4 porty PoE dla kamer GigE Vision oraz kamer przemysłowych QCAM-GM0640-120CE.
Aplikacja realizująca algorytm widzenia maszynowego została opracowana za pomocą oprogramowania Advantech Inspector Express. Graficzny interfejs programistyczny pozwolił na szybkie opracowanie i wdrożenie systemu, a także jego dalszą łatwą eksploatację.
Pozornie bardzo typowa aplikacja widzenia maszynowego polegająca na sprawdzeniu poprawności naniesienia oznaczeń na opakowaniu w przypadku masowej produkcji staje się wyzwaniem. Wydajność linii produkcyjnych wyrażana w setkach sztuk gotowych produktów na minutę, a także wymóg przeprowadzenia wszechstronnej oceny poprawności numeru serii produkcyjnej, daty przydatności do spożycia, itp. wymaga stosowania rozwiązań sprzętowych o najwyższych parametrach wydajnościowych.
Jedną z takich aplikacji jest system zrealizowany w oparciu o komputer Advantech AIIS-5410P wyposażony w procesor Intel Core 6. generacji. Rozwiązanie to umożliwia łatwe przyłączenie 4 kamer zgodnych ze standardem GigE Vision, a ponadto udostępnia nawet 8 portów USB 3.0. Dzięki dodatkowemu slotowi PCIe/PCI jednostka może zostać rozszerzona o dodatkowe interfejsy.
Komputer Advantech AIIS-5410P został zaprojektowany jako sprzętowa podstawa ogólnego przeznaczenia dla systemów widzenia maszynowego stosowanych na szybkich liniach produkcyjnych. Wyróżniające go cechy to: duża moc obliczeniowa, zgodność ze standardem GigE Vision, kompatkowe wymiary oraz wysoka niezawodność połączona z długim cyklem życia samego produktu.
Na przestrzeni ostatnich lat technika widzenia maszynowego stała się w pełni użyteczna w warunkach przemysłowych. Dzięki postępowi w dziedzinie komputerów przemysłowych będących, obok kamer, kluczowym elementem systemów widzenia maszynowego możliwe jest wdrażanie coraz bardziej zaawansowanych systemów. Jest to możliwe m.in. dzięki rozwiązaniom firmy Advantech, które łączą w sobie wysoką wydajność, odporność na trudne warunki pracy, otwartość na standardy takie jak GigE Vision oraz łatwość implementacji.
Advantech Poland
www.advantech.eu
