Czujniki zbliżeniowe i optyczne, systemy wizyjne
Branże zajmujące się produkcją i dystrybucją czujników zbliżeniowych, optycznych oraz systemów wizyjnych dynamicznie się rozwijają. Sprzyja temu rosnące zapotrzebowanie ze strony przemysłu, szczególnie w obszarze kontroli jakości, a także wzrastające wymagania producentów maszyn i innych sektorów, takich jak transport czy branża windowa. W odpowiedzi na te potrzeby producenci czujników i kamer nieustannie udoskonalają swoje technologie, wprowadzając nowe, inteligentne rozwiązania – bardziej funkcjonalne i łatwe do integracji w istniejących systemach.
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.
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 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 również wersje o standardzie higienicznym dla przemysłu spożywczego i farmaceutycznego.
Przemysław Lasocki
Koncept-L
Co jest istotą identyfikacji produktów? Jakie informacje są ważne?
Przede wszystkim trzeba wyodrębnić jednostki, które chcemy identyfikować. Oczywiście nawet na poziomie produktów wcale to nie jest trywialne, bo zazwyczaj każdy z czegoś się składa. Weźmy dla przykładu koncepcję śledzenia wyrobów żywnościowych, gdzie w kodzie produktowym powinny znajdować się informacje nie tylko o tym, czym jest dany wyrób, ale też gdzie i kiedy został zrobiony. Dochodzimy tu do śledzenia genealogii produktów, co jest ważne, bowiem gdy podczas sprzedaży pojawią się jakieś zagrożenia, np. skutkujące zatruciami, można wyśledzić dokładnie, skąd pochodzą dane wyroby. Z kolei gdy problem dotyczy asortymentu pochodzenia zwierzęcego, to chcemy mieć możliwość ustalenia, jaką paszą były karmione zwierzęta, gdzie były hodowane, itd. Wszystkie te działania wpisują się w ogólną potrzebę człowieka – aby zrozumieć i kontrolować świat, wiedzieć, co i jak funkcjonuje oraz gdzie się znajduje. No i chcemy mieć co do tego pewność, a nie domniemywać.
Weźmy dla przykładu wojsko, służbę zdrowia i właśnie przemysł. Dokonując niewielkich uproszczeń, możemy założyć, że w każdym z tych obszarów model działania jest taki sam. Zawsze mamy magazyn komponentów, linię produkcyjną, następnie wyrób gotowy i na końcu magazyn oraz klienta. To wszystko jest zaś umieszczone w jakimś łańcuchu dostaw. Dla koncepcji procesów jest wszystko jedno, czy będą to szczepionki, warzywa czy części, z których składamy silniki. Posłużę się tu nazwą "Enterprise Asset Visibility", czyli identyfikowalność wszystkich zasobów przedsiębiorstwa. Chodzi o to, żeby na szczeblu zarządczym mieć dostęp do informacji w czasie rzeczywistym dotyczących tego, gdzie znajdują się poszukiwane komponenty, urządzenia, produkty, w jakim stanie i w jakiej lokalizacji znajdują się nasze aktywa.
Czy w zakresie produktów dostarczacie do klientów wyroby standardowe, gdzie dopasowanie do aplikacji odbywa się na etapie tworzenia systemu, czy raczej kompletne systemy? Czy przemysł wymaga rozwiązań bardziej złożonych niż inne sektory?
Rzeczywiście do większości projektów potrzeba przede wszystkim elementów standardowych, które pozwalają szybko złożyć i uruchomić system. Z drugiej jednak strony narzucają one pewne ograniczenia, więc też proces dopasowania do aplikacji wymaga dostępności różnych urządzeń oraz zastosowania oprogramowania. Dopiero bowiem w nim zachodzi faktyczne przetwarzanie i analiza danych. My jednak skupiamy się na dostarczaniu jakościowych i ergonomicznych urządzeń wejściowych, od których w praktyce zależy poprawne, długoterminowe działanie systemu.
To, że przemysł wymaga rozwiązań złożonych, wcale nie jest regułą. Przykładowo w handlu, gdzie istnieje presja czasu i trzeba obsłużyć dużą liczbę klientów w krótkim czasie oraz z minimalną ilością błędów, sprzęt i cały system musi być bardzo zaawansowany. W przemyśle występują też takie specyficzne rozwiązania – np. kamery nadzorujące proces produkcji, co nie ma odpowiednika w handlu. Z drugiej strony technologia rozpoznawania obrazów pojawia się w kioskach typu self-checkout. Tak więc granica podziału przebiega nieco inaczej, na pewno nie branżowo.
Pomimo że większość sprzedawanych komponentów to wersje standardowe z tradycyjnymi interfejsami i podstawową funkcjonalnością detekcyjną, w sprzedaży obserwujemy dosyć spory udział wariantów inteligentnych (obecna i poprzednia analiza – po 26%). Dodatkowo, zdaniem dostawców, istotny jest w ich biznesie osprzęt i inne produkty powiązane z technologią czujnikową.
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 polepszanie 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.
Marcin Olszowy
Pepperl+Fuchs
Kto jest odbiorcą czujników zbliżeniowych oraz systemów wizyjnych? Gdzie są one stosowane?
Bezpośrednim odbiorcą czujników indukcyjnych jest oczywiście szeroko pojęty przemysł, w tym producenci maszyn. Aczkolwiek tego typu czujniki możemy spotkać obecnie w każdej dziedzinie naszego życia – w naszych samochodach, sprzęcie AGD czy nawet wentylacji domowej. Jest to typ produktu o szerokim zastosowaniu.
Jeżeli chodzi o systemy wizyjne, to są one wykorzystywane do automatycznego rozpoznawania obrazów, kontroli jakości, rozpoznawanie kodów kreskowych czy orientacji. Tutaj głównym odbiorcą jest przemysł, przy czym tego typu systemy są szyte na miarę, tj. dopasowane do konkretnej aplikacji. Nie ma możliwości zaimplementowania ich bez podstawowej wiedzy i praktyki. Każdorazowo wymagane są testy i ewentualne korekty ustawień już na miejscu u klienta.
Jakie są wymagania i potrzeby odbiorców? Jakie są nowości w technologiach omawianych produktów?
Klienci z branży przemysłowej, w tym integratorzy, szukają elementów uniwersalnych, łatwo dostępnych, które można łatwo zaaplikować w wymagających projektach i które nie wymagają dużych nakładów czasu do integracji z całym systemem. Niewątpliwie są to produkty związane z komunikacją przemysłową, moduły I/O, systemy identyfikacji RFID, systemy identyfikacji optycznej kodów 1D/2D i oczywiście czujniki indukcyjne, optyczne oraz ultradźwiękowe. W tym zakresie oferujemy produkty takie jak nowe czujniki wizyjne VOS, kamerę zdarzeniową VOC lub pierwszy czujnik ultradźwiękowy USi-safety zgodny z kategorią 3 PL d.
Jeżeli chodzi ogólnie o nowości w zakresie czujników, to jest ich sporo. Do takich należą czujniki zbliżeniowe z interfejsem IO-Link, elementy optyczne w technologii PRT (Pulse Ranging Technology), MPT (Technologia Multi Pixel) czy wersje w technologii laserowej DuraBeam. Klienci końcowi z działów utrzymania ruchu również szukają czujników, którymi mogą zunifikować kilka obecnych w zakładzie systemów. Takim czujnikiem może być np. seria R10x czy R20x z wyjściem sygnałowym push-pull (4 w 1), czyli PNP/NPN i NO/NC do wyboru i oczywiście z IO-Link w standardzie.
Kamery i systemy wizyjne
Druga część analizy dotyczy urządzeń i oprogramowania umożliwiających akwizycję, przetwarzanie oraz analizę obrazów. Wykorzystuje się tutaj czujniki wizyjne, kamery tradycyjne i inteligentne, komputery przemysłowe i inne urządzenia, a także w wielokamerowych systemach o rozbudowanych funkcjach analizy obrazów.
Robert Skibiński
Newtech Engineering
W jakich aplikacjach stosowane są czujniki zbliżeniowe oraz systemy wizyjne?
Obecnie nie ma branży, gdzie nie używa się czujników indukcyjnych czy mniej lub bardziej zaawansowanych systemów wizyjnych. Wszystkie one są elementami systemów automatyzacji procesów technologicznych. Czujniki są bazowymi komponentami ułatwiającymi każdą produkcję, natomiast szeroko pojęte rozwiązania wizyjne to bardzo dobre narzędzie dla działu jakości, które pozwala na eliminację wadliwych produktów i poprawienie procesów produkcyjnych.
Czego szukają klienci?
Przede wszystkim szukają produktów, które rozwiążą dany problem, spełnią kryteria w odniesieniu do danej aplikacji czy zadania. Ważnym elementem jest oczywiście budżet zakupowy. Stąd też posiadanie w ofercie rozwiązań, które spełnią złotą regułę: będą niezawodne i tanie, to klucz do realizacji wielu projektów.
W przypadku systemów wizyjnych sprawa jest bardziej skomplikowana. Każda konsultacja w tym temacie musi zakończyć się pytaniem o budżet. Niekiedy projekty wymagają zaawansowanych komponentów, tak aby spełnić kryteria klienta. Negocjowanie ofert jest w tym przypadku ciągłym procesem. Trzeba tu mieć know-how odnośnie do komponentów tworzących systemy, a jednocześnie elastyczne podejście do wymagań odbiorcy, tak aby zaproponować rozwiązanie wpasowujące się w jego oczekiwania.
Jak tworzyć ofertę? Jak ważne są tutaj nowości?
Jeśli mowa o sensoryce, to sprawa jest prostsza, bowiem każdy czujnik jest niezależnym elementem systemu automatyki. Tutaj sprawdzone i standardowe elementy to rdzeń ofertowanych rozwiązań. Nowości są często tylko uzupełnieniem standardowej oferty, zatem warto mieć w swoim portfolio szeroką gamę produktów. Również klient końcowy będzie bardziej skupiony na tym, w jaki sposób efektywnie rozwiązać dany problem.
Z systemami wizyjnymi sprawa jest bardziej skomplikowana. Są one zbudowane z wielu komponentów, w przypadku których stosowane podzespoły są częścią większej całości i muszą współgrać z resztą oraz, przede wszystkim, z oprogramowaniem. Największy rozwój można ewidentnie zauważyć w budżetowych rozwiązaniach kamer i czujników. Tam producenci starają się "upchnąć" jak najwięcej możliwości przy zachowaniu jak najbardziej atrakcyjnej ceny zakupu.
Jak wygląda sytuacja w branży? Gdzie dzisiaj dostarczane są omawiane produkty?
Polski przemysł był mocno rozwojowy dzięki branży automotive. To w sumie ona kształtowała zapotrzebowanie na omawiane komponenty. Ostanie trzy lata były wymagające z mocnymi zachwianiami rynku, co spowodowało, że wiele branż musiało się mocno dywersyfikować i szukać alternatyw, jeśli chodzi o produkcję komponentów czy budowę maszyn. Na szczęście polski przemysł to też silna produkcja spożywcza, zakłady farmaceutyczne, przemysł ciężki i przemysł drzewny. Te branże również przeszły gigantyczne zmiany i dzięki innowacjom tworzą obecnie idealny potencjał dla sensoryki i systemów wizyjnych.
Analizując cechy systemów wizyjnych w kontekście zakupowym, można wskazać pięć kluczowych czynników istotnych dla rodzimych odbiorców. Na pierwszym miejscu listy znajduje się cena (80% wskazań), która dotyczy kosztów urządzeń i osprzętu, stworzenia aplikacji i jej wdrożenia. Drugim jest łatwość użycia i programowania. Użytkownicy szukają efektywnych, zaawansowanych, ale jednocześnie intuicyjnych rozwiązań wizyjnych, których funkcjonalność może być na późniejszych etapach również modyfikowana przez personel. Producenci, odpowiadając na to zapotrzebowanie, oferują czujniki z wbudowanymi funkcjami uczenia się oraz moduły programowe do zadań machine vision, które można integrować z większymi systemami. Wspólna platforma sprzętowo-programowa przyspiesza wdrożenie całego systemu. Taka kompleksowość jest też oczekiwana – jest to trzecie najczęstsze wskazanie. Ważne są oczywiście również: jakość urządzeń oraz ich możliwości, w szczególności obliczeniowe.
Przy okazji powyższego wyliczenia warto dodać informację o kamerach inteligentnych, a więc łączących standardowe kamery z modułem przetwarzania obrazów i interfejsem komunikacyjnym. Tego typu urządzenia w ostatnich latach popularyzowały się, zaś obecnie stanowią podstawowe produkty wykorzystywane w branży. Wzrosła również popularność czujników wizyjnych, które są chętnie wybierane szczególnie wtedy, gdy odbiorcy poszukują ekonomicznych, a jednocześnie funkcjonalnych rozwiązań.
Krajowi odbiorcy i dostawcy
Głównymi odbiorcami kamer i systemów wizyjnych są zakłady przemysłowe oraz integratorzy systemów (niewielki wzrost w stosunku do poprzednich badań). Kolejna ważna grupa to producenci maszyn (sektor OEM). Podział ten jest w ostatniej dekadzie relatywnie stały.
Jeżeli chodzi o dostawców, to branża skupia wiele firm specjalizujących się w dostarczaniu czujników, kamer i innych składników systemów wizyjnych. Część producentów, takich jak Keyence, Omron, Turck czy Panasonic, działa na naszym rynku bezpośrednio poprzez swoje oddziały krajowe. Oprócz nich mamy również licznych dystrybutorów, zarówno wyspecjalizowanych w technologii wizyjnej, jak i oferujących szeroką gamę produktów. Większość z nich doradza w zakresie doboru odpowiednich rozwiązań, a niektórzy również pomagają w ich wdrożeniu.
Dodamy, że wśród najbardziej rozpoznawalnych marek znajdują się niezmiennie Keyence i Cognex, które uzyskały znaczną przewagę głosów nad całą resztą stawki. Kolejne firmy o dużej rozpoznawalności to Sick, Omron, Balluff. Wyniki bazują na subiektywnych opiniach respondentów i nie należy ich traktować jako odzwierciedlenia udziałów firm w rynku czy wartości ich sprzedaży.
Rafał Rajczonek
Datalogic
Znakowanie laserowe to popularna w przemyśle metoda wykonywania oznaczeń. Jakie są jej zalety, w szczególności w porównaniu z innymi technikami? W jakich aplikacjach jest ona wykorzystywana i dlaczego?
Znakowanie laserowe uznawane jest za uniwersalną i precyzyjną technologię etykietowania, kodowania i grawerowania szerokiej gamy tworzyw w różnych sektorach przemysłowych. Jest to metoda bezdotykowa, która zapewnia liczne zalety w stosunku do tradycyjnie wykorzystywanych technik, jak choćby druk atramentowy lub mikropunktowe grawerowanie mechaniczne. Znakowanie laserowe, ze względu na możliwość nanoszenia oznaczeń o wysokiej jakości i trwałości na różne materiały, jest szeroko stosowane w sektorach takich, jak elektroniczny, samochodowy, medyczny oraz AGD.
Dlaczego używamy znakowania laserowego? Mogę tu wskazać cztery najważniejsze powody:
- Identyfikowalność – technologia znakowania laserowego, dzięki swojej uniwersalności, szybkości i trwałości na zużycie w porównaniu z innymi technologiami, używana jest głównie w celu zapewnienia identyfikowalności komponentów przemysłowych.
- Estetyka – laserów można używać do znakowania lub grawerowania złożonych kształtów i logo z nieporównywalnie większą precyzją. Szeroka gama szerokości fali i mocy powoduje, że praktycznie każdy materiał może zostać oznaczony za pomocą wysokokontrastowej i trwałej grafiki.
- Funkcjonalność – technologia znakowania laserowego wykorzystywana jest także do modyfikowania fizycznych właściwości powierzchni materiału, zapewniając pożądane rezultaty ze stałą powtarzalnością.
- Integracja – łatwa integracja z istniejącymi już liniami przemysłowymi – możliwość współpracy znakowarki laserowej z robotem oraz zastosowania systemu wizyjnego do odczytu i kontroli nanoszonych kodów.
Technologia znakowania laserowego stała się niezbędna w nowoczesnych procesach przemysłowych, zapewniając połączenie precyzji, trwałości i wydajności. Zakres jej zastosowań poszerza się na coraz to nowe sektory, stanowiąc niezawodne rozwiązanie przeznaczone do nanoszenia nieusuwalnego i wysokiej jakości znakowania na różnych materiałach.
Koniunktura na rynkach
Oszacowania wartości sektora związanego ze sprzedażą omawianych produktów, które podawali w redakcyjnej ankiecie dostawcy branżowi, wynosiły od kilkudziesięciu milionów do pół miliarda złotych rocznie. Takiego zróżnicowania można było sie spodziewać, podobnie było w poprzednich badaniach. Tegoroczna średnia wartości podawanych dla polskiego rynku czujników zbliżeniowych i fotoelektrycznych wyniosła 180 mln zł. Nadmieńmy, że w poprzednich analizach uśrednienia wyniosły po około 100 mln złotych.
Jeżeli chodzi o wartość rynku związanego z kamerami i systemami wizyjnymi, zmienność oszacowań była podobna, natomiast średnia podawanych kwot wyniosła około 110‒130 mln złotych. Jest to istotnie więcej niż w poprzednich badaniach i owe wyniki podajemy z zastrzeżeniem co do ich wiarygodności.
Jak widać po danych, obydwa omawiane w badaniu obszary rynku są wartościowe, na pewno są też perspektywiczne. Dodatkowo, jako że czujniki czy komponenty wizyjne są relatywnie łatwe do wprowadzania do oferty dystrybucyjnej, konkurencja w omawianych branżach jest silna. Tak ocenił średnio co drugi ankietowany, przy czym w przypadku czujników – produktów prostszych i popularniejszych – odsetek ten był nawet wyższy.
