Adaptacyjne oko produkcji

Technologia ta umożliwia odczytywanie kodów kreskowych, mierzenie poziomów napełnienia, pozycjonowanie chwytaków robotów, sprawdzanie montażu i wiele więcej – wizja maszynowa jest niezbędna w automatyzacji produkcji. Chcieliśmy dowiedzieć się, dlaczego systemy wizyjne B&R szczególnie dobrze nadają się do produkcji adaptacyjnej i jaką wartość dodaną wnoszą do aplikacji. Naszymi partnerami w tej rozmowie są Nikolai Feurer, ekspert ds. technologii pakowania w B&R oraz Andreas Waldl, menedżer produktu ds. systemów wizyjnych.

Andreas Waldl: Maszyna, która może automatycznie dostosowywać się do stale zmieniających się produktów i wymagań, musi być w stanie "widzieć". System wizyjny, który w pełni zintegrowaliśmy z naszą technologią sterowania służy jako oko.

Nikolai Feurer: Jako przykład weźmy linię napełniania butelek szamponu o różnych kształtach i rozmiarach. Puste butelki są podawane na przenośnik taśmowy w dowolnej kolejności. Butelki przed napełnieniem muszą zostać ustawione w pozycji pionowej, a do tego celu zazwyczaj wykorzystywane są roboty typu pick-and-place. Aby móc chwycić butelkę, kontroler potrzebuje informacji w czasie rzeczywistym o tym, gdzie znajduje się butelka i jak jest zorientowana. Wymiary są również wymagane w celu zaciśnięcia butelek między dwoma wózkami w systemie transportowym ACOPOStrak. Kluczową kwestią jest to, że wszystkie te procesy opierają się na danych z systemu wizyjnego i muszą być zsynchronizowane w zakresie kilku mikrosekund.

Waldl: Dokładnie. W produkcji adaptacyjnej rozpoznawanie obrazu musi być w stanie poradzić sobie z faktem, że rozpoznawany produkt zmienia się z każdym cyklem – w najbardziej ekstremalnym przypadku jako partia o wielkości 1.

Im szybciej oświetlenie dostosowuje się do danego produktu, tym wyższa jest częstotliwość taktowania. Ze względu na głęboką integrację z rozwiązaniem automatyzacji, system wizyjny B&R, a w szczególności oświetlenie, może elastycznie dostosowywać się do zmian w czasie pracy bez utraty jakości rozpoznawania. Oświetlenie o maksymalnej jednorodności i intensywności, osiągane w zaledwie 150 nanosekund, zapewnia, że wszystkie procesy rozpoznawania przebiegają z najwyższą możliwą częstotliwością taktowania i powtarzalnymi wynikami.

Feurer: Nasze rozwiązanie wizyjne jest w pełni zintegrowane z krajobrazem systemów B&R, umożliwiając mikrosekundową komunikację ze wszystkimi sterownikami, napędami, technologią bezpieczeństwa i komputerami przemysłowymi w portfolio B&R. Teraz kamera może zsynchronizować się z osią lub użyć pozycji silnika jako wyzwalacza. Szczególnie w przypadku bardzo dynamicznych aplikacji używam go do tworzenia precyzyjnych obrazów bez obniżania wydajności z powodu zatrzymywania lub zwalniania.

Waldl: Warunkiem wstępnym niezawodnego rozpoznawania jest oświetlenie specyficzne dla produktu, które dostosowuje kąt oświetlenia, kolor światła i czas ekspozycji w każdym przypadku w zależności od sytuacji. W tym celu B&R oferuje wybór zewnętrznych systemów oświetleniowych, które można przełączać w celu spełnienia określonych wymagań w bardzo krótkim czasie, co jest unikalne w branży.

Waldl: Tak, oferuje. Klient decyduje się na adaptacyjne rozwiązanie maszynowe, ponieważ umożliwia ono masową personalizację, która odnosi się do spersonalizowanych produktów w warunkach ekonomicznych produkcji masowej. Ostatecznie najważniejszą kwestią jest zatem to, jak ekonomiczne jest wybrane rozwiązanie widzenia maszynowego. Mówimy więc o wkładzie rozwiązania z zakresu wizji maszynowej w ogólną efektywność sprzętu (OEE) i koszt jego eksploatacji w całym cyklu życia – innymi słowy, o całkowitym koszcie posiadania (TCO).

Waldl: Z jednej strony oszczędzają materiał i energię wynikające ze złomowania, które w przeciwnym razie wystąpiłoby z powodu słabej synchronizacji lub jej braku podczas częstych zmian produktu. Dzięki systemowi wizyjnemu B&R można również wyeliminować usterki spowodowane obcym światłem lub zakłóceniami optycznymi, zwiększając w ten sposób całkowitą wydajność. Ale ogólnie rzecz biorąc, jest to fakt, że system adaptacyjny rozpoznaje szeroką gamę produktów przy najwyższych częstotliwościach taktowania z maksymalną niezawodnością.

Feurer: Korzyści rozciągają się na cały cykl życia – od planowania, inżynierii projektu i uruchomienia po eksploatację i serwis. Jako pełnoprawna stacja na magistrali komunikacyjnej POWERLINK, system wizyjny jest konfigurowany w taki sam sposób jak każdy inny komponent w Automation Studio przy użyciu własnego komponentu mapp – mapp Vision. Ułatwia to inżynierię, uruchomienie, konserwację, konfigurację, diagnostykę lub instalację nowego oprogramowania układowego. Ponadto system wizyjny jest natychmiast zintegrowany z aplikacją HMI.

Waldl: Zaczyna się od inżynierii. Jest to znacznie łatwiejsze i mniej podatne na błędy, gdy zespół programistów pracuje we wspólnym narzędziu, takim jak Automation Studio, zamiast w dwóch lub więcej różnych narzędziach.

Ponadto integracja ułatwia funkcjonalność plug and play. Po wyjęciu z pudełka nasze czujniki wizyjne nie są jeszcze wyposażone w żadne funkcje, takie jak rozpoznawanie wzorów lub kodów kreskowych. Gdy czujnik wizyjny jest podłączony do maszyny, automatycznie odbiera wszystkie wymagane funkcje i parametry z systemu sterowania. A jeśli operator musi wymienić kamerę lub oświetlenie, rekonfiguracja odbywa się również poprzez plug and play. Kamery i oświetlenie B&R są skalibrowane fabrycznie. Gwarantuje to powtarzalne wyniki bez konieczności dostosowywania parametrów ekspozycji w urządzeniu.

Feurer: Najważniejsze jest to, że do standardowej aplikacji nie jest już potrzebny ekspert ds. wizji; aplikacje można konfigurować za pomocą intuicyjnego interfejsu mapp Vision.

Waldl: Tak, wciąż tak jest. Tradycyjnie system wizyjny jest rodzajem „wyspy” z własnym oprogramowaniem. Nie jest on zintegrowany jako równoprawny uczestnik całego systemu automatyki i jedynie przekazuje dane do magistrali za pośrednictwem standardowego interfejsu. Nie są to rozwiązania bezproblemowe i często oferują jedynie średnią wydajność, ponieważ pętle sterowania z podłączonym systemem sterowania nie są zoptymalizowane. Dla użytkownika oznacza to wyższe koszty ze względu na wymaganą dodatkową pracę.

Panie Waldl, panie Feurer, dziękuję za ekscytujący wgląd w świat wizji maszynowej.