Implementace funkcí strojového vidění do stávajících nebo nových výrobních strojů je nyní pro zákazníky B&R mnohem snažší díky nižšší náročnosti a nižším nákladům. Firma Spilker, výrobce vysekávacích nástrojů a kompletních zařízení pro polygrafický, etiketovací, automobilový, farmaceutický a balicí průmysl, patří mezi první výrobce strojů, kteří mohou svým zákazníkům nabídnout nové řešení s využitím systému strojového vidění společnosti B&R.
„Systém strojového vidění od B&R a funkce, které nabízí, jsou pro naše zařízení absolutně klíčové“, říká Mark Possekel, obchodní ředitel firmy Spilker. „Obvykle mají novinky pachuť toho, že jsou pro mnoho oslovených potenciálních zákazníků nedostupné vzhledem k nákladům, které jsou spojeny s jejich implementací. U řešení B&R je tomu však jinak, a to jak v případě nových projektů, tak i v případě dovybavení stávajících. To je skutečně skvělá věc pro naše zákazníky, a tím samozřejmě také pro nás.“
Takovým způsobem hodnotí B&R vision systém také zákazníci, kteří se s novým integrovaným zpracováním obrazu poprvé setkali na veletrhu pro zpracovatelský polygrafický průmysl ICE v březnu 2019 v Mnichově. Pro pana Possekela je to potěšující, nicméně nepřekvapující reakce, protože firma již byla v minulosti častěji konfrontována s podobnými požadavky od svých zákazníků.
Poptávka po funkcích zpracování obrazu stoupá
Protože firma Spilker vyrábí na míru vyrobené zpracovatelské stroje a vysekávací jednotky dle požadavků zákazníků, bylo pro Possekela a ředitele firmy Henrika Spilkera jasné, že musí kromě know-how automatizace vybudované v posledních letech dále prohloubit také téma zpracování obrazu. Veletrh nabídl perfektní příležitost představit první kroky v tomto odvětví.
Firma předem prověřila řadu potenciálních dodavatelů a pro aktuálně vyvíjené zařízení vybrala dva produkty. Kromě řešení B&R byl pilotní systém vybaven také inspekčním řešením od známého specialisty v oblasti zajišťování kvality pro zpracování plošných materiálů.
„Výhodou tohoto inspekčního systému je, že standardní funkce jsou již předem naprogramovány. To zahrnuje kontrolu tlaku nebo porovnání aktuálně vyráběného produktu s definovaným etalonem. Kromě toho je implementace velmi snadná,“ říká pan Dirk Starke, programátor a specialista pro automatizaci ve firmě Spilker. „Nevýhodou je však to, že tento inspekční systém poskytuje pouze hodnocení vyhovujících/nevyhovujících dílů a nikoli základní naměřené hodnoty, které jsou přístupné pouze za enormního aplikačního úsilí. Systém také neobsahuje rozhraní pro přímou komunikaci s řídicím systémem zařízení.“
Konvenční strojové vidění: příliš nákladné
Spilker, který se snaží pomáhat svým zákazníkům vyrovnat se se stále přísnějšími požadavky na dokumentaci a zajištění kvality, hodnotil také dodavatele konvenčních řešení strojového vidění. „Tito dodavatelé nabízejí systémy v našem cenovém rozpětí, které poskytují měření, která můžeme použít jako žádané hodnoty v našich zpracovatelských stanicích nebo předávat našim zákazníkům pro jejich dokumentaci,“ vysvětluje Possekel. „Problémem těchto samostatných řešení a řešeních na bázi PC je však obtížnost jejich integrace do řídícího systému stroje. Jejich zvládnutí také vyžaduje intenzivní školení a seznámení s novým vývojovým prostředím. Zejména s rychlým přibližováním výstavy by se to mohlo snadno stát problémem.“
Úspěšné řešení: Integrované strojové vidění od B&R
Odborní pracovníci ve firmě Spilker značně zpozorněli, když se dozvěděli o vstupu společnosti B&R do oboru zpracování obrazu. Tento výrobce strojů používá výhradně integrovaná řešení automatizace dodávaná společností B&R, protože se již nespoléhá při automatizaci na externí partnery, ale raději vyvíjí vlastní řešení automatizace. Firma má proto odpovídající zkušenosti s využitím produktů společnosti B&R a s vývojovým prostředím Automation Studio, pomocí kterého by také konfigurovali kamery.
„Oznámení společnosti B&R pro nás znamenalo záruku úspěšného řešení,“ říká pan Spilker. „Okamžitě jsme dobrovolně vstoupili do pilotního programu. Trh nabízí velký výběr vision systémů, ale řešení dodávané společností B&R je výkonné a přesto také vhodné pro začátečníky. Navíc se snadno integruje a není příliš drahé.“
Po několika předběžných rozhovorech v B&R, kde firma Spilker představila cíle pro prezentaci na veletrhu, dospělo jednání brzo k cíli.
„Na základě námi poskytnutých informací navrhli odborníci společnosti B&R použití Smart Senzoru s integrovaným osvětlením a rozlišením 1,3 megapixelů“, vysvětluje pan Spilker. „Toto doporučení jsme také použili.“
Integrované osvětlení a zpracování obrazu
Zpracování obrazu se provádí celé výhradně v senzoru, přičemž pouze výsledky inspekce jsou posílány do řídícího systému stroje. Přesnost snímání činí 1 ms. Díky tomu lze použít pro řízení velmi těsné regulační smyčky, kterými firma Spilker řídí polohu vysekávání a v případě potřeby ji reguluje. Tím je zaručena ještě vyšší spolehlivost procesu. 16 vestavěných vysoce výkonných LED diod pracuje s dobami osvitu výrazně kratšími než 100 ms. Krátké expozice minimalizují rušení z externích zdrojů světla, zkracují dobu zpracování obrazu a umožňují zachytit rychle se pohybující objekty. Smart Senzor je vybaven řadou funkcí, jako je například Code Reading (Čtení kódů), Blob (Rozpoznání tvarů), Matching (Porovnání), OCR (Rozpoznání textu) a Measurement (Měření).
Aby byla firma Spilker schopna ještě jednodušším způsobem zahájit aplikaci kamerového systému a minimalizovat dobu vývoje, využíval tým okolo pana Starkeho pomoc ze strany podpory společnosti B&R. Během několika hodin provedl tento tým na základě výrobních vzorků hrubá nastavení porovnávací funkce a nastavil několik měřicích funkcí podle zadání úkolu. Na pilotním zařízení poskytují tyto funkce tři parametry polohy. Pokud je odchylka příliš velká, upraví se odpovídajícím způsobem nastavení nástrojů v jednotkách.
Na pilotním zařízení jsou vysekávány současně vedle sebe rotačním způsobem metodou roll-to-roll vždy dva samolepicí štítky o rozměrech 50 x 70 mm, které jsou dodatečně na dvou místech opatřeny proseknutím než jsou nalepeny. Komponenty stroje, jako jsou navíječky, příčné řezačky nebo rotační vysekávací jednotky, jsou namontovány na zadní stěně stroje. Otevřená koncepce stroje zajišťuje snadný přístup k jednotlivým komponentům a maximální míru vizuální kontroly procesu zpracování a také snadnou montáž Smart Senzoru.
Vision součástí vývojového prostředí Automation Studio
Protože je Smart Senzor integrován přímo do vývojového prostředí a komunikuje prostřednictvím protokolu OPC UA, není třeba programovat žádná rozhraní. Poloha, orientace a další data jsou v řídícím systému pro každý měřicí bod k dispozici přímo a v reálném čase. Pohony mohou rychle a s vysokou přesností reagovat na jakoukoli odchylku.
„Standardní programy pro další zpracování naměřených hodnot generovaných Smart Senzorem, programování regulačních smyček a vizualizaci funkcí v uživatelském rozhraní stroje jsme implementovali sami, “říká pan Starke. „Při práci se Smart Senzorem se potvrdilo naše očekávání, že se jedná o vysoce integrované řešení, které bez problémů zapadá do systému techniky společnosti B&R a je přizpůsobeno vývojářům automatizace.“
Hotové za pár dní
Veškeré vynaložené úsilí se projevilo také v mimořádně krátké době realizace. Odborníci ve společnosti B&R a firmě Spilker potřebovali na dokončení vizualizačních funkcí pro pilotní zařízení celkově méně než čtyři dny. Tyto funkce dávaly slušné výsledky hned napoprvé při zapnutí zařízení.
Na základě dobrých zkušeností a pozitivní zpětné vazby od návštěvníků veletrhu je ředitel firmy přesvědčen, že vizualizační systémy společnosti B&R budou hrát ve firmě v budoucnu důležitou roli. „Obzvláště v případech, kde konvenční senzory dosahují svých limitů - při rozpoznávání složitějších chybných vzorů nebo při detekci pozic , máme nyní v portfoliu optimální řešení ve formě Smart Senzoru.“
 | Henrik Spilker ředitel firmy Spilker GmbH "Oznámení společnosti B&R o vstupu do oblasti zpracování obrazu bylo pro nás zárukou úspěšného řešení, protože stále více zákazníků z polygrafického, etiketovacího a zpracovatelského průmyslu požaduje odpovídající funkce ve svých výrobních zařízeních. Záruka úspěšného řešení je také to, že řešení společnosti B&R je výkonné a přesto vhodné pro začátečníky v oboru zpracování obrazu a je cenově dostupné.“ |
Široké spektrum funkcí strojového vidění
Software společnosti B&R mappVision obsahuje velké množství funkcí pro zpracování obrazu. Tyto funkce jsou začleněny do softwarových modulů, které musí aplikační technik pouze nakonfigurovat. Klasické programování není třeba.
- Rozpoznání kódů (Identifikace)
- mapp Vision zahrnuje více než 40 různých typů kódů, a to včetně všech běžných 1D a 2D kódů. Funkce je schopna samostatně se optimalizovat a poskytuje spolehlivé výsledky i při velmi vysokých taktovacích rychlostech.
- Rozpoznání textu (OCR)
- Integrované rozpoznávání textu pracuje s algoritmem Deep Learning. Funkce OCR je proto velmi spolehlivá a umožňuje vysokou rychlost čtení i při horší kvalitě obrazu.
- Rozpoznání tvaru (Blob)
- Rozpoznání tvaru určuje velikost zjištěné plochy a polohu těžiště s přesnosti mikropixelu. Poskytuje také informace o orientaci a průměrném odstínu šedé.
- Porovnání objektů (Matching)
- Díky funkci Matching lze snadno rozpoznat objekty, jejich polohu a umístění. Kromě porovnávání podle hran je k dispozici také varianta založená na korelaci.
- Měření (Metrology)
- Pomocí funkce měření poskytuje mappVision výkonný a vysoce přesný nástroj pro určování rozměrů. Hrany podél linií nebo kruhových segmentů se měří s přesností na subpixel.