W przypadku klientów B&R wdrożenie systemów wizyjnych w nowych lub istniejących systemach produkcyjnych nie wiąże się już z nadmiernym nakładem czasu i kosztów. Jedną z pierwszych firm, które zaoferowały swoim klientom rozwiązanie oparte na zintegrowanej technologii wizyjnej B&R jest Spilker, producent wykrawarek i kompletnych linii dla przemysłów poligraficznego, etykietowania, motoryzacyjnego, farmaceutycznego i opakowaniowego.
„Zintegrowany system wizyjny B&R i funkcje, których wdrożenie nam umożliwił, są absolutnym hitem naszego systemu pilotażowego” – twierdzi Mark Possekel, kierownik sprzedaży w firmie Spilker. „Zazwyczaj jednak radość z wprowadzenia takich atrakcji zaprawiona jest nutką goryczy, kiedy uświadomimy sobie, ile one kosztują. I tym właśnie różni się oferowane rozwiązanie – niezależnie od tego, czy dotyczy nowego systemu, czy modernizacji istniejącego. Jest niezwykle korzystne dla naszych klientów, a to oznacza, że jest również niezwykle korzystne dla nas.
Tę pochlebną opinię podzielają klienci, którzy po raz pierwszy mogli zapoznać się z nowym rozwiązaniem systemu wizyjnego na ICE 2019 – monachijskiej wystawie urządzeń do przetwarzania papieru, taśm i folii. Possekel jest pochwałami klientów z pewnością usatysfakcjonowany, choć niespecjalnie zaskoczony – w końcu rozwiązanie to odpowiada dokładnie temu, co wielu z nich postulowało.
Rosnące zapotrzebowanie na systemy wizyjne
Firma Spilker znalazła swoją niszę, konstruując niestandardowe konwertery i wykrawarki. Dla Marka Possekela i Dyrektora Zarządzającego Heinrika Spilkera oczywistym krokiem było wzbogacenie wieloletniego dorobku firmy w zakresie automatyzacji o efekty wynikające z bardziej dogłębnego podejścia do systemów wizyjnych. Targi były doskonałą okazją do zaprezentowania pierwszych zastosowań będących owocem tego przedsięwzięcia.
Po dokonaniu oceny wielu potencjalnych dostawców, firma wybrała dwa produkty do swojego systemu pilotażowego. Oprócz rozwiązania B&R, system pilotażowy zawierał również rozwiązanie kontrolne znanej firmy specjalizującej się zapewnianiu jakości przetwarzania materiału w procesach przewijania.
„Zaletą tego systemu kontroli są jego wstępnie zaprogramowane standardowe funkcje, w tym kontrola naciągu i możliwość porównywania obrazów na żywo ze wstępnie zdefiniowanymi obrazami idealnego produktu. System jest ponadto bardzo łatwy w obsłudze” – dodaje Dirk Starke, programista i specjalista ds. automatyki w firmie Spilker. „Jego słabą stroną jest jednak fakt, że informuje jedynie o tym, czy produkt jest dobry, czy zły, nie dostarcza natomiast wyników podstawowych pomiarów – można je uzyskać tylko pośrednio i po znacznie wyższych kosztach. Nie posiada również interfejsu do bezpośredniej komunikacji ze sterownikiem linii.”
Konwencjonalne systemy wizyjne: zbyt złożone
Aby pomóc swoim klientom w sprostaniu coraz bardziej rygorystycznym wymaganiom dotyczącym dokumentowania i zapewnienia jakości, specjaliści firmy Spilker ocenili również dostawców konwencjonalnych rozwiązań w zakresie systemów wizyjnych maszyn. „Dostawcy ci oferują systemy w naszym przedziale cenowym, umożliwiające dokonywanie pomiarów, które możemy wykorzystać jako wartości zadane w naszych stacjach obróbki lub przekazać klientom na potrzeby ich systemów dokumentowania” – wyjaśnia Possekel. „Kłopot z takimi samodzielnymi i opartymi na komputerach rozwiązaniami polega jednak na tym, że trudno je zintegrować ze środowiskiem sterowania maszyną. Wymagają ponadto intensywnego szkolenia i przyzwyczajenia się do nowego środowiska inżynieryjnego. Wszystko to mogło rodzić problemy, zwłaszcza, że czasu do otwarcia wystawy pozostawało niewiele.
Przebłysk szczęścia: zintegrowana technologia wizyjna B&R
Wiadomość, że firma B&R pracuje nad rozwiązaniem systemu wizyjnego maszyn wzbudziła zrozumiałe zainteresowanie ekspertów Spilkera. Zamiast polegać na zewnętrznych partnerach, firma Spilker już wcześniej korzystała z w pełni zintegrowanej oferty automatyki B&R przy tworzeniu rozwiązań automatyzacji we własnym zakresie. Jej konstruktorzy byli zatem doskonale zaznajomieni z produktami B&R i środowiskiem inżynierskim Automation Studio – którym posłużyliby się także przy konfigurowaniu kamery.
„Ogłoszenie firmy B&R było dla nas jak łut szczęścia” – wspomina Spilker. „Natychmiast zgłosiliśmy chęć zostania klientem pilotażowym. Na rynku jest wiele systemów wizyjnych, jednak taki pakiet, jaki oferuje B&R to rzadkość – ma niezwykłe możliwości, ale nadaje się również dla nowych użytkowników technologii wizyjnych, a przy tym można go zintegrować niewiarygodnie łatwo i niedrogo.”
Po wstępnych rozmowach z lokalnym oddziałem B&R, w trakcie których firma Spilker przedstawiła zadanie produkcyjne przewidziane do prezentacji podczas wystawy oraz wymagane pomiary, sprawy potoczyły się szybko.
„Eksperci ds. technologii wizyjnej B&R zalecili Smart Sensor o rozdzielczości 1,3 megapiksela ze zintegrowanym oświetleniem” – opisuje Spilker. „A my zastosowaliśmy się do tego zalecenia.”
Zintegrowane oświetlenie i przetwarzanie obrazu
Przetwarzanie obrazu odbywa się w całości w kamerze, a do sterownika maszyny należy jedynie ocena wyników kontroli. Precyzja wyzwalania rzędu zaledwie jednej milisekundy umożliwia zaprojektowanie bardzo ciasnych pętli sterujących do monitorowania i regulacji położenia sztancy, co jeszcze bardziej zwiększa stabilność procesu. 16 wbudowanych wysokowydajnych diod LED pracuje przy czasach naświetlania znacznie krótszych niż 100 milisekund. Krótkie czasy naświetlania pozwalają ograniczyć do minimum zakłócenia pochodzące z zewnętrznych źródeł światła, skracają czas przetwarzania obrazu i umożliwiają rejestrowanie szybko poruszających się obiektów. Smart Sensor jest wyposażony w wiele funkcji wizyjnych, w tym odczyt kodu, analizę blobów, dopasowanie, OCR (optyczny odczyt znaków) i pomiar.
Aby jeszcze bardziej ułatwić oswajanie się pracowników Spilkera z nowym systemem kamer i przyspieszyć konstruowanie, firma B&R zapewniła zespołowi Starke’a dodatkowe wsparcie. W ciągu kilku godzin dokonano przybliżonych ustawień w oparciu o próbki produkcyjne i wykorzystano zintegrowaną funkcję dopasowania systemu wizyjnego do skonfigurowania szeregu wymaganych funkcji pomiarowych. W systemie pilotażowym funkcje te dostarczają parametrów trzech pozycji. W przypadku zbyt dużego odchylenia, narzędzia w stacjach obróbki są odpowiednio dopasowywane.
W systemie pilotażowym etykiety samoprzylepne o wymiarach 50 x 70 mm są wykrawane rotacyjnie po dwie na raz w technologii „roll-to-roll”, z dodatkowymi otworami, a następnie dziurkowane w dwóch miejscach przed nałożeniem naklejki. Podzespoły maszyny, takie jak nawijarka, przekrawacz i wykrojnik rotacyjny są zamontowane na tylnym panelu maszyny. Otwarty układ maszyny zapewnia łatwy dostęp do poszczególnych komponentów i pełny wgląd w proces produkcyjny oraz ułatwia montaż Smart Sensora.
Integralny komponent środowiska Automation Studio
Smart Sensor jest zintegrowany bezpośrednio ze środowiskiem inżynieryjnym sterownika i komunikuje się poprzez protokół OPC UA, dlatego nie ma potrzeby programowania interfejsów. Dzięki położeniu, orientacji i innym danym dostępnym dla sterownika w czasie rzeczywistym, napędy są w stanie szybko i precyzyjnie reagować na wszelkie odchylenia.
„Opracowaliśmy procedury przetwarzania pomiarów ze Smart Sensora w sterowniku, zaprogramowaliśmy pętle sterowania i wizualizację funkcji systemu wizyjnego maszyny w jej aplikacji HMI” – mówi Starke. „Praca ze Smart Sensorem potwierdziła, że jest to wysoce zintegrowane rozwiązanie, bezproblemowo włączone w środowisko inżynieryjne B&R i dostosowane do potrzeb programistów automatyki.
Realizacja w ciągu kilku dni
Potwierdzeniem tego jest niezwykle krótki czas wdrożenia. Uruchomienie funkcji wizyjnych systemu pilotażowego zajęło ekspertom B&R i zespołowi Spilkera niecałe cztery dni. Ponadto wykorzystane funkcje doskonale sprawdziły się już przy pierwszym uruchomieniu systemu.
Biorąc pod uwagę pozytywne doświadczenia i pochwały otrzymane od odwiedzających targi, Starke jest przekonany, że system wizyjny maszyn B&R odegra ważną rolę w przyszłości jego firmy. „Szczególnie w tych przypadkach, w których konwencjonalne czujniki napotykają na ograniczenia – wykrywanie złożonych scenariuszy błędów lub przechwytywanie danych położenia – Smart Sensor jest idealnym rozwiązaniem uzupełniającym naszą ofertę.
 | Henrik Spilker Dyrektor Zarządzający Spilker GmbH „Wejście firmy B&R na rynek systemów wizyjnych maszyn było dla nas niezwykle pomyślną okolicznością, gdyż wielu naszych klientów zgłaszało zapotrzebowanie na funkcje wizyjne w swoich urządzeniach drukujących, etykietujących i przetwarzających. Szczególnie dobrze się złożyło, że pakiet B&R jest zarówno niezwykle wydajny, jak i niedrogi – odpowiedni dla nowych użytkowników tej technologii.” |
Rozbudowane funkcje systemu wizyjnego maszyn
Oprogramowanie mapp Vision firmy B&R zawiera szeroki wybór funkcji systemu wizyjnego maszyn, zawartych w łatwo konfigurowalnych blokach oprogramowania. Nie ma potrzeby wykonywania prac programistycznych wymaganych w tradycyjnych rozwiązaniach.
- Wykrywanie kodu (identyfikacja)
- mapp Vision obsługuje ponad 40 różnych typów kodów, w tym wszystkie najpopularniejsze kody 1D i 2D. Funkcja ta jest samoregulująca się i umożliwia uzyskanie wiarygodnych wyników nawet przy bardzo dużych prędkościach.
- Rozpoznawanie tekstu (OCR)
- Zintegrowana funkcja rozpoznawania znaków działa w oparciu o algorytm głębokiego uczenia. Funkcja OCR jest zatem bardzo niezawodna i umożliwia szybki odczyt nawet przy słabej jakości obrazu.
- Rozpoznawanie kształtu (blob)
- Rozpoznawanie kształtu umożliwia określanie wielkość kształtu i jego środka ciężkości z mikropikselową precyzją. Dostarcza także informacji o orientacji i średniej wartości szarości.
- Porównywanie obiektów (dopasowywanie)
- Funkcja dopasowywania z łatwością identyfikuje obiekty, ich położenie i orientację. Oprócz dopasowywania opartego na krawędziach dostępny jest również wariant bazujący na korelacji.
- Pomiar (metrologia)
- Dzięki metrologii, technologia mapp Vision pełni funkcję bardzo dokładnego przyrządu pomiarowego o niezwykłych możliwościach. Krawędzie wzdłuż linii lub segmentów okręgu są mierzone z dokładnością do jednego piksela.