Jak wygląda obecna koniunktura na polskim rynku termowizji i systemów wizyjnych? Czy ich popularyzacja w znacznym stopniu przekłada się na wzrost sprzedaży? W jakim kierunku zmierza nasz rodzimy rynek tych urządzeń? Analizując wyniki ankiet redakcyjnych przeprowadzonych wśród dostawców i użytkowników, a także odwołując się do wiedzy ekspertów, postaramy się odpowiedzieć na te i inne pytania.
Wykorzystanie systemów wizyjnych oraz kamer termowizyjnych staje się coraz bardziej powszechne i nieustannie zyskuje nowe obszary zastosowań. Nic dziwnego ? mają one mnóstwo zalet. Systemy wizyjne, analizując otoczenie na podobieństwo zmysłu ludzkiego, świetnie sprawdzają się wszędzie tam, gdzie istotna jest np. poprawność produkcji. Podobnie jest z kamerami termowizyjnymi, które są urządzeniami często niezastąpionymi, zwłaszcza tam, gdzie istotne są różnice w temperaturze.
Oczy automatyki
Systemy wizyjne działają jak oczy ? służą do pozyskiwania informacji o otoczeniu. Zgromadzone dane pozwalają usprawnić proces produkcyjny i podejmować trafne decyzje. Dzięki nim dużo łatwiej i szybciej można kontrolować poprawność i jakość wykonania wyprodukowanych elementów, a także nadzorować ich parametry jeszcze na etapie wytwarzania, co pozwala zapobiegać pojawianiu się produktów wadliwych. Lista możliwych do wykonania za pomocą systemu wizyjnego zadań jest naprawdę imponująca.
Żeby sprostać tym wszystkim zadaniom, niezbędnych jest kilka urządzeń wchodzących w skład systemu. Przemysłowy system wizyjny składa się z kamery bądź kilku kamer, służących do pozyskiwania informacji, urządzenia typu frame grabber do akwizycji i przetwarzania danych oraz urządzenia do analizy danych, którym może być procesorlub komputer z oprogramowaniem. Ponadto w przypadku obiektów, które nie generują własnego źródła światła, nieodzownymi elementami są także oświetlacze.
Mając na uwadze rodzaj zastosowanych urządzeń,można wyszczególnić następujące rodzaje systemów wizyjnych:
- czujnik wizyjny (tzw. soft sensor) ? ze względu na małą rozdzielczość kamery (do 640×680 pikseli) oraz słabe parametry procesora, używa się go do mało skomplikowanych zadań, jak np. proste pomiary, liczenie obiektów czy czytanie kodów. W tym przypadku poszczególne komponenty systemu ? kamera, procesor i oświetlacz, są zintegrowane w jednej obudowie;
- inteligentna kamera ? z powodu wysokiej rozdzielczości kamery (do 1600×1200 pikseli) i dużych możliwości operacyjnych oprogramowania, można ją stosować w złożonych zadaniach. Szybkość działania oraz duża moc obliczeniowa to jej główne atuty. Warto dodać, że inteligentna kamera jest niezależnym systemem wizji maszynowej z wbudowanym czujnikiem obrazu, umieszczonym w obudowie kamery przemysłowej, która to zawiera wszystkie niezbędne interfejsy komunikacyjne, przekaźniki itd. Zaletą takiego rozwiązania ? w porównaniu z systemami wizyjnymi wykorzystującymi komputer PC ? jest duża oszczędność miejsca i niższy koszt instalacji. Poza tym, mimo że inteligentne kamery używane są najczęściej do wykonywania mniej skomplikowanych zadań niż systemy z komputerem PC, to jednak ze względu na duży postęp, jaki się w nich ostatnio dokonał, są one porównywalne do tych ostatnich, a nawet są często uznawane za lepsze ? bardziej funkcjonalne i wydajne.
- kamera + komputer PC ? w tej sytuacji kamera współpracuje z oddzielnym komputerem PC. Dzięki temu istnieje dowolność w doborze kamery, która w danym momencie zostanie zastosowana (np. kolorowa lub monochromatyczna, liniowa bądź matrycowa). Tego typu systemy wizyjne są zazwyczaj wykorzystywane do najbardziej skomplikowanych zadań. Są one najtrudniejsze w realizacji, ale za to stwarzają ogromne możliwości.
Cele stosowania systemów wizyjnych?
Powodów jest wiele. Dostawcy oraz użytkownicy biorący udział w naszej ankiecie najczęściej wymieniali następujące powody: obniżenie kosztów produkcji i redukcja nakładów finansowych wynikających z późniejszych reklamacji produktów (92% dostawców i 50% użytkowników), poprawa jakości produktu końcowego oraz zmniejszenie ilości produktów wadliwych (78% dostawców i 75% użytkowników), brak możliwości (lub nieopłacalność) zastosowania manualnej kontroli jakości ze względu na zbyt szybkie tempo produkcji (64% dostawców i 50% użytkowników), optymalizacja procesów produkcyjnych celem polepszenia wskaźników finansowych (50% dostawców i 25% użytkowników), chęć sprostania zaostrzonym wymaganiom prawnym kontroli jakości, np. ISO (21% dostawców, 75% użytkowników). Ankietowani dostawcy są zdania, że innymi powodami wpływającymi na zakup systemu wizyjnego są także: podniesienie konkurencyjności wytwarzanych produktów na rynku międzynarodowym (28%), konieczność wykorzystania systemu wizyjnego dla poprawienia działania aplikacji (14%) oraz brak innych dostępnych rozwiązań dla stworzenia aplikacji (7%).
Termowizja ? zobaczyć niewidoczne
Kamery termowizyjne to jedne z najdoskonalszych urządzeń pomiarowych stworzonych przez człowieka. Pomiar temperatury badanego obiektu odbywa się w sposób całkowicie bezkontaktowy. Termografia nawet w najmniejszym stopniu nie ingeruje w badany cel, co jest jej ogromną zaletą. Uzyskany obraz pozwala na dokładny przegląd obiektów, które są skanowane w czasie rzeczywistym, a wynik badania w postaci rozkładu temperatury znany jest natychmiast. Zasada działania kamery termowizyjnej opiera się na zjawisku niewidzialnego promieniowania podczerwonego. Każde ciało o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego jest źródłem promieniowania podczerwonego, a jego intensywność zależy od temperatury i jego cech powierzchni.Tak więc kamera rejestruje promieniowanie podczerwone wyemitowane z badanego celu.
Uniwersalność
Systemy wizyjne są wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu (wykres 1). Jak mówi Marcin Kowalski z Avicon, nie można wyróżnić ich dominującego zastosowania. ? Technologia wizyjna jest tak bardzo uniwersalna, że znajduje zastosowanie we wszystkich gałęziach przemysłu ? samochodowym, farmaceutycznym, przy produkcji tworzyw, opakowań… Wizja jest wszędzie.
Także w medycynie. Według Arkadiusza Śmigielskiego, prezesa zarządu firmy OptiNav, w obszarze zastosowań systemów wizyjnych na tym polu jest jeszcze bardzo wiele do zrobienia. ? Diagnostyka, obrazowanie, wizualizacje narządów, planowanie, nawigacja operacyjna itd. to obszary do zastosowania algorytmów przetwarzania i analizy obrazów. Wizja najczęściej kojarzona jest z kamerami pracującymi w świetle widzialnym, jednak szczególnie w medycynie granica rozszerza się bardzo szeroko, bo od promieni X począwszy, a na dźwiękach skończywszy. Czy to jest tomograf, czy ultrasonograf, z obu urządzeń otrzymujemy pewnego rodzaju obraz i to od wiedzy, umiejętności inżynierów zależy, jakie informacje z jego obróbki dostaniemy. Tu, w szczególności dzisiaj, nacisk kładziony jest na systemy wizyjne 3D.
Zadaniem przemysłowego systemu wizyjnego jest przetwarzanie tego, co ?widzi?, czyli różnego rodzaju parametrów określających obiekty. Może więc analizować geometrię przedmiotów, ich położenie, kolor, rodzaj powierzchni (chropowatość, nadruk) itd.
Jak wynika z wykresu 2, głównym obszarem zastosowań systemów wizyjnych zarówno w opinii dostawców, jak i użytkowników, jest inspekcja.
Rosnące techniczne możliwości i lepsze algorytmy implementowane w produktach poszerzają pole ich zastosowania, przez co wiele cech, które mogły do tej pory być badane tylko przez wyszkolonych pracowników, może być teraz kontrolowane automatycznie. Również rosnące wymagania konsumentów względem kupowanych przez nich produktów wymusza na producentach bardziej rygorystyczne podejście do jakości produktów, co często zapewniają systemy wizyjne ? informuje Omron Electronics, podkreślając, że najczęstszym zastosowaniem systemów wizyjnych jest kontrola jakości produkcji (wyrobu, nadruku, jakości opakowania itp.), wszelkiego rodzaju pozycjonowanie złożonych elementów, a także detekcja detali lub cech trudnych do wykrycia prostszymi czujnikami.
Funkcjonalność systemów wizyjnych jest naprawdę bardzo duża, co podkreśla Paweł Gałązka, dyrektor marketingu z firmy PRO-CONTROL, będącej od kilku lat integratorem systemów wizyjnych. ? Widać coraz większe zainteresowanie wykorzystaniem technik wizyjnych w produkcji, a zakres zadań jest bardzo szeroki. Dla realizacji części z nich, takich jak zliczanie detali, rozpoznawanie kodów czy ciągów znaków alfanumerycznych, wystarczy zastosowanie prostych czytników, natomiast coraz częściej producenci powierzają kamerom skomplikowane zadania z zakresu kontroli jakości. Trzeba przyznać, że przy dzisiejszym zaawansowaniu technologicznym nawet bardzo precyzyjne pomiary nie stanowią większego problemu. Realizujemy projekty związane np. z pomiarami szczelin, rozstawu otworów technologicznych, detekcją rys, pęknięć uszkodzeń powierzchni o dokładności na poziomie małych dziesiątych części milimetra.
Paweł Gałązka dodaje, że wykorzystanie systemów wizyjnych można także powiązać z robotyką, gdzie współpraca tych dwóch elementów pozwala na obsługę nieuporządkowanych procesów produkcyjnych, takich jak np. selekcja elementów losowo rozmieszczonych na linii czy prowadzenie ramienia robota np. podczas wykonywania czynności montażowych.
Jeśli chodzi o kamery termowizyjne, to najważniejszym odbiorcą pozostaje nadal budownictwo. Stosuje się je głównie do wykrywania wad konstrukcyjnych, różnego rodzaju usterek, braków w materiałach, czy też skontrolowania bieżącego stanu budynku, łącznie ze sprawdzeniem instalacji wodnej, elektrycznej, klimatyzacyjnej itd. Z uwagi na fakt, że termowizory pozwalają kontrolować stan instalacji elektrycznej oraz urządzeń z bezpiecznej odległości, są one niezastąpione w energetyce. Poza tym zastosowanie termowizji jako metody badań dokonywanych na podstawie pomiaru i rejestracji obrazów termicznych interesujących nas obiektów staje się coraz bardziej uniwersalne, obejmując takie dziedziny, jak: elektronika, diagnostyka medyczna, kryminalistyka czy badania naukowe.
Co z ceną?
Czy klienci kupujący systemy wizyjne oraz kamery termowizyjne kierują się w głównej mierze ceną? Według dostawców biorących udział w ankiecie to właśnie cena jest czynnikiem pierwszoplanowym. W przypadku użytkowników cena jest oczywiście istotnym czynnikiem branym pod uwagę, lecz nie najważniejszym (wykres 3). Dużo większą uwagę przywiązują oni do jakości urządzenia.
Z doświadczenia firmy Omron Electronics wynika, że klienci oczekują przede wszystkim stabilności działania, skuteczności i niezawodności. Oczywiście cena też jest istotną cechą decydującą o wyborze, jednak klienci poszukujący rozwiązań wizyjnych mają świadomość, że w zależności od wielu czynników rozwiązanie niekoniecznie będzie zaliczało się do najtańszych.
Zapytaliśmy dostawców, jak bardzo byliby skłonni zredukować cenę systemów wizyjnych czy kamer termowizyjnych, mając w perspektywie znaczne zwiększenie ich sprzedaży. Oto, co nam odpowiedzieli: 35% ankietowanych zdecydowałoby się zmniejszyć cenę o 5?10%, 14% zaniżyłoby cenę o 11?20%, a tylko 7% ? powyżej 21%. Jednak największa grupa respondentów (42%) podkreśliła, że zmniejszenie ceny w ogóle nie wchodzi w grę. Natomiast odpowiedzi użytkowników pokazują, jak bardzo redukcja ceny przekłada się na decyzję o zwiększeniu zakupów. Aż 75% z nich rozważyłoby zakup większej ilości omawianych produktów pod warunkiem, że ich cena spadłaby o co najmniej 21%.
Z pewnością koszt zakupu systemu wizyjnego jest stosunkowo wysoki, jednak taka inwestycja może się zwrócić w dosyć krótkim czasie, a jej opłacalność zależy od kilku czynników. Jak podaje Omron Electronics, opłacalność zakupu zależy od kosztów zatrudnienia personelu wykonującego to zadanie (których pracę system wizyjny miałby zastąpić) oraz od kosztów ewentualnych reklamacji, jakie mogą wyniknąć wskutek zdarzających się zawsze błędów ludzkich. Z reguły, jeśli wstępne kalkulacje zapewniają zwrot kosztów instalacji systemu po czasie ok. 12 miesięcy, to jest do dla wielu klientów atrakcyjna alternatywa wobec utrzymania kontroli tradycyjnej. W świetle powyższego na pytanie, czy system wizyjny jest opłacalny czy nie, musi sobie sam odpowiedzieć każdy właściciel zakładu przemysłowego.
Kim są odbiorcy?
Zapytaliśmy ankietowanych dostawców, kim są główni odbiorcy systemów wizyjnych. Okazuje się, że najliczniejszą grupę stanowią zakłady przemysłowe (85%), tuż za nimi zostali wymienieni integratorzy systemów (71%), producenci OEM (42%), a także dystrybutorzy (14%).
Natomiast z obserwacji firmy Omron Electronics wynika, że głównymi odbiorcami systemów wizyjnych są firmy inżynierskie lub producenci maszyn przygotowujący gotowe maszyny lub rozbudowane rozwiązania. W przypadku prostszych produktów z tej klasy często sięgają po nie same firmy produkcyjne modernizujące swoje maszyny na własną rękę.
System wizyjny kontra człowiek
Skoro dysponujemy tak doskonałym zmysłem, jakim jest wzrok, nasuwa się pytanie, jaki jest sens stosowania systemów wizyjnych? Mając na uwadze, że zdolności percepcyjne człowieka są ograniczone, a wykonywanie w kółko tych samych czynności szybko powoduje znużenie, efektywność naszej pracy będzie dużo niższa w porównaniu do systemów wizyjnych. Ich wielką zaletą jest to, że mogą pracować 24 godziny na dobę, analizując z imponującą prędkością nawet kilkaset obrazów na sekundę.
Z naszej internetowej ankiety wynika, że aż 78% dostawców i 75% użytkowników uważa, że niezawodność wizyjnych systemów jakości jest większa w porównaniu do pracy człowieka, zaś 21% dostawców i 25% użytkowników twierdzi, że zależy to od aplikacji. W każdym razie faktem jest, że ludzkie oko nie jest w stanie konkurować w tym aspekcie z systemem wizyjnym. W przeciwieństwie do systemów wizyjnych potrzebujemy przerw w pracy, żeby zregenerować siły. Nie jesteśmy w stanie pracować jak roboty.
Nie tylko zalety
Mimo licznych zalet systemy wizyjne mają także swoje wady. Jedną z nich jest wysoka cena. Koszt systemu, w skład którego wchodzi jedna kamera wraz z jej instalacją i oprogramowaniem, zaczyna się od kilkudziesięciu tysięcy złotych. Zakładając, że do uzyskania zadowalającego efektu potrzebnych będzie kilka kamer, koszt ten automatycznie wzrasta. Inną wadą systemów wizyjnych jest wierne realizowanie zakodowanych w nich algorytmów i koncepcji. A ponieważ zdarza się, że są one niedopracowane i błędne, sytuacja jeszcze bardziej się komplikuje.
Bardzo powszechnym problemem jest także trudność w doborze odpowiedniego oświetlenia. Z uwagi na to, że obrazy uzyskane z kamery muszą spełniać warunek powtarzalności, utrzymanie tego parametru przy zmiennych warunkach otoczenia (np. na przemian światło naturalne i sztuczne) to nie lada wyzwanie. Warunki, które musi spełniać optymalnie dobrane oświetlenie, muszą uwzględniać: maksymalny kontrast pomiędzy interesującymi cechami, minimalny kontrast pomiędzy cechami, które nie są celem pomiaru oraz jak najmniejszą wrażliwość na zmiany w procesie.
Systemy wizyjne, mimo wad, które niewątpliwie mają, oraz dzięki swoim wielu zaletom, sprawdzają się doskonale w wielu aplikacjach. Jednak trzeba pamiętać o tym, że ich zastosowanie ma swoje granice. Warto je poznać, żeby móc wykorzystywać ich potencjał w najbardziej efektywny sposób.
Systemy wizyjne a bezawaryjność
Od systemów wizyjnych wymagana jest bezawaryjna praca w przemysłowych, bardzo często niesprzyjających warunkach środowiskowych. Jednak, jak wszystkie inne urządzenia, także systemy wizyjne czasami ulegają awariom. 21% przepytanych przez nas dostawców przyznaje, że nigdy nie otrzymało od swoich klientów informacji o wystąpieniu tego typu problemów, a aż 78% informuje, że rzadko zgłaszane są jakiekolwiek usterki. Z kolei w opinii połowy ankietowanych użytkowników dochodzi do awarii tylko czasami, zaś 25% twierdzi, że dzieje się to rzadko bądź wcale. Jeśli jednak pojawiają się problemy eksploatacyjne, to są to najczęściej: błędy pomiarowe wynikające z nieprawidłowego rozmieszczenia oświetlenia, trudności z integracją systemu wizyjnego z innymi urządzeniami peryferyjnymi oraz błędy będące konsekwencją niewłaściwie dobranego sprzętu do danej aplikacji (modelu kamery, obiektywu, komputera itd.).
Warto dodać, że ponad połowa użytkowników uczestniczących w ankiecie redakcyjnej dobrze ocenia współpracę i poziom wsparcia technicznego ze strony dostawców systemów wizyjnych.
Sytuacja na rynku dziś?
Według firmy Omron Electronics rynek systemów wizyjnych w Polsce rozwija się dynamicznie i jest bardzo obiecujący dla dostawców tego typu rozwiązań. Nie bez znaczenia są rosnące możliwości produktów tej klasy i nierzadko spadająca cena, wpływająca korzystnie na ich dostępność dla mniejszych i średnich zakładów produkcyjnych.
A jak to przekłada się na liczby? Otóż 78% dostawców biorących udział w ankiecie uważa, że sytuacja na rynku systemów wizyjnych oraz kamer termowizyjnych jest dobra (aż 100% ankietowanych użytkowników myśli podobnie), 14% uznaje ją za bardzo dobrą, a 7% twierdzi, że w ciągu ostatnich kilku lat nie uległa ona zmianie.
Jeśli zaś chodzi o zainteresowanie klientów produktami, o których mowa, to aż 92% dostawców jest zdania, że w ciągu ostatniego półrocza nastąpił wzrost sprzedaży. Tylko 7% respondentów nie dostrzegło zmian w ilości sprzedanych urządzeń. Natomiast żaden z odpowiadających dostawców nie odnotował spadku sprzedaży systemów wizyjnych i kamer termowizyjnych.
W czym zatem należy upatrywać przyczyn wzrostu popularności systemów wizyjnych w Polsce? Ponad połowa ankietowanych dostawców jest przekonana, że głównym powodem jest uproszczenie sposobu ich wdrażania oraz spadek cen tych urządzeń. Ok. 40% odpowiadających uważa, że na poprawę sytuacji rynkowej systemów wizyjnych mają wpływ coraz bardziej przyjazne interfejsy programowe i użytkowe, bazujące na popularnych formatach i standardach (np. Microsoft Windows) oraz zaostrzone prawo dotyczące norm regulujących jakość wytwarzanych produktów.
Warto podkreślić, że kamery wizyjne dużo częściej sprzedają się w systemach (78% wskazań dostawców) niż samodzielnie (21% wskazań).
Prognozy na przyszłość
Systemy wizyjne stają się coraz bardziej przystępne i nie są już luksusem osiągalnym tylko dla największych korporacji. W świetle tego przyszłość rynku w Polsce wygląda bardzo obiecująco ? prognozuje Omron Electronics.
Wszyscy ankietowani dostawcy zgodnym chórem odpowiedzieli, że w ciągu najbliższych miesięcy/lat przewidywana sprzedaż systemów wizyjnych i kamer termowizyjnych z pewnością się zwiększy.
Zarówno w ocenie dostawców, jak i użytkowników za najbardziej perspektywicznych odbiorców systemów wizyjnych zostały uznane następujące branże: motoryzacyjna, opakowaniowa, elektroniczna, farmaceutyczna, medyczna, produkcji AGD, spożywcza oraz kosmetyczna. W przypadku kamer termowizyjnych w czołówce najbardziej przyszłościowych branż znalazły się: budownictwo, energetyka oraz medycyna.
CE
