Polski rynek systemów wizyjnych – Przedsiębiorcy z wizją

W 2011 roku spodziewany jest wzrost przychodów z tytułu sprzedaży systemów wizyjnych. Według sondowanych dostawców najpopularniejszym producentem systemów wizyjnych na rynku polskim jest Omron. Drugie miejsce ex aequo zajęli: Cognex, KEYENCE oraz SICK.
Z informacji zebranych przez Control Engineering Polska wynika, że wszyscy dostawcy dostrzegają wzrost popularności systemów wizyjnych w Polsce. Przyczyny takiej sytuacji upatrują w ciągłym wzroście produkcji oraz w podniesieniu wymagań jakościowych dotyczących produktów. Coraz większa jest również świadomość kadry technicznej i menedżerów produkcji odnośnie korzyści, jakie przynosi zastosowanie systemów wizyjnych w przemyśle. Na wzrost popularności wpływają także wyjście z recesji, mniejsze koszty, możliwość realizacji niektórych aplikacji tylko przy pomocy systemów wizyjnych, usprawnienie produkcji poprzez szybką analizę obrazu, szybkość działania.
Przyczyny wzrostu popularności
Według dostawców przyczyną wzrostu popularności systemów wizyjnych jest przede wszystkim zaostrzone prawo dotyczące norm jakości wytwarzanych produktów oraz spadek cen (62% odpowiedzi). Ponad połowarespondentów twierdzi, że na rozwój mają wpływ również: coraz bardziej przyjazne interfejsy programowe i użytkowe, bazujące na popularnych formatach i standardach, jak np. Microsoft Windows, oraz uproszczenie sposobu wdrażania systemów wizyjnych. Istotny czynnik stanowi wprowadzenie wyszkolonej kadry w tajniki przetwarzania obrazu w polskich przedsiębiorstwach. Tylko 15% uważa, że wpływ na popularność systemów wizyjnych ma szeroka reklama tych urządzeń.
Użytkownicy twierdzą natomiast, że najważniejszą przyczyną wzrostu wykorzystania systemów wizyjnych jest spadek ich cen (wykres 1).
Poziom sprzedaży i zakupów
W 2010 roku 38% dostawców odnotowało wzrost sprzedaży systemów wizyjnych o 2140%. 15% z nich nie zarejestrowało żadnych zmian. Tylko 8% ankietowanych dostrzegło wzrost o 4160% (wykres 2).
W 2011 roku dostawcy spodziewają się podwyższenia łącznej wartości przeprowadzanych transakcji (92%). Pozostali twierdzą, że ich przychody pozostaną bez zmian. Natomiast połowa ankietowanych użytkowników chce zwiększyć swoje wydatki na systemy wizyjne w porównaniu do ubiegłego roku (wykres 3), a także zaplanowała już działania związane z zakupem lub rozbudową systemów wizyjnych w zakładzie.
Od wszystkich dostawców systemy wizyjne kupują użytkownicy, od 77% z nich – integratorzy maszyn, a od 54% – firmy specjalizujące się w ich instalacji. Klientami 46% ankietowanych są uczelnie i szkoły. Kolejną grupę stanowią producenci specjalistycznych urządzeń, a także instytuty badawcze.
Przyczyna wdrażania
Z uzyskanych w ankiecie informacji wynika, że użytkownicy decydują się na instalację systemów głównie ze względu na obniżenie kosztów produkcji i kosztów wynikających z późniejszych reklamacji produktów. Chcą także poprawić jakość produktu końcowego, co za tym idzie – zredukować ilość produktów wadliwych. Systemy wizyjne mają również pomóc sprostać zaostrzonym wymaganiom prawnym kontroli jakości (np. ISO). Kolejną motywacją do wdrożenia tego typu urządzeń jest optymalizacja procesów produkcyjnych, celem polepszenia wskaźników finansowych. Systemy sprzyjają podniesieniu konkurencyjności wytwarzanych produktów na rynku międzynarodowym. Na decyzję o instalacji wpływa dodatkowo konieczność wykorzystania systemu wizyjnego, dla poprawnego działania aplikacji („nie było innego wyjścia”) (wykres 4).
Systemy wizyjne najczęściej wdrażane są przez firmę oferującą je w ramach sprzedaży oraz integratorów (po 40% odpowiedzi użytkowników). Tylko 20% respondentów robi to we własnym zakresie po przeszkoleniu inżynierów i techników.
Główną korzyścią z zainstalowania systemów wizyjnych jest według sondowanych użytkowników zmniejszenie ilości reklamacji klientów. Także zwiększa się redukcja odpadów, a proces produkcji zaczyna być pod pełną kontrolą. 20% ankietowanych dodaje, że plusami z montażu systemów wizyjnych są: możliwość łatwego tworzenia pełnej dokumentacji wyników kontroli, optymalizacja procesów produkcyjnych, zwiększanie tempa produkcji. Inne zalety to: posiadanie 100% pewności przeprowadzanych inspekcji oraz zwiększenie wydajności pracy maszyn (wykres 5).
Dlaczego nie wdrażają?
– Największym problemem dla większości przedsiębiorstw jest cena – wyjaśnia Wojciech Komosiński, właściciel firmy Vision. – Nie wszyscy klienci są w stanie przeliczyć cenę na wymierne korzyści wynikające z podniesienia jakości produkcji dzięki zastosowaniu systemów wizyjnych.
Podobnego zdania są inni dostawcy systemów wizyjnych. Według Artura Gana, właściciela CRI Jolanta, drugim czynnikiem jest niedostateczna wiedza przedsiębiorstw o możliwościach współczesnych systemów wizyjnych. Również mogą mieć złe doświadczenia z przeszłości lub boją się innowacji (słabo zmotywowani pracownicy i kierownicy). Zakłady nie wdrażają systemów wizyjnych także dlatego, że czekają na dofinansowanie unijne.
– W wielu firmach jest jeszcze wciąż mała świadomość na temat korzyści, jakie przynosi zastosowanie systemów wizyjnych – uzupełnia Sylwester Chomiak, menedżer produktu systemy wizyjne Cognex z firmy Eltron. – Na szczęście sytuacja dynamicznie się zmienia na korzyść. Mam przykłady klientów, którzy jeszcze 23 lata temu nie chcieli słyszeć na temat wdrożenia systemów wizyjnych, a obecnie wdrażają spore projekty oparte na wielu inteligentnych kamerach.
Czynniki zakupowe
Poprosiliśmy dostawców, aby określili, które czynniki są najważniejsze dla użytkowników przy wyborze systemów wizyjnych. Według ankietowanych klienci zwracają najczęściej uwagę na wsparcie techniczne z ich strony (użytkownicy oceniają je raczej dobrze) oraz na cenę. Dużą rolę odgrywają także: prostota obsługi interfejsu użytkownika, montażu i integracji systemu, a także kompleksowość systemu (brak potrzeby wykorzystania zasobów dodatkowego zewnętrznego kontrolera do obsługi wizji). Z odpowiedzi 62% respondentów wynika, że bardzo ważne są dla kupujących parametry techniczne (moc przetwarzania danych, pamięć wewnętrzna kamery, dokładność, szybkość przetwarzania danych) oraz możliwości programowania systemu wizyjnego. Ponad połowa dostawców upatruje jako jedną z przyczyn wyborów możliwość rozbudowy systemów. Najrzadziej brana pod uwagę jest stabilność, kondycja dostawcy oraz wytrzymałość urządzeń (wodoodporność, wytrzymałość na wysokie/niskie temperatury, występowanie wibracji, praca bez chłodzenia itp.).
Na wykresie 6 przedstawione zostało porównanie odpowiedzi dostawców i użytkowników co do ważności danych czynników wpływających na decyzje zakupowe.
Oferowani producenci
Ankietowani dostawcy mają w ofercie systemy wizyjne firm: BASLER, DALSA oraz Omron. Ofertę stanowią również produkty takich producentów, jak: Cognex, JAI, Festo, Matrox, Panasonic, Photonfocus, Pepperl+Fuchs, Sensopart, SICK, Toshiba Teli oraz Vision Research.
Według sondowanych dostawców najpopularniejszym producentem systemów wizyjnych na rynku polskim jest Omron. Drugie miejsce ex aequo zajęli: Cognex, KEYENCE oraz SICK. Kolejnymi lubianymi producentami są Balluff, Basler, Festo, Panasonic oraz Parameter AB.

Wykorzystanie systemów wizyjnych
Według użytkowników systemy wizyjne najczęściej są wykorzystywane w procesach kontroli jakości (80% odpowiedzi)oraz w identyfikacji (20%). Aplikacje, w jakich się je stosuje, to przede wszystkim wykrywanie wad kształtu (80%) i maszyny pakujące (60%). Urządzeń tych można również używać na stanowiskach produkcyjnych, obróbczych, czy też montażowych (weryfikacja montażu), w kontroli obiektów w ruchu, inspekcji, rozpoznawaniu znaków graficznych.
Operacje, jakie muszą spełniać systemy wizyjne, to przede wszystkim kontrola położenia i wymiarowanie/pomiar gabarytów. Urządzenia te stwierdzają obecność/nieobecność danego elementu/części na linii produkcyjnej. Kontrolują jakość (porównanie obiektu ze wzorem), ilość, kolor. Dozorują i zbierają dane (wykres 7).
Według trzech czwartych użytkowników systemy wizyjne zainstalowane w ich zakładach spełniły oczekiwania.
Problemy z systemami wizyjnymi
Użytkownicy spotykają się najczęściej z problemami eksploatacyjnymi systemów wizyjnych, takimi jak: błędy decyzyjne (np. przy analizie jakościowej) czy błędy pomiarowe wynikające z niewłaściwego rozmieszczenia oświetlenia. Niewystarczającą/zmienną w zależności od warunków pracy jest także precyzja systemów wizyjnych. Przeszkodę mogą stanowić: źle dobrany kąt obrazowania i źle określone parametry rejestracji obrazu. Kłopoty to także: poprawność i szybkość transmisji dużej ilości danych generowanej przez system wizyjny, synchronizacja rejestracji obrazów, ich obróbki, analizy i pracy sterownika ruchu, integracja systemu wizyjnego z innymi urządzeniami peryferyjnymi (wykres 8).
Według dostawców najczęściej powtarzanym błędem dotyczącym systemów wizyjnych są błędy pomiarowe wynikające z niewłaściwego rozmieszczenia oświetlenia.
– Odpowiedni dobór oświetlenia to 7090% sukcesu aplikacji wizyjnej – mówi Sylwester Chomiak z Eltrona. – Błędy w doborze oświetlenia w wypadku trudniejszych aplikacji powodują, że nawet najbardziej zaawansowane systemy wizyjne nie będą w stanie prawidłowo funkcjonować.
Kolejny problem to błędy decyzyjne (np. przy analizie jakościowej), z którymi można sobie poradzić, wymagając doświadczenia przy parametryzacji układu wizyjnego. W przypadku rozwiązania problemu z synchronizacją rejestracji obrazów, ich obróbki, analizy i pracą sterownika ruchu, wymagana jest zaawansowana znajomość programowania.
Inne błędy związane z systemami wizyjnymi to według dostawców: brak doświadczenia integratorów, niska znajomość technologii wizyjnych, zbyt wysokie oczekiwania klientów (chcą kupić system, który rozwiąże wszystkie problemy), zły dobór elementów systemu, brak znajomości podstawowych zasad optyki, specyfikacja niezgodna z rzeczywistością lub jej brak.
Jak walczyć z problemami?
Na co najlepiej zwrócić uwagę przy instalacji? Przede wszystkim na prawidłowy dobór i ocenę warunków pracy. Zawsze warto wybierać wykwalifikowanego integratora. System powinien być stabilny w zmieniających się warunkach pracy na stanowisku (zmienność oświetlenia, zmienność detali itp.). Należy wziąć pod uwagę wszystkie czynniki i dokładnie przeanalizować takie aspekty, jak pozycjonowanie kamery, jej rozdzielczość i oświetlenie obiektu.
– Kluczem do sukcesu jest właściwe i stabilne oświetlenie – twierdzi Sylwester Chomiak z Eltrona. – Niemniej sprzęt jako baza do tworzenia aplikacji wizyjnych również jest bardzo ważny. O ile pod względem hardware różnice pomiędzy tym, co oferują producenci, mogą być niewielkie, to najistotniejszą sprawą jest jakość algorytmów i narzędzi wizyjnych oraz możliwości, jakie daje środowisko programistyczne.
– Aby stworzyć dobry system wizyjny dla konkretnej aplikacji, należy najpierw szczegółowo opisać wymaganą funkcjonalność systemu (zadania, jakie ma realizować, wymagane dokładności pomiarów i badań, wymaganą szybkość pracy) i środowisko pracy (dostępną przestrzeń roboczą, warunki oświetleniowe, wymaganą współpracę z innymi urządzeniami automatyki) – dodaje Artur Gan z CRI Jolanta. – Taki szczegółowy opis pozwala na precyzyjne dobranie odpowiednich komponentów systemu wizyjnego. Nie można wybierać tych komponentów bez wcześniejszego opisania aplikacji, jak to ma często miejsce w rzeczywistych przypadkach, gdzie okazuje się, że wybrano nieprawidłowe oświetlenie, które nie eksponuje na obiekcie cech, które chcemy widzieć; tańszą kamerę, ale niestety o znacznie niższej czułości i wymagającej znacznie droższego oświetlenia lub znacznie wolniejszej pracy kamery; nieodpowiedniej optyki wnoszącej zbyt duże zniekształcenia w obrazie lub nieumożliwiającej uzyskania obrazu o wymaganej rozdzielczości, z którą może pracować kamera.
Zakłócenia działania
Zakłócenia w działaniu systemów wizyjnych mogą być wywołane przez wiele elementów, takich jak: zapylenie, zewnętrzne zmienne oświetlenie otoczenia drgania i wibracje mechaniczne układu wizyjnego lub kontrolowanego detalu. Jak im zapobiegać? Najlepiej stosować osłony pyłoszczelne, dedykowane oświetlenie zewnętrzne, dedykowane uchwyty mocujące.
– Główne zakłócenia w działaniu systemów wizyjnych pochodzą od zewnętrznych źródeł światła (sztuczne oświetlenie hali, światło słoneczne wpadające przez okna, odbicia światła od innych przedmiotów lub operatorów stacji roboczej, zmieniające się warunki oświetleniowe w ciągu dnia) – uzupełnia Artur Gan z CRI Jolanta.
– O ile to jest możliwe, system wizyjny musi być odizolowany od źródeł światła zewnętrznego za pomocą odpowiednich ekranów. W drugiej kolejności stosuje się źródła światła o bardzo dużej mocy, eliminujące wpływ światła zewnętrznego. W najbardziej skomplikowanych przypadkach niezbędne jest realizowanie funkcji kompensacji oświetlenia zewnętrznego, najczęściej w sposób programowy.
– Zakłócenia mogą tworzyć warunki środowiska na maszynie (światło zewnętrzne, zapylenie, wilgoć – w tym mycie maszynowe linii spożywczych, drgania itd.) – mówi Wojciech Wylężek, advanced industrial sensors, division manager, SICK. – Inteligentne czujniki i systemy wizyjne mają wsparcie w postaci wbudowanych filtrów poziomu światła, skalowanie obiektu (przy drganiach), lokalizację niezależnie od kąta obrotu detalu itp.). Stosowanie odpowiednich rodzajów światła do aplikacji, np. UV.
Zmiany funkcjonalności
Zmiany, jakie widzą dostawcy w funkcjonalności i technologii systemów wizyjnych, to wzrost wydajności i stabilności systemów (zarówno nowsze technologie procesorów sygnałowych, jak i przetworników obrazu ze zintegrowanymi procesorami, np. patent SICK 1536 procesorów w jednym przetworniku obrazu po jednym dla każdej linii obrazu). Również widoczne są: minimalizacja rozmiarów systemów, minimalizacja kosztów systemów, zwiększanie rozdzielczości, szybkości i wydajności systemów, uproszczenie programowania i integracji systemów, zwiększanie ilości dostępnych funkcji systemu, dodawanie gotowych funkcji realizujących bardzo złożone zadania, łączenie wielu komponentów w pojedynczym systemie – kamery inteligentne. Piotr Gawęcki, inżynier sprzedaży z firmy EC Test Systems dodaje, że coraz większa jest przepustowość kamer, co oznacza większe prędkości rejestracji przy danej rozdzielczości lub osiąganie większych rozdzielczości przy danej prędkości.
– Coraz więcej funkcji systemów wizyjnych jest przenoszonych do tanich czujników wizyjnych – mówi Sylwester Chomiak z Eltrona. – Najbardziej zaawansowane czujniki wizyjne zbliżają się do możliwości najprostszych systemów wizyjnych. W wypadku zaawansowanych systemów nowe narzędzia wizyjne działają coraz stabilniej przy zmiennych warunkach oświetleniowych.
CE