Raport: Systemy wizyjne

Niezależnie od tego, czy w grę wchodzi branża motoryzacyjna, farmaceutyczna, czy elektroniczna, dążenie do eliminowania usterek wyrobów jest cechą wspólną wszystkich producentów. Skuteczny sposób na optymalizację produkcji i pełną kontrolę procesu produkcyjnego stanowią niewątpliwie systemy wizyjne, które w porównaniu z pracą człowieka są szybsze i bardziej niezawodne.
Coraz większe możliwości systemów wizyjnych, przy jednoczesnym spadku ich cen, powodują, że korzystanie z tego typu rozwiązań staje się coraz bardziej popularne. I nic w tym dziwnego, gdyż stosowanie systemów wizyjnych wiąże się z szeregiem korzyści, takich jak np.: pełna kontrola produkcji, szybka poprawa jakości i staranności pracy, automatyczne dokumentowanie kontroli zgodnie z wymaganiami systemów jakości, możliwość wykonywania szybkich pomiarów, bez konieczności zatrzymywania ruchu, łatwe tworzenie komputerowej bazy danych i statystyki jakości, a także zmniejszenie kosztów związanych ze zwrotami oraz reklamacjami.
Popularność systemów wizyjnych wciąż rośnie
Z ankiety redakcyjnej przeprowadzonej przez magazyn Control Engineering Polska wynika, że obecna sytuacja na rynku systemów wizyjnych jest, zdaniem sondowanych dostawców, dobra (83%) oraz bardzo dobra (17%). Również w odczuciu ankietowanych użytkowników jest ona dobra (82%) lub bardzo dobra (11%). Jedynie 7% użytkowników oceniło ją jako złą.
– W wielu procesach przemysłowych nie ma alternatywy dla systemu wizyjnego – podkreśla Marek Kania, właściciel firmy IMACO M. Kania. – System wizyjny to inwestycja, a wielu użytkowników końcowych traktuje go jako zbędny wydatek. Nieumiejętność wyliczenia okresu zwrotu z inwestycji przez decydentów oraz brak partnerskiej współpracy z integratorem w zakresie opracowania rozwiązania z krótkim okresem zwrotu inwestycji hamuje rozwój wielu technologii i wielu firm.
Zgodnie z przewidywaniami wszystkich dostawców biorących udział w sondażu, w ciągu najbliższych dwunastu miesięcy sprzedaż systemów wizyjnych niewątpliwie się zwiększy.

Jak pokazuje rys. 1, główną przyczyną wzrostu popularności systemów wizyjnych w Polsce jest, zdaniem użytkowników, spadek cen systemów – 62% (co istotne, osoby te uważają, że aktualne ceny systemów wizyjnych są jak najbardziej adekwatne do ich możliwości). Natomiast w opinii dostawców na tę sytuację ma wpływ przede wszystkim zaostrzone prawo co do norm jakości wytwarzanych produktów (58%).
Według respondentów istotnymi powodami zwiększonego zainteresowania systemami wizyjnymi są także: uproszczenie sposobu wdrażania systemów wizyjnych (49% użytkowników i 40% dostawców) oraz bardziej przyjazne interfejsy programowe i użytkowe, bazujące na popularnych formatach i standardach, np. Microsoft Windows (28% użytkowników i 34% dostawców). Ponadto co piąty ankietowany uważa, że znaczący wpływ na rosnącą popularność systemów wizyjnych ma również obecność w polskich przedsiębiorstwach wyszkolonej kadry, której nieobce są zagadnienia przetwarzania obrazu. Za inne przyczyny zostały uznane przez respondentów m.in.: potrzeba zwiększenia jakości i wydajności produkcji, poprawa konkurencyjności i produktywności firm decydujących się na systemy wizyjne, wzrost oczekiwań klientów odnośnie jakości produktów, a także zwiększająca się świadomość co do potrzeby kontrolowania procesu wytwarzania produktów.
– Rynek systemów wizyjnych w Polsce prężnie się rozwija – zauważa Wojciech Borawski, inżynier projektu i specjalista ds. systemów wizyjnych w firmie Automatech, zajmującej się kompleksową instalacją systemów wizyjnych w zakładach przemysłowych. – Świadomość odbiorców w tym temacie zwiększa się z roku na rok. Jednocześnie cena systemów maleje, a ich parametry stają się coraz lepsze. Obecnie przemysłowa kamera o rozdzielczości 10 MPix nie robi już na nikim wrażenia, ponieważ można znaleźć sprzęt o rozdzielczości dochodzącej do 30 MPix. Równocześnie moce obliczeniowe inteligentnych kamer rosną, co pozwala na szybsze przetwarzanie uzyskanych obrazów i sprostanie wymogom przemysłowym.
Zdaniem eksperta, na szybki rozwój tego segmentu duży wpływ mają rosnące potrzeby producentów, którym stawiane są coraz większe wymagania dotyczące jakości wytwarzanych produktów. Faktem jest, że jedynie inspekcja wizyjna jest w stanie zagwarantować odpowiednio szybką, dokładną i niezawodną kontrolę.
Co do niezawodności, warto dodać, że zdaniem ok. 60% sondowanych użytkowników oraz 50% dostawców niezawodność wizyjnych systemów jakości w porównaniu do monitoringu i kontroli prowadzonej przez człowieka jest większa (jedynie ok. 10% użytkowników uważa, że pozostaje wciąż gorsza). Pozostali uczestnicy badania twierdzą, że niezawodność systemu zależy od aplikacji. W ich opinii w głównej mierze ma na to wpływ specyfika urządzenia, skala produkcji i rodzaj dokonywanej kontroli.
Główne powody stosowania systemów wizyjnych

Zdaniem sondowanych użytkowników głównym powodem korzystania z systemów wizyjnych jest poprawa jakości produktu końcowego oraz redukcja liczby produktów wadliwych (51%). Natomiast w opinii dostawców najważniejszym z powodów używania systemów wizyjnych jest obniżenie kosztów produkcji i kosztów wynikających z późniejszych reklamacji produktów (92%). Ok. 30% przedstawicieli obu sondowanych grup wskazuje również na takie aspekty, jak: konieczność wykorzystania systemu wizyjnego dla poprawienia działania aplikacji oraz chęć sprostania zaostrzonym wymaganiom prawnym kontroli jakości (np. ISO). Według ok. 40% dostawców i ok. 30% użytkowników nie bez znaczenia są także kwestie związane z optymalizacją procesów produkcyjnych, celem polepszenia wskaźników finansowych oraz zapamiętywanie danych i możliwość tworzenia raportów dotyczących jakości produkcji. Respondenci wskazali także na taki czynnik, jak zbyt szybka produkcja do wykonania manualnej kontroli jakości (75% dostawców i ok. 30% użytkowników). Oprócztego 25% dostawców i ok. 10% użytkowników jako główny powód stosowania systemów wizyjnych wymieniło podniesienie konkurencyjności wytwarzanych produktów na rynku międzynarodowym.
– Coraz większe zastosowanie systemów wizyjnych w procesach produkcyjnych gwarantuje zwiększenie wydajności, utrzymanie wysokiej jakości wytwarzanych produktów, ich powtarzalności i bezpieczeństwa dla klienta końcowego – wyjaśnia Arkadiusz Śmigielski, CEO w firmie OptiNav.
Zdaniem Jędrzeja Kowalewskiego, prezesa zarządu w firmie Scanway, można również zauważyć coraz częstsze wykorzystywanie systemów wizyjnych w kontroli procesu w czasie rzeczywistym.
– Obecnie na rynku wyraźnie zaznaczają się trendy w kierunku obrazowania trójwymiarowego w celu optymalizacji procedur produkcyjnych/logistycznych – zauważa ekspert.
Tego samego zdania jest Dariusz Borowczak, specjalista ds. produktów w firmie C&C Partners. W jego opinii widać coraz częstsze wykorzystywanie technologii 3D, będącej bardziej niezawodną metodą kontroli, niezależną od warunków pracy systemu.
Najważniejsze cechy systemów wizyjnych
Jak pokazuje rys. 2, najistotniejszą cechą systemów wizyjnych jest – zdaniem sondowanych użytkowników – jakość urządzenia (56%). Dla ok. 50% użytkowników liczą się także: stabilność działania narzędzi wizyjnych, dostępność wsparcia technicznego, cena, a także osiągi, parametry techniczne oraz możliwość integracji. Ok. 40% osób za najważniejsze cechy uznało łatwość użycia oraz kompleksowość systemu (brak potrzeby wykorzystania zasobów dodatkowego zewnętrznego kontrolera do obsługi wizji), a ok. 20% użytkowników wskazało na możliwość dostosowania do indywidualnych wymagań aplikacji oraz szybkość działania.
Z kolei w opinii sondowanych dostawców „na podium” pojawiły się takie cechy systemu, jak: stabilność działania narzędzi wizyjnych oraz cena (po 75% wskazań), kompleksowość systemu (58%), a także możliwość integracji i dostosowania do indywidualnych wymagań aplikacji (50%).
<—newpage—>Główny odbiorca – motoryzacja
Jeśli chodzi o branżę będącą obecnie najważniejszym odbiorcą systemów wizyjnych, to – w opinii wszystkich dostawców oraz 70% użytkowników – niekwestionowanym liderem jest motoryzacja. Zdaniem sondowanych dostawców ważnymi odbiorcami są też branże: opakowaniowa i farmaceutyczna (75%), elektroniczna i spożywcza (ok. 50%), tworzyw sztucznych (40%), a także produkcji AGD oraz kosmetyczna (30%).
Natomiast zgodnie ze wskazaniami użytkowników, tuż po motoryzacji znalazły się branże: elektroniczna (50%), farmaceutyczna i opakowaniowa (ok. 40%), spożywcza (ok. 30%), energetyczna i chemiczna (ok. 20%). Ponadto co dziesiąty ankietowany wskazał na branżę tworzyw sztucznych, produkcji AGD oraz kosmetyczną, biomedyczną i wojskową, a co piąty – na branżę medyczną, petrochemiczną i hutniczą.
Warto dodać, że – według dostawców biorących udział w sondażu – głównymi odbiorcami systemów wizyjnych są: klienci końcowi (zakłady przemysłowe) – ok. 90%, integratorzy systemów – ok. 70%, producenci OEM – 40% oraz dystrybutorzy – ok. 10%.
Na uwagę zasługuje też fakt, że zdaniem 83% dostawców kamery wizyjne sprzedają się najczęściej nie samodzielnie, lecz w systemach (rys. 3).
Od inspekcji po sterowanie i kontrolę ruchu
Powołując się na odpowiedzi udzielone przez ankietowanych, głównym obszarem zastosowań systemów wizyjnych jest obecnie inspekcja. Twierdzi tak ok. 70% użytkowników i ok. 90% dostawców. Ci ostatni w dalszej kolejności umiejscowili takie obszary, jak: odczyt kodów paskowych, zaawansowana kontrola jakości oraz weryfikacja i sprawdzanie (75% wskazań).
Ta ostatnia czynność może dotyczyć np.: obecności części, jakości powierzchni, prawidłowości montażu, weryfikacji kształtów (krzywizn, prostopadłości powierzchni itp.), oznakowania (numerów fabrycznych i oznaczeń detali), wymiarów geometrycznych (z dokładnością na poziomie pojedynczych mikrometrów) czy jakości nadruków (położenia i koloru).
Innymi wskazanymi przez dostawców obszarami są: rozpoznawanie znaków graficznych, pomiar gabarytów oraz roboty (ok. 50%); systemy pakujące (ok. 30%); sterowanie i kontrola ruchu, sterowanie maszyn, sprzęt CNC oraz kontrola, dozór i akwizycja danych (ok. 20%).
Wśród użytkowników ok. 30% osób wskazało na: weryfikację i sprawdzanie, utrzymanie ruchu, sterowanie i kontrolę ruchu, odczyt kodów paskowych, diagnostykę, zaawansowaną kontrolę jakości oraz roboty. Poza tym, zdaniem ok. 20% osób, głównym obszarem zastosowań są systemy pakujące oraz kontrola, dozór i akwizycja danych, a zdaniem co dziesiątego użytkownika – testowanie, pomiar gabarytów, produkcja elementów dyskretnych, procesy ciągłe i sekwencyjne, sterowanie maszyn, sprzęt CNC, a także sprzęt do przenoszenia produktów lub elementów (windy, dźwigi, wyciągarki). Jedynie ok. 5% użytkowników za ważne obszary uznało również: pompy, wentylatory, mieszadła, wirówki oraz sprzęt drukujący, a także procesy sieciowe Web oraz ciągłe przetwarzanie produktów.
Jak widać, wachlarz zastosowań systemów wizyjnych jest obecnie bardzo szeroki, a ich możliwości stają się coraz bardziej imponujące.
– Możliwości systemów wizyjnych są bardzo duże, o wiele większe niż obecny stan ich wykorzystania w polskim przemyśle – przyznaje Michał Czardybon, General Manager w firmie Adaptive Vision. – Z naszych obserwacji wynika jednak, że wiele firm traci szansę na osiągnięcie sukcesu przez alokowanie zbyt małej ilości zasobów czasowych i finansowych, tudzież z powodu niedoceniania znaczenia współpracy z doświadczonym dostawcą lub zewnętrznym integratorem.
Współpraca z dostawcami
70% ankietowanych użytkowników ocenia współpracę i poziom wsparcia technicznego ze strony dostawców systemów wizyjnych dobrze, a 13% bardzo dobrze. Głównymi powodami tak pozytywnej oceny są m.in.: szybkość reakcji na zgłoszony problem, dyspozycyjność, fachowe doradztwo, dostępność szkoleń i materiałów szkoleniowych oraz dostępność dokumentacji.
W grupie respondentów niezadowolonych ze współpracy ze swoimi dostawcami (liczącej 17%) pojawiają się głosy o niekompetencji dostawców, którzy w ich opinii są jedynie handlowcami, a także o braku doświadczenia i wiedzy pracowników wsparcia technicznego, dysponujących często mniejszą wiedzą niż klienci.

Awarie pod lupą
Naszych respondentów zapytaliśmy również o to, jak często dochodzi do awarii używanych przez nich systemów wizyjnych. Okazuje się, że ma to miejsce: rzadko (64%), czasami (21%), nigdy (8%) lub często (7%). Również zdaniem dostawców awarie należą do rzadkości (100% wskazań).
W opinii respondentów najczęściej pojawiającymi się problemami eksploatacyjnymi dotyczącymi systemów wizyjnych są: błędy pomiarowe wynikające z niewłaściwego rozmieszczenia oświetlenia (ok. 50% użytkowników i ok. 60% dostawców), trudności z integracją systemu wizyjnego z innymi urządzeniami peryferyjnymi (ok. 30% użytkowników i ok. 40% dostawców), źle dobrany kąt obrazowania i określone parametry rejestracji obrazu oraz niewystarczająca/zmienna (w zależności od warunków pracy) precyzja działania systemów wizyjnych (ok. 30% wskazań użytkowników i dostawców), błędy decyzyjne – np. przy analizie jakościowej (ok. 20% użytkowników i ok. 40% dostawców).
Ok. 20% użytkowników wskazało także na kłopoty z poprawną i szybką transmisją dużej ilości danych generowanych przez system wizyjny oraz kłopoty z synchronizacją rejestracji obrazów, ich obróbki, analizy i pracą sterownika ruchu.
Jeśli chodzi o błędy pomiarowe wynikające z niewłaściwego rozmieszczenia oświetlenia, które zostały uznane za główny problem, to zdaniem Dariusza Borowczaka nie ma uniwersalnego rodzaju oświetlenia umożliwiającego wyekstraktowanie wszystkich wymaganych badanych cech.
– Często nawet jednokamerowe systemy wykonujące analizę różnych cech detalu wykorzystują wiele rodzajów oświetlaczy – mówi ekspert. – Mimo stosowania wielu źródeł światła, o różnych cechach emisyjności, długości fali i różnym fizycznym umiejscowieniu, obiekt niecharakteryzujący się odpowiednim stopniem kontrastu uniemożliwia wykonanie analizy ze 100% skutecznością.
Raport powstał w oparciu o dane uzyskane z ankiety przeprowadzonej wśród Czytelników magazynu Control Engineering Polska. Przy jego tworzeniu bazowano też na informacjach pochodzących od dostawców systemów wizyjnych. Raport nie odzwierciedla pełnego obrazu rynku.
Autor: Agata Abramczyk jest redaktor naczelną magazynu Inteligentny Budynek – pasjonatką nowoczesnych technologii, od wielu lat związaną z branżą dziennikarską i wydawniczą.
Tekst pochodzi z nr 5/2016 magazynu "Control Engineering". Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.