Inteligentní kamera TURCK s umělou inteligencí: flexibilní kontrola kvality a identifikace ve výrobě

Inovativní technologie využívající umělou inteligenci rychle mění průmyslovou výrobu a intralogistiku, přičemž zpracování obrazu stojí v čele tohoto vývoje. Tradiční zpracování obrazu vyžaduje pro každou odchylku nový příkaz. Ačkoli je tento přístup přesný, v praxi je často pomalý a málo škálovatelný. Kamera TIV (TURCK Intelligent Vision) společnosti TURCK založená na umělé inteligenci tento princip překonává. Učí se z vzorových snímků, samostatně rozpoznává vzory a rozdíly a získané poznatky aplikuje na nové situace. Stačí jen několik snímků, aby spolehlivě rozlišila mezi dobrým a špatným stavem nebo mezi různými třídami. Úpravy produktů nebo testovacích charakteristik lze kdykoli integrovat prostřednictvím přeučování, aniž by byly nutné odborné znalosti. Tím se snižuje počet falešných poplachů a testy jsou spolehlivé, i když se komponenty vzhledově liší jen minimálně.

Rozhodující výhoda: Znalost procesu zůstává v rukou uživatele. To, co se považuje za „dobré“ nebo „špatné“, definuje samotná výroba; kamera se pouze naučí rozlišovat mezi těmito stavy. V praxi to výrazně zkracuje dobu uvedení do provozu. Zatímco složité kontroly založené na pravidlech často trvají týdny, typickou kontrolu úplnosti lze s TIV nastavit během chvilky. Kamera se rozhoduje na základě toho, co jí zákazník ukáže. TURCK poskytuje platformu: znalosti poskytuje samotný proces.

Nástroje umělé inteligence pro praktické využití: od montáže po balení

Systém TIV je vybaven čtyřmi aplikacemi pro strojové vidění založenými na umělé inteligenci, které pokrývají základní úkoly průmyslového zpracování obrazu. Aplikace „Code Scan“ čte 1D a 2D čárové kódy, rozpoznává typ, orientaci a polohu a dokáže číst specifické kódy na předem naučených objektech. Aplikace „Difference Check“ provádí inteligentní srovnání cílového a skutečného stavu, detekuje odchylky i u složitých nebo proměnlivých objektů a jednotlivé testované oblasti vyhodnocuje samostatně. Aplikace „Classifier“ přiřadí celý obraz do předdefinované třídy; je ideální pro úkoly třídění a klasifikace. A „Detector“ detekuje a klasifikuje více objektů současně, vyhodnocuje polohu, orientaci a podobnost s trénovacími daty a generuje skóre spolehlivosti. Výsledkem jsou jasné výsledky kompatibilní s PLC, od jednoduchých signálů OK/NOK až po strukturované datové pakety, které lze okamžitě zpracovat. Umělá inteligence se učí na základě pouhých několika vzorových snímků; změny produktů nebo testovacích charakteristik lze kdykoli zapracovat prostřednictvím opětovného učení, aniž by bylo nutné přidávat všechny myslitelné scénáře do pravidel. Kamera se neustále učí a zůstává flexibilní pro budoucí požadavky.

Průmyslová kvalita až do posledního detailu

Srdcem zařízení TIV je 12-megapixelový snímač od společnosti Sony, který umožňuje rychlé a přesné snímání s velkou hloubkou ostrosti. Zpracování obrazu probíhá výhradně v zařízení, včetně výsledků v reálném čase. Výpočetní výkon pro umělou inteligenci zajišťuje grafický procesor NVIDIA Jetson Nano s 4 GB paměti, na kterém se neuronové sítě trénují a spouštějí přímo v zařízení. Čtyři konektory M12 pro napájení, síť, spouštění a vstupy/výstupy umožňují flexibilní integraci kamery do stávajících systémů. Externí osvětlení lze napájet přímo proudem až 4 A a vstupy/výstupy jsou kompatibilní s režimem push/pull a galvanicky izolované. Systém pracuje samostatně, komunikuje přes PROFINET, Modbus TCP a EtherNet/IP díky ethernetovému multiprotokolu, zobrazuje stavy pomocí LED diod a ukládá sítě a snímky interně nebo na SD/MMC kartu.

Všechny standardní objektivy lze připojit pomocí bajonetu typu C; volitelná ochranná trubice zajišťuje celému systému stupeň krytí IP67, což je výhodou v případě, že je kamera umístěna přímo na výrobní lince. Ovládání je intuitivní prostřednictvím webového prohlížeče a integrace do TURCK Automation Suite (TAS) usnadňuje správu zařízení a začlenění do digitálních procesů údržby a monitorování. Jako samostatné řešení kamera nevyžaduje žádné další řídicí zařízení ani okrajový počítač. Díky tomu je obzvláště atraktivní pro aplikace, kde jsou omezeny prostor, čas a zdroje.

Z praxe: kompletace, montáž, identifikace, umístění

Při vychystávání zajišťuje kamera TIV, že sestavy jsou kompletní, aniž by bylo nutné dodržovat striktní pravidla. Detekuje, zda jsou přítomny požadované komponenty, spočítá je a rozliší podobné díly. Tím se snižuje počet reklamací, oprav a zmetků a zároveň se zrychluje zpětná vazba pro obsluhu i systémy, zejména u sestav, které se vyskytují v mnoha variantách.

Během finální montáže kamera kontroluje, zda jsou všechny součásti na svém místě, jako jsou krytky, šrouby a podložky. Namísto programování všech možných chybových scénářů stačí systému naučit správné stavy a typické chybové stavy. Systém TIV detekuje odchylky v milimetrovém rozsahu, a to bez ohledu na polohu nebo uspořádání, a výsledek okamžitě hlásí do PLC nebo vizualizačního systému.

Výhody se projevují také v oblasti identifikace. Kamera načítá kódy tam, kde mají být, a ignoruje rušivé značky v okolí, pokud nepatří mezi naučené objekty. Klasifikátor navíc přiřazuje varianty produktů, zatímco detektor poskytuje souřadnice a počty, například pro automatické třídění nebo doplňování dílů.

Zaměření na zákazníka namísto katalogového zboží

Pokud standardní funkce kamery TIV nestačí, společnost TURCK ve spolupráci s uživatelem vyvine řešení šitá na míru pro danou aplikaci. Spektrum sahá od AI sítí trénovaných podle specifikací zákazníka a doplňkové testovací logiky, přes speciálně definované datové formáty a rozhraní (např. telegramy PLC, propojení s MES/ERP), až po doplňkové aplikace pro speciální testovací úkoly a procesní kroky. Pilotní provoz a doladění probíhají přímo na výrobní lince: společnost TURCK kombinuje odborné znalosti a aplikační zkušenosti, přizpůsobuje modely prostřednictvím přeučení a zajišťuje robustní implementaci v reálných provozních podmínkách (IP67, měnící se osvětlení, doby cyklů). Integrace do stávajících řídicích a IT prostředí je plynulá: od řízení PLC přes TAS (Desktop/Cloud) až po dokumentaci testovacích dat a dat pro sledovatelnost. To znamená, že výkonnou kameru s umělou inteligencí lze podle potřeby proměnit v kompletní řešení připravené k okamžitému použití a individuálně přizpůsobené.

Hladká integrace  

Kamera TIV se hladce integruje do stávajících OT/IT struktur. Konektivita M12 zajišťuje spolehlivé připojení, spouštěcí signály a indikace jsou směrovány přímo na linku a osvětlení je napájeno přímo. Jako multiprotokolové zařízení podporuje kamera ethernetové protokoly PROFINET, Modbus TCP a EtherNet/IP pro výměnu dat s řídicí úrovní. Konfigurace a ovládání se provádějí prostřednictvím integrovaného webového serveru nebo softwaru TURCK Automation Suite (TAS); samostatný software kamery ani složité instalace klientských aplikací nejsou nutné.  

Další výhodou je, lokální provoz. Systém TIV nevyžaduje připojení k cloudu, což je v souladu s bezpečnostními směrnicemi a zajišťuje stabilitu produkce, protože uživatelé mohou obrazová data ukládat také na své vlastní FTP servery. Softwarové aktualizace průběžně rozšiřují rozsah funkcí bez skrytých licenčních nákladů. A protože datové sady a neuronové sítě jsou přenositelné, lze úspěšná nastavení rychle nasadit i na další kamery.  

Aplikace je navržena s ohledem na nákladovou efektivitu

Pokud jsou křivky učení a doba uvedení do provozu krátké, zpracování obrazu se vyplatí rychleji. To je další oblast, ve které se kamera s umělou inteligencí od společnosti TURCK osvědčuje: učení namísto programování, samostatný provoz namísto dalších okrajových počítačů, nastavení přes web namísto specializovaného softwaru. Vnitřní srovnávací testy ukazují, že mnoho standardních úkolů lze realizovat bez externích integrátorů; zejména tam, kde je nedostatek kvalifikovaného personálu a dochází k častým změnám.

K tomu se přidává bezpečnost investice díky platformě v průmyslovém standardu, robustní kovové konstrukci, pasivnímu chlazení, rozšiřitelné paměti a pravidelným bezpečnostním aktualizacím. Pokud začnete v malém měřítku, například s jednou pracovní stanicí, můžete systém rozšířit o další stanice, aniž byste museli měnit základní koncepci. Kamera zůstává stejná a sítě se rozšiřují podle vašich požadavků.

Řešení namísto jednotlivých komponent

TIV je více než jen vysoce výkonná kamera. Je součástí komplexního systému zahrnujícího senzory, osvětlení, koncepce připojení a napájení a dokonce i integraci řídicích systémů. Pro uživatele to znamená méně rozhraní, menší riziko při integraci a partnera, který v případě potřeby dokáže poskytnout i řešení šitá na míru zákazníkovi: od aplikací na míru až po specializované datové balíčky. Díky svým systémovým znalostem se TIV odlišuje na trhu, kde již pouhé komponenty nestačí.

Výhled: Budoucnost zpracování obrazu spočívá v adaptivním přístupu

Řešení TURCK Intelligent Vision (TIV) nejenže zjednodušuje, zrychluje a zvyšuje spolehlivost zpracování obrazu, ale také jej činí připraveným na budoucnost. Kombinace učících se procesů, hardwaru průmyslové třídy a sofistikované integrace činí z TIV nástroj první volby, pokud je třeba zajistit kvalitu ve výrobních cyklech. To však představuje jen zlomek jeho potenciálu. Díky neustálému vývoji algoritmů umělé inteligence, novým generacím senzorů a rostoucí propojenosti výrobních systémů se zpracování obrazu stává stále autonomnějším, flexibilnějším a inteligentnějším. TIV je na tuto budoucnost připraven a přináší umělou inteligenci tam, kde má největší dopad: přímo na výrobní linku.