Inteligentna kamera wizyjna TURCK z technologią AI: elastyczna kontrola jakości i identyfikacja w procesie produkcyjnym

Innowacyjne technologie oparte na sztucznej inteligencji szybko zmieniają oblicze produkcji przemysłowej i intralogistyki, a przetwarzanie obrazu znajduje się w czołówce tych zmian. Tradycyjne przetwarzanie obrazu wymaga nowej instrukcji dla każdego odchylenia. Chociaż jest to precyzyjne, w praktyce często jest powolne i mało skalowalne. Kamera TIV (TURCK Intelligent Vision) firmy TURCK oparta na sztucznej inteligencji zrywa z tą zasadą. Uczy się na przykładowych obrazach, samodzielnie wykrywa wzorce i różnice oraz przenosi to, czego się nauczyła, na nowe sytuacje. Wystarczy zaledwie kilka obrazów, aby niezawodnie rozróżnić dobre i złe warunki lub różne klasy. Dostosowania do produktów lub charakterystyk testowych można w dowolnym momencie zintegrować poprzez ponowne szkolenie, bez konieczności posiadania wiedzy eksperckiej. Zmniejsza to liczbę fałszywych alarmów i sprawia, że testy są niezawodne, nawet jeśli komponenty różnią się między sobą jedynie minimalnie pod względem wyglądu.

Decydująca zaleta: wiedza na temat procesu pozostaje w rękach użytkownika. To, co uznaje się za „dobre” lub „złe”, określa sama produkcja; kamera po prostu uczy się rozróżniać te elementy. W praktyce znacznie skraca to czas uruchomienia. Podczas gdy złożone, oparte na regułach kontrole często trwają tygodnie, typową kontrolę kompletności można skonfigurować w mgnieniu oka za pomocą TIV. Kamera podejmuje decyzje na podstawie tego, co pokazuje jej klient. TURCK zapewnia platformę: proces dostarcza wiedzy.

Narzędzia AI w praktyce: od montażu po pakowanie

System TIV jest wyposażony w cztery aplikacje wizyjne oparte na sztucznej inteligencji, które obsługują podstawowe zadania przemysłowego przetwarzania obrazu. Aplikacja „Code Scan” odczytuje kody kreskowe 1D i 2D, rozpoznaje typ, orientację i położenie oraz potrafi odczytywać określone kody na obiektach, które zostały wcześniej wprowadzone do systemu. „Difference Check” wykonuje inteligentne porównania docelowe/rzeczywiste, wykrywa odchylenia nawet w przypadku złożonych lub zmiennych obiektów oraz ocenia poszczególne obszary testowe oddzielnie. „Classifier” przypisuje cały obraz do predefiniowanej klasy; idealny do zadań sortowania i klasyfikacji. Natomiast „Detector” wykrywa i klasyfikuje wiele obiektów jednocześnie, ocenia pozycję, orientację i podobieństwo do danych szkoleniowych oraz generuje wynik pewności. Zapewnia to przejrzyste, kompatybilne z PLC wyniki, od prostych sygnałów OK/NOK po ustrukturyzowane pakiety danych, które można natychmiast przetworzyć. Sztuczna inteligencja jest szkolona przy użyciu zaledwie kilku przykładowych obrazów; zmiany w produktach lub charakterystyce testowej można w dowolnym momencie uwzględnić poprzez ponowne szkolenie, zamiast dodawać wszystkie możliwe scenariusze do reguł. Kamera nieustannie się uczy i pozostaje elastyczna w odniesieniu do przyszłych wymagań.

Klasa przemysłowa w każdym szczególe

Sercem urządzenia TIV jest 12-megapikselowy czujnik Sony z globalną migawką, który umożliwia szybkie i precyzyjne przetwarzanie obrazu przy dużej głębi ostrości. Przetwarzanie obrazu odbywa się w całości na urządzeniu, łącznie z wynikami w czasie rzeczywistym. Moc obliczeniowa AI jest zapewniana przez procesor graficzny NVIDIA Jetson Nano z 4 GB pamięci, na którym sieci neuronowe są trenowane i uruchamiane bezpośrednio na urządzeniu. Cztery złącza M12 do zasilania, sieci, wyzwalania i wejść/wyjść pozwalają na elastyczną integrację kamery z istniejącymi systemami. Zewnętrzne oświetlenie może być zasilane bezpośrednio prądem o natężeniu do 4 A, a wejścia/wyjścia są przystosowane do pracy w trybie push/pull i są galwanicznie izolowane. System działa autonomicznie, komunikuje się za pośrednictwem PROFINET, Modbus TCP i EtherNet/IP dzięki wieloprotokołowej sieci Ethernet, wyświetla stany za pomocą diod LED oraz przechowuje dane sieciowe i obrazy wewnętrznie lub na kartach SD/MMC.

Wszystkie standardowe obiektywy można podłączyć za pomocą mocowania typu C; opcjonalna tuleja ochronna zapewnia całej konstrukcji stopień ochrony IP67, co stanowi zaletę w przypadku montażu kamery bezpośrednio na linii produkcyjnej. Obsługa jest intuicyjna za pośrednictwem przeglądarki internetowej, a integracja z pakietem TURCK Automation Suite (TAS) ułatwia zarządzanie urządzeniami oraz włączenie ich do cyfrowych procesów konserwacji i monitorowania. Jako rozwiązanie samodzielne kamera nie wymaga żadnego dodatkowego sterownika ani komputera brzegowego. To sprawia, że jest ona szczególnie atrakcyjna w zastosowaniach, w których przestrzeń, czas i zasoby są ograniczone.

Zastosowania praktyczne: kompletowanie zestawów, montaż, identyfikacja, pozycjonowanie

W procesie kompletacji zamówień kamera TIV zapewnia kompletność zestawów bez konieczności stosowania sztywnych zasad. Wykrywa ona obecność wymaganych elementów, zlicza je i rozróżnia podobne części. Pozwala to ograniczyć liczbę reklamacji, poprawek i odrzutów, a jednocześnie przyspiesza przekazywanie informacji zwrotnych operatorom i systemom, zwłaszcza w przypadku zestawów występujących w wielu wariantach.

Podczas montażu końcowego kamera sprawdza, czy wszystkie elementy, takie jak nakładki, śruby i podkładki, znajdują się na swoim miejscu. Zamiast programować wszystkie możliwe scenariusze błędów, wystarczy zaprogramować system pod kątem prawidłowych stanów oraz typowych błędów. Kamera TIV wykrywa odchylenia rzędu milimetrów, niezależnie od położenia lub rozmieszczenia, i natychmiast przekazuje wynik do sterownika PLC lub systemu wizualizacji.

Istnieją również korzyści związane z identyfikacją. Kamera odczytuje kody tam, gdzie powinny się znajdować, i ignoruje zakłócające oznaczenia w otoczeniu, jeśli nie należą one do obiektów, które zostały wcześniej zaprogramowane. Ponadto klasyfikator przypisuje warianty produktów, a detektor dostarcza współrzędne i ilości, na przykład w celu automatycznego oddzielania lub uzupełniania części.

Koncentracja na kliencie zamiast na towarach z katalogu

Jeśli standardowe funkcje kamery TIV okażą się niewystarczające, firma TURCK wspólnie z użytkownikiem opracuje rozwiązania dostosowane do konkretnego zastosowania. Zakres obejmuje od sieci AI wyszkolonych pod kątem konkretnego klienta i dodatkowej logiki testowej, specjalnie zdefiniowanych formatów danych i interfejsów (np. telegramy PLC, interfejsy MES/ERP) po aplikacje uzupełniające do specjalnych zadań testowych i etapów procesu. Pilotaż i dostrajanie odbywają się bezpośrednio na linii: firma TURCK łączy wiedzę branżową i doświadczenie w zakresie zastosowań, dostosowuje modele poprzez ponowne szkolenie oraz zapewnia solidne wdrożenie w rzeczywistych warunkach środowiskowych (IP67, zmienne oświetlenie, czasy cyklu). Integracja z istniejącymi środowiskami sterowania i IT przebiega płynnie: od sterowania PLC poprzez TAS (Desktop/Cloud) po dokumentację danych testowych i identyfikowalności. Oznacza to, że potężna kamera AI może zostać przekształcona w gotowe do użycia, indywidualnie dostosowane kompletne rozwiązanie zgodnie z wymaganiami.

Płynna integracja

Kamera TIV płynnie integruje się z istniejącymi strukturami OT/IT. Łączność M12 zapewnia solidne połączenia, sygnały wyzwalające i sygnalizacje są kierowane bezpośrednio do linii, a zasilanie oświetlenia odbywa się bezpośrednio. Jako urządzenie wieloprotokołowe kamera obsługuje protokoły Ethernet PROFINET, Modbus TCP oraz EtherNet/IP do wymiany danych z poziomem sterowania. Konfiguracja i obsługa odbywają się za pośrednictwem wbudowanego serwera internetowego lub TURCK Automation Suite (TAS); nie jest wymagane oddzielne oprogramowanie kamery ani skomplikowane instalacje klienckie.

Kolejną zaletą jest funkcja on-zakładtryb pracy. TIV nie wymaga połączenia z chmurą, co jest zgodne z wytycznymi dotyczącymi bezpieczeństwa i stabilności produkcji, ponieważ użytkownicy mogą również przechowywać dane obrazów na własnych serwerach FTP. Aktualizacje oprogramowania stale rozszerzają zakres funkcji bez ukrytych kosztów licencji. A ponieważ zestawy danych i sieci neuronowe są przenośne, udane konfiguracje można szybko wdrożyć na kolejnych kamerach.

Oszczędność kosztów uwzględniona już na etapie projektowania aplikacji

Gdy krzywe uczenia się i czas uruchomienia są krótkie, przetwarzanie obrazu zwraca się szybciej. To kolejny obszar, w którym kamera AI firmy TURCK pokazuje swoją wartość: uczenie się zamiast programowania, praca w trybie autonomicznym zamiast dodatkowych komputerów brzegowych, konfiguracja przez stronę internetową zamiast specjalistycznego oprogramowania. Wewnętrzne testy porównawcze pokazują, że wiele standardowych zadań można zrealizować bez pomocy zewnętrznych integratorów, zwłaszcza tam, gdzie brakuje wykwalifikowanego personelu, a zmiany są częste.

Do tego dochodzi bezpieczeństwo inwestycji wynikające z zastosowania platformy klasy przemysłowej, solidnej metalowej konstrukcji, chłodzenia pasywnego, możliwości rozbudowy pamięci oraz regularnych aktualizacji zabezpieczeń. Jeśli zaczniesz od niewielkiej skali, na przykład od jednej stacji roboczej, możesz rozbudować system o kolejne stacje bez konieczności zmiany koncepcji. Kamera pozostaje ta sama, a sieci rozrastają się wraz z Twoimi potrzebami.

Kompleksowe rozwiązanie zamiast pojedynczych elementów

TIV to coś więcej niż tylko wysokowydajna kamera. Stanowi ona część kompletnego systemu obejmującego czujniki, oświetlenie, rozwiązania w zakresie łączności i zasilania, a nawet integrację z systemami sterowania. Dla użytkowników oznacza to mniej interfejsów, mniejsze ryzyko związane z integracją oraz partnera, który w razie potrzeby może również dostarczyć rozwiązania dostosowane do potrzeb klienta: od spersonalizowanych aplikacji po specjalistyczne pakiety danych. Dzięki swojej wiedzy systemowej TIV wyróżnia się na rynku, na którym same komponenty już nie wystarczają.

Perspektywy: Przyszłość przetwarzania obrazów to technologie adaptacyjne

Rozwiązanie TURCK Intelligent Vision nie tylko sprawia, że przetwarzanie obrazu staje się łatwiejsze, szybsze i bardziej niezawodne, ale także zapewnia jego przyszłościowość. Połączenie procesów uczenia się, sprzętu klasy przemysłowej oraz zaawansowanej integracji sprawia, że TIV jest narzędziem z wyboru, gdy konieczne jest zapewnienie jakości w cyklach produkcyjnych. To jednak zaledwie ułamek jego potencjału. Wraz z ciągłym rozwojem algorytmów sztucznej inteligencji, nowymi generacjami czujników i rosnącą sieciowością systemów produkcyjnych przetwarzanie obrazu staje się coraz bardziej autonomiczne, elastyczne i inteligentne. TIV jest gotowe na tę przyszłość i wprowadza sztuczną inteligencję tam, gdzie ma ona największy wpływ: bezpośrednio na linię produkcyjną.