Na skróty
- Czym są systemy wizyjne do kontroli jakości?
- Jak działa system wizyjnej kontroli jakości?
- Z czego składa się przemysłowy system wizyjny?
- Integracja systemu wizyjnego z automatyką
- Kamera wizyjna a skaner kodów – jaka jest różnica?
- Systemy wizyjne 2D, 3D i rozwiązania wykorzystujące AI
- Jak dobrać system wizyjny do kontroli jakości?
- Systemy wizyjne do kontroli jakości z HKK Group
- Najważniejsze informacje
Systemy wizyjne do kontroli jakości są jednym z kluczowych elementów współczesnej automatyzacji produkcji. Pozwalają kontrolować produkty bezpośrednio podczas procesu, w sposób powtarzalny i bez konieczności wykonywania każdej inspekcji przez operatora.
Kamery przemysłowe, odpowiednio dobrana optyka i oświetlenie oraz oprogramowanie analizujące obraz mogą w ciągu ułamka sekundy ocenić, czy kontrolowany produkt spełnia określone wymagania. Wynik analizy może być następnie przekazany do automatyki linii, systemu nadrzędnego lub operatora.
W praktyce system wizyjny nie jest więc wyłącznie kamerą obserwującą proces. To kompletne rozwiązanie, które rejestruje obraz, interpretuje go i na podstawie zdefiniowanych kryteriów podejmuje określoną decyzję.
Czym są systemy wizyjne do kontroli jakości?
System wizyjny, określany również jako Machine Vision, wykorzystuje obraz do automatycznej kontroli produktu lub procesu.
Kamera rejestruje kontrolowany obiekt, a następnie oprogramowanie analizuje wybrane cechy obrazu. W zależności od zastosowania może sprawdzić między innymi obecność określonego elementu, jego położenie, wymiary, kształt, oznaczenia albo zgodność z przyjętym wzorcem.
Rezultatem analizy może być prosta decyzja:
- OK – produkt zgodny
- NOK – produkt niezgodny.
System może jednak przekazywać znacznie więcej informacji, na przykład wynik pomiaru, odczytany numer seryjny, kod produktu, typ wykrytej niezgodności czy obraz kontrolowanej sztuki.
Najważniejszą cechą przemysłowej kontroli wizyjnej jest możliwość stosowania tych samych kryteriów wobec kolejnych produktów przechodzących przez stanowisko kontrolne. To szczególnie istotne na szybkich liniach produkcyjnych, montażowych i pakujących, gdzie tradycyjna kontrola manualna ma naturalne ograniczenia wynikające z tempa procesu oraz powtarzalności wykonywanych czynności.
Jak działa system wizyjnej kontroli jakości?
Proces zaczyna się od dostarczenia produktu do określonego punktu kontroli. Moment wykonania zdjęcia może być wyzwalany na przykład przez czujnik, sygnał ze sterownika PLC albo sam system wizyjny. Kamera rejestruje obraz produktu, który następnie trafia do oprogramowania analizującego określone cechy.
W zależności od aplikacji system może między innymi:
- wykrywać obecność lub brak elementów,
- lokalizować elementy na obrazie,
- analizować kształt,
- wykonywać pomiary,
- sprawdzać pozycję i orientację,
- analizować nadruki,
- odczytywać tekst metodą OCR,
- rozpoznawać kody kreskowe i kody 2D,
- porównywać produkt z określonym wzorcem.
Po zakończeniu analizy system generuje wynik. Jeżeli produkt jest zgodny, proces może być kontynuowany. Jeżeli zostanie wykryta niezgodność, informacja może zostać przekazana do automatyki linii lub operatora.
Dzięki temu kontrola może być wykonywana bezpośrednio w miejscu, w którym powstaje produkt, zamiast dopiero na późniejszym etapie procesu.
Z czego składa się przemysłowy system wizyjny?
Skuteczność rozwiązania Machine Vision nie zależy wyłącznie od jakości zastosowanej kamery. Przemysłowy system wizyjny jest układem kilku elementów, które muszą zostać dobrane do konkretnej aplikacji.
Kamera przemysłowa
Kamera odpowiada za rejestrację obrazu kontrolowanego obiektu. Jej parametry muszą zostać dobrane między innymi do wielkości produktu, wymaganej szczegółowości obrazu, prędkości procesu oraz odległości od kontrolowanego elementu.
W prostszych aplikacjach stosowane są między innymi kompaktowe kamery inteligentne – smart cameras – które łączą rejestrację obrazu z jego przetwarzaniem.
Bardziej rozbudowane stanowiska mogą wykorzystywać kilka kamer obserwujących produkt z różnych stron.
Optyka
Odpowiedni obiektyw decyduje o polu widzenia, ostrości oraz szczegółowości obrazu. System przeznaczony do sprawdzenia obecności dużego elementu będzie miał inne wymagania niż rozwiązanie wykrywające niewielką wadę powierzchni albo analizujące drobne oznaczenie na produkcie.
Oświetlenie
Oświetlenie jest jednym z najważniejszych elementów przemysłowej kontroli wizyjnej. Zadaniem systemu nie jest przecież wykonanie atrakcyjnego zdjęcia, lecz uzyskanie obrazu pozwalającego jednoznacznie odróżnić cechę prawidłową od niezgodności.
Odpowiedni sposób doświetlenia może uwidocznić krawędzie, nadruki, strukturę powierzchni, różnice kontrastu czy niewielkie defekty, które w standardowym oświetleniu byłyby trudne do zauważenia.
Oprogramowanie do analizy obrazu
To ono odpowiada za interpretację danych dostarczonych przez kamerę. W zależności od aplikacji może między innymi:
- wykrywać obecność lub brak elementu,
- określać jego położenie i orientację,
- wykonywać pomiary,
- porównywać produkt ze wzorcem,
- analizować kształt lub powierzchnię,
- odczytywać tekst za pomocą OCR,
- odczytywać kody kreskowe i kody 2D,
- klasyfikować produkty,
- identyfikować określone niezgodności.
W bardziej wymagających zastosowaniach analiza obrazu może być wspierana przez algorytmy uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji.
Integracja systemu wizyjnego z automatyką
System wizyjny działający na linii produkcyjnej zwykle nie pracuje samodzielnie. Wynik kontroli powinien wywołać określone działanie w procesie. System może więc przekazać informację do sterownika PLC, maszyny, robota, systemu nadrzędnego lub innego elementu automatyki.
Po wykryciu niezgodności możliwe jest na przykład:
- automatyczne odrzucenie wadliwego produktu,
- zatrzymanie linii,
- wygenerowanie alarmu,
- wysłanie informacji do operatora,
- zapisanie wyniku kontroli,
- zapis zdjęcia kontrolowanego produktu,
- powiązanie wyniku z numerem seryjnym lub numerem partii.
W ten sposób system wizyjny staje się elementem automatycznej kontroli jakości, a nie wyłącznie urządzeniem obserwującym produkt.
Może także współpracować z rozwiązaniami automatycznej identyfikacji, dzięki czemu wynik inspekcji zostaje przypisany do konkretnego produktu.
Kamera wizyjna a skaner kodów – jaka jest różnica?
Nowoczesne urządzenia przemysłowe coraz częściej łączą różne funkcje, dlatego granica pomiędzy skanerem a kamerą wizyjną może wydawać się mniej wyraźna.
Podstawowe zadanie obu technologii jest jednak inne.
Skaner kodów służy przede wszystkim do identyfikacji informacji zapisanej w kodzie kreskowym lub kodzie 2D.
System wizyjny analizuje natomiast obraz całego obiektu lub jego wybranego fragmentu. Może więc nie tylko odczytać kod, ale również sprawdzić na przykład:
- obecność komponentu,
- położenie elementu,
- poprawność montażu,
- kształt,
- wymiary,
- nadruk,
- określone cechy wizualne produktu.
W jednej aplikacji obie funkcje mogą działać razem.
System może najpierw zidentyfikować produkt na podstawie kodu, a następnie zastosować odpowiedni zestaw reguł kontroli jakości. Pozwala to połączyć automatyczną identyfikację z kontrolą produktu w jednym punkcie procesu.
Jeżeli chcesz dowiedzieć się więcej o przemysłowym skanowaniu, warto również sięgnąć do naszego materiału poświęconego systemom automatycznego skanowania kodów kreskowych.
Systemy wizyjne 2D, 3D i rozwiązania wykorzystujące AI
Nie każdy proces wymaga tej samej technologii. W wielu zastosowaniach wystarczająca jest klasyczna kontrola obrazu 2D. System analizuje wówczas dwuwymiarowy obraz produktu i na jego podstawie ocenia określone cechy.
Jeżeli istotne są informacje związane z wysokością, głębokością albo przestrzenną geometrią obiektu, zastosowanie mogą znaleźć rozwiązania 3D. Jeszcze inną kategorią są systemy wykorzystujące AI i uczenie maszynowe.
Mogą być przydatne przede wszystkim wtedy, gdy:
- kontrolowane produkty charakteryzują się naturalną zmiennością,
- wada nie daje się łatwo opisać prostym zestawem parametrów,
- analiza obrazu wymaga klasyfikowania bardziej złożonych wzorców.
Najbardziej zaawansowane rozwiązanie nie zawsze jest jednak rozwiązaniem najlepszym. W przemysłowej kontroli jakości liczą się przede wszystkim stabilność, powtarzalność i właściwe dopasowanie technologii do konkretnego zadania.
Jak dobrać system wizyjny do kontroli jakości?
Projekt systemu powinien rozpoczynać się nie od wyboru konkretnego modelu kamery, ale od odpowiedzi na podstawowe pytanie:
Co dokładnie system ma kontrolować?
Innego rozwiązania wymaga sprawdzenie obecności etykiety, innego kontrola prawidłowego montażu kilku komponentów, a jeszcze innego analiza niewielkiego detalu produktu.
Przed rozpoczęciem projektu warto określić między innymi:
- rodzaj kontrolowanego produktu,
- cechę lub niezgodność, która ma być wykrywana,
- minimalny rozmiar wykrywanego szczegółu,
- sposób pozycjonowania produktu,
- naturalną zmienność prawidłowych produktów,
- prędkość linii,
- dostępny czas na wykonanie analizy,
- pole widzenia,
- warunki oświetleniowe,
- dostępne miejsce montażowe,
- sposób przekazania decyzji OK/NOK,
- sposób integracji z automatyką,
- wymagania dotyczące archiwizacji danych i obrazów.
Dopiero na tej podstawie można prawidłowo dobrać kamerę, optykę, oświetlenie oraz sposób analizy obrazu.
Dlatego w wielu projektach kluczowym etapem są testy wykonywane na rzeczywistych produktach oraz przykładach prawidłowych i niezgodnych detali.
Jeżeli interesuje Cię przede wszystkim to, jakie błędy i niezgodności mogą wykrywać systemy wizyjne, szerzej opisujemy ten temat w materiale „Kontrola jakości na linii produkcyjnej – jakie błędy wykrywają systemy wizyjne?”.
Systemy wizyjne do kontroli jakości z HKK Group
HKK Group wspiera przedsiębiorstwa produkcyjne i logistyczne we wdrażaniu rozwiązań automatycznej identyfikacji, automatyki oraz przemysłowej analizy obrazu. W obszarze Machine Vision wykorzystujemy technologie uznanych producentów, między innymi Zebra Technologies i Datalogic.
Dobór systemu zawsze powinien wynikać z rzeczywistego procesu.
Kluczowe znaczenie mają kontrolowany produkt, rodzaj niezgodności, tempo linii, warunki pracy oraz sposób komunikacji systemu wizyjnego z pozostałą automatyką.
Jeśli zastanawiasz się, czy w Twoim procesie można zastosować system wizyjny do kontroli jakości, skontaktuj się z HKK Group. Przeanalizujemy aplikację i pomożemy dobrać rozwiązanie odpowiadające konkretnym wymaganiom procesu.
