Kontrola procesu produkcyjnego – case study z wykorzystaniem Smart Camery BVS firmy Balluff

Kontrola procesu produkcyjnego to istotny element funkcjonowania fabryk i przedsiębiorstw. Gwarantuje ona przede wszystkim minimalizowanie kosztów związanych z popełnianiem błędów. Na proces produkcji, oprócz właściwego wytwarzania elementów, składa się również ich sortowanie – i właśnie tu z pomocą przychodzi zastosowanie inteligentnej kamery marki Balluff.

Smart Camera Balluff idealnie sprawdza się w trudnych warunkach przemysłowych oraz pozwala na tworzenie rozwiązań na miarę Przemysłu 4.0. Szeroki wachlarz jej możliwości został już przedstawiony w artykule „Smart Camera BVS – kamera do wielu zadań specjalnych”. W tym opracowaniu znajdzie się natomiast przykładowa aplikacja, która łączy wykorzystanie robota przemysłowego i inteligentnej kamery do sortowania guzików. Taka aplikacja może dotyczyć jednak szerszego spektrum produktów – guziki są więc jedynie przykładowym elementem.

Smart Camera Balluff – wyzwania w kwestii sortowania produktów

Istotą wzbogacenia procesu sortowania o elementy z zakresu automatyki przemysłowej, jest połączenie systemu przetwarzania obrazu (identyfikacja obiektów) z systemem chwytaków robota – właśnie na tym polega najważniejsze wyzwanie dla firmy Balluff. W automatyce kluczowym parametrem jest szybkość i pewność działania oraz przetwarzanie i wysyłanie informacji. Zastosowanie najnowszej technologii oraz wykorzystanie wieloletniego doświadczenia firmy Balluff sprawia, że Smart Camera staje się optymalnym wyborem.

Oprócz wyboru odpowiedniego narzędzia (Smart camera BVS) oraz zespolenia go z innymi maszynami i robotami, wchodzącymi w skład linii produkcyjnej, wyzwaniem jest również dobór odpowiedniego oświetlenia do zrealizowania aplikacji oraz uczynienie całego procesu możliwie najbardziej bezobsługowym. Realizacja tych wyzwań ma oczywiście na celu optymalizację procesów produkcji, w tym skrócenie czasu sortowania oraz minimalizowanie kosztów przeprowadzania całej aplikacji.

Inteligentna kamera w trakcie pracy – sortowanie guzików

Aplikacja sortowania guzików pod kątem rozpoznawania ich wielkości i kształtu zrealizowana została w warunkach odzwierciedlających rzeczywistą linię produkcyjną. Do jej realizacji wykorzystano przenośnik taśmowy, nad którym w odległości kilkudziesięciu centymetrów zainstalowana została Smart Camera. Wysokość instalacji urządzenia może być dostosowana do konkretnych warunków otoczenia danej aplikacji, a właściwe pole widzenia realizowane jest przed dobór odpowiedniego obiektywu z szerokiej oferty akcesoriów. Smart Camera umożliwia bezpośrednie podłączenie oświetlacza do jednego z portów zlokalizowanych na dolnej ścianie obudowy. Możliwe jest także podłączenie go do zewnętrznego źródła zasilania, przez co oświetlacz pracuje niezależnie, w trybie ciągłym – to właśnie odpowiedź firmy Balluff na jedno z wyżej przywołanych wyzwań, stawianych przed tego typu urządzeniami.

Na makiecie znajduje się pięć rodzajów guzików o różnych wielkościach i kształtach. Pierwszym krokiem jest „zapamiętanie” każdego z nich przez inteligentną kamerę, przy użyciu prostego oraz intuicyjnego interfejsu BVS Cockpit. Dostęp do Cockpitu uzyskuje się poprzez przeglądarkę internetową, wpisując adres urządzenia. Samo oprogramowanie nie jest skomplikowane, a głównym założeniem przy jego tworzeniu była prostota obsługi. Użytkownik nie musi być więc ekspertem od przetwarzania obrazu – to z kolei odpowiedź na wyzwanie dotyczące prostoty obsługi urządzenia.

Makieta z rozrzuconymi losowo na całym obszarze piętnastoma guzikami, porusza się na przenośniku taśmowym. Czujnik optoelektroniczny emituje wiązkę światła i reaguje na obiekty, które pojawiają się w jego polu widzenia. W momencie wykrycia makiety, przenośnik taśmowy zostaje zatrzymany, tak aby makieta znalazła się idealnie w polu widzenia Smart Camery BVS. Następnie rozpoczyna się “inspekcja”, czyli wcześniej zdefiniowany program. Warto zauważyć, że kąt ułożenia makiety nie wpływa na wynik końcowy. W trybie monitorowania uruchomiony jest program inspekcji rozpoznający jeden rodzaj guzika. Każdy kolejny guzik jest identyfikowany pojedynczo, a dane o jego położeniu przesyłane są siecią Profinet do sterownika PLC, który następnie przesyła je do robota. Manipulator sięga kolejno po guziki konkretnego typu rozmieszczone na makiecie i wkłada je do jednego otworu. W momencie, gdy Smart Camera rozpozna wszystkie guziki jednego rodzaju, przenośnik taśmowy zostaje ponownie uruchomiony oraz następuje zmiana programu inspekcji w kamerze, który bierze pod uwagę następny typ guzika. Cały proces trwa do momentu, aż kamera nie będzie w stanie rozpoznać żadnego obiektu. Oznacza to, że wszystkie guziki zostały prawidłowo posortowane. Taki system pracy Smart Camery Balluff umożliwia sprzężenie ze sobą inspekcji wizyjnej oraz elementów wykonawczych, co ogranicza konieczność udziału pracowników w całym procesie sortowania guzików (lub innych produktów).

Zalety kontroli procesu produkcyjnego z wykorzystaniem inteligentnej kamery

Rozpoznawanie obiektów to jedno z narzędzi Smart Camery firmy Balluff. Zakres pracy tego urządzenia nie kończy się jednak na identyfikacji, lecz umożliwia szerokie spektrum działania (m. in. odczyt kodów kreskowych, kodów 2D lub zwykłego tekstu, analizę jasności, konturu przedmiotu oraz pomiary jego gabarytów). Wszystkie te narzędzia, dostępne z poziomu przejrzystego interfejsu BVS Cockpit, pozwalają tworzyć efektywne rozwiązania w procesach produkcyjnych.

Oprócz prostoty działania urządzenia (co odpowiada za zminimalizowanie konieczności obsługi linii produkcyjnej w zakresie sortowania przez pracowników), jego zaletą jest również oszczędność czasu, jaką generuje cały proces. Jeśli do tej pory sortowanie produktów odbywało się manualnie, to różnica w czasie pracy okaże się naprawdę znacząca. Dodatkowo samo urządzenie wyposażone jest w trwałą obudowę, która umożliwia pracę w trudnych warunkach i minimalizuje konieczność konserwacji, co z kolei przekłada się na korzyść w postaci oszczędności finansowych. Sortowanie z użyciem inteligentnej kamery jest ponadto niezwykle precyzyjne, a błędy podczas tego procesu praktycznie nie występują – wpływa to więc na wydajność zakładu produkcyjnego oraz na wysoką jakość produktu końcowego.