Rosnąca rola inteligentnych czujników odległości w przemyśle
ifm electronicWedług MarketsandMarkets globalny rynek systemów machine vision ma osiągnąć wartość 23,6 mld dolarów do 2030 r. Wysokie wymagania dotyczące jakości produkcji oraz postępująca automatyzacja sprawiają jednak, że producenci poszukują rozwiązań prostszych i bardziej ekonomicznych niż klasyczne systemy wizyjne. W wielu rozwiązaniach związanych z pozycjonowaniem, wykrywaniem obecności czy identyfikacją produktów ich rolę przejmują inteligentne czujniki odległości, które dostarczają nie tylko informacji o położeniu obiektu, ale również dodatkowych danych procesowych.
Powiązane firmy
Systemy wizyjne pozostają jednym z najważniejszych narzędzi automatycznej kontroli jakości. Sprawdzają się wszędzie tam, gdzie konieczna jest analiza kształtu, koloru, oznaczeń czy geometrii produktu. Nie oznacza to jednak, że stanowią najlepsze rozwiązanie dla każdej aplikacji.
W wielu procesach produkcyjnych kluczowe jest uzyskanie odpowiedzi na znacznie prostsze pytania: czy element znajduje się we właściwym miejscu, czy został poprawnie zamontowany, czy produkt osiągnął odpowiednią wysokość lub pozycję na transporterze. W takich przypadkach wdrożenie rozbudowanego systemu kamer, oświetlenia i analizy obrazu może okazać się nieproporcjonalne do rzeczywistych potrzeb.
Największe wyzwanie
Choć pomiar odległości wydaje się jednym z podstawowych zadań realizowanych przez czujniki przemysłowe, w praktyce jego skuteczność zależy od wielu czynników. Jednym z najważniejszych są właściwości powierzchni badanego obiektu.
Rosnąca różnorodność materiałów wykorzystywanych w przemyśle sprawia, że systemy detekcji muszą radzić sobie zarówno z czarnymi tworzywami sztucznymi pochłaniającymi światło, jak i powierzchniami silnie refleksyjnymi, takimi jak elementy metalowe, folie czy części lakierowane. W pierwszym przypadku do odbiornika wraca bardzo niewielka ilość światła, w drugim odbicia mogą występować w nieprzewidywalnych kierunkach. Efektem bywają niestabilne wyniki pomiarowe oraz konieczność dodatkowej konfiguracji układu detekcji.
To właśnie niezawodna praca w takich warunkach od lat pozostaje jednym z najważniejszych wyzwań współczesnej automatyki.
Od analizy odbicia do rzeczywistego pomiaru odległości
Odpowiedzią na te ograniczenia stał się rozwój technologii pomiarowych wykorzystujących zasadę Time-of-Flight (ToF), czyli pomiar czasu przelotu światła.
– W przeciwieństwie do klasycznych czujników fotoelektrycznych, których działanie opiera się głównie na analizie intensywności odbitego sygnału, rozwiązania bazujące na technologii PMD (Photonic Mixer Device) wykonują rzeczywisty pomiar odległości. Dzięki temu są znacznie mniej podatne na wpływ koloru, struktury czy połysku powierzchni – wyjaśnia Jarosław Szmalc, Project Engineer / Vision Systems w ifm electronic.
Takie podejście wykorzystuje nowa generacja czujników odległości OGD firmy ifm electronic. Urządzenia wykorzystują technologię PMD do realizacji precyzyjnego pomiaru odległości, zachowując wysoką stabilność działania również w aplikacjach obejmujących obiekty o trudnych właściwościach powierzchniowych.
ifm electronicJeden sensor, dwa rodzaje informacji
Zmieniają się również oczekiwania wobec samych czujników. Coraz częściej od pojedynczego urządzenia wymaga się nie tylko pomiaru odległości, ale także dostarczania dodatkowych danych pozwalających lepiej kontrolować proces.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Przykładem jest równoczesny pomiar odległości i refleksyjności obiektu. Pierwszy parametr informuje, gdzie znajduje się dany element. Drugi pozwala określić, w jaki sposób jego powierzchnia odbija światło.
Połączenie tych dwóch informacji otwiera nowe możliwości. Obiekty znajdujące się w tej samej pozycji mogą zostać rozróżnione na podstawie właściwości materiału lub wykończenia powierzchni. W efekcie pozwala to realizować zadania związane z identyfikacją produktów, sortowaniem czy kontrolą jakości bez konieczności stosowania dodatkowych czujników. To właśnie ten kierunek rozwoju sprawia, że granica pomiędzy klasycznym sensorem a urządzeniem kontrolno-pomiarowym staje się coraz mniej wyraźna.
Więcej funkcji bez zwiększania złożoności systemu
Presja na zwiększanie efektywności produkcji sprawia, że projektanci maszyn dążą dziś do ograniczania liczby urządzeń wykorzystywanych w aplikacjach automatyki. Mniejsza liczba komponentów oznacza prostszy montaż, krótszy czas uruchomienia oraz niższe koszty utrzymania.
Nowa generacja OGD wpisuje się w ten trend, łącząc funkcje precyzyjnego pomiaru odległości, analizy refleksyjności oraz komunikacji poprzez IO-Link w jednym urządzeniu. Dzięki temu dane procesowe mogą być przekazywane bezpośrednio do sterowników i systemów nadrzędnych, wspierając zarówno bieżące sterowanie, jak i monitorowanie pracy maszyn.
– Współczesne czujniki stają się źródłem danych, które mogą być wykorzystywane do optymalizacji procesów produkcyjnych, monitorowania wydajności maszyn czy planowania działań serwisowych. Dodatkowo, platformy IIoT takie jak moneo pozwalają przekształcić informacje pozyskiwane z poziomu urządzeń polowych w konkretne dane wspierające podejmowanie decyzji operacyjnych i biznesowych – dodaje Jarosław Szmalc.
Czujniki odległości przejmują nowe zadania
Rozwój technologii pomiarowych sprawia, że czujniki odległości coraz częściej realizują zadania, które jeszcze niedawno wymagały zastosowania kilku urządzeń lub bardziej złożonych systemów kontrolnych. Nie zastąpią systemów wizyjnych wszędzie tam, gdzie konieczna jest analiza obrazu, jednak w wielu aplikacjach związanych z pozycjonowaniem, identyfikacją i kontrolą jakości mogą stanowić skuteczną i znacznie prostszą alternatywę.
To właśnie zdolność do łączenia precyzyjnego pomiaru, dodatkowych informacji o obiekcie i łatwej integracji z systemami automatyki sprawia, że inteligentne czujniki odległości stają się jednym z ciekawszych kierunków rozwoju współczesnej kontroli jakości.
Źródło: ifm electronic
