Co to jest czujnik wizyjny?

Czujnik wizyjny to połączenie kamery przemysłowej z układem przetwarzania obrazu i podświetleniem, umożliwiające automatyczne zbieranie, analizę i przekazywanie informacji wizualnych dotyczących obserwowanych obiektów lub procesów.

W uproszczeniu, taki czujnik „widzi” produkowany detal, ocenia go na podstawie zdefiniowanych wcześniej kryteriów (np. weryfikuje kształt, kolor, kod kreskowy, położenie elementu) i podejmuje odpowiednie, zaprogramowane działanie: akceptuje produkt, odrzuca go, bądź inicjuje kolejny proces na linii produkcyjnej.

Współczesne czujniki wizyjne mogą działać autonomicznie lub być częścią rozbudowanych systemów wizyjnych, a ich możliwości nieustannie rosną wraz z rozwojem technik przetwarzania obrazu oraz algorytmów sztucznej inteligencji.

Czujnik wizyjny – zasada działania

Działanie czujnika wizyjnego można porównać do działania ludzkiego oka wspieranego przez „mózg”, którym jest układ przetwarzania obrazu. Podstawowe etapy to:

• Oświetlenie: diody LED lub inne źródło światła umożliwiają uzyskanie wyraźnych obrazów niezależnie od warunków zewnętrznych.
• Rejestracja obrazu: wbudowana kamera wykonuje zdjęcia monitorowanych obiektów.
• Przetwarzanie danych: wewnętrzny komputer analizuje obraz pod kątem zdefiniowanych parametrów, takich jak: kształt, rozmiar, kolor, kod kreskowy, nadruk, obecność detalu.
• Decyzja i komunikacja: w zależności od wyniku analizy obrazu, czujnik wysyła sygnał do systemu (np. sterownika PLC).

Wybrane technologie stosowane w czujnikach wizyjnych

2D i 3D

Czujniki wizyjne najczęściej stosują obrazowanie dwuwymiarowe, ale coraz częściej stosuje się czujniki 3D (wykorzystujące np. skanowanie laserowe lub światło strukturalne) pozwalające analizować trójwymiarowy kształt oraz strukturę detalu.

Rozpoznawanie koloru oraz kontrastu

Czujniki wizyjne mogą rozpoznawać kolory, czytać kody, analizować różnice kontrastu i rozpoznawać konkretne cechy powierzchni.

Sztuczna inteligencja

Coraz więcej czujników wizyjnych posiada funkcje AI, które „uczą się” wzorców i minimalizują konieczność ręcznego programowania, skracając czas uruchomienia systemu.

Zastosowania czujników wizyjnych

Czujniki wizyjne stosowane są wszędzie tam, gdzie wymagana jest szybka, niezawodna i powtarzalna kontrola obrazu. Najważniejsze obszary to:

• Kontrola jakości gdzie są używane do sprawdzania poprawności montażu, kompletności opakowań, detekcji defektów, kontroli wymiarów i kształtu.
• Identyfikacja i sortowanie, w czasie których wykonywany jest odczyt kodów kreskowych i QR, rozróżnianie etykiet, segregowanie produktów według kolorów, kształtów lub charakterystycznych cech.
• Pozycjonowanie i prowadzenie, czyli kontrola położenia obiektów, monitorowanie ruchu robotów oraz ramion chwytających pracujących w zautomatyzowanych liniach produkcji.
• Monitorowanie procesów obejmujące analizę strumienia produktów oraz nadzorowanie obecności i położenia elementów na linii produkcyjnej.

Czujniki wizyjne stosowane są w branży motoryzacyjnej, farmaceutycznej, spożywczej, logistycznej, elektronicznej i wielu, wielu innych.

Budowa czujnika wizyjnego

Klasyczny czujnik wizyjny składa się z kilku zintegrowanych modułów:

• Kamera: element optyczny rejestrujący obrazy lub filmy obserwowanego procesu.
• Oświetlenie: diody LED lub inne źródło światła zapewniające optymalne warunki obrazowania.
• Procesor obrazu: serce czujnika wizyjnego odpowiedzialne za analizę i interpretację obrazu.
• Moduły wejść/wyjść umożliwiające integrację czujnika z innymi urządzeniami automatyki.
• Interfejs komunikacyjny, np. wyjścia cyfrowe, Ethernet, RS-232/485 lub wejścia/wyjścia logiczne ułatwiający komunikację z kontrolerami automatyki.

Nowoczesne czujniki wizyjne są często kompaktowe, wytrzymałe (klasa ochrony IP67) i łatwe do zainstalowania nawet w wymagających warunkach przemysłowych.

Czujnik wizyjny cena

Cena czujnika wizyjnego uzależniona jest od wielu czynników: rodzaju urządzenia (2D/3D), rozdzielczości kamery, rodzaju oświetlenia, zaawansowania algorytmów przetwarzania obrazu, dostępnych interfejsów komunikacyjnych oraz marki i modelu.

• Proste czujniki wizyjne: najtańsze modele pozwalające na wykrycie obecności/braku obiektu, odczyt kodów lub rozpoznanie konturu to wydatek rzędu około 1 200 – 2 500 zł netto.
• Zaawansowane czujniki i systemy wizyjne umożliwiające rozpoznawanie kolorów, analizę jakości powierzchni, pomiary wielowymiarowe i oferujące funkcje uczenia maszynowego kosztują zazwyczaj w przedziale od 3 000 do 8000 zł netto.
• Ceny wysokospecjalistycznych czujników 3D, smart kamer z AI mogą sięgać kwot wynoszących 10 000 zł i więcej, szczególnie w wersjach dostosowanych do specjalistycznych zastosowań lub integracji z robotami przemysłowymi.

Czujniki wizyjne to ważny element współczesnych procesów produkcyjnych. Integrują funkcje kamery, oświetlenia oraz układu przetwarzania i umożliwiają szybkie, automatyczne podejmowanie decyzji na liniach produkcyjnych. Dzięki możliwości konfiguracji oraz rozsądnym cenom są chętnie wybieranym narzędziem w kontroli jakości, sortowaniu i monitorowaniu ruchu robotów. Tym bardziej że postęp technologiczny, miniaturyzacja, zaawansowane algorytmy AI powodują, że przemysłowe systemy wizyjne mają coraz szersze zastosowania i stale zyskują na znaczeniu.

Chcesz poznać inne rodzaje przemysłowych czujników optycznych? Zajrzyj na nasz blog i przeczytaj artykuł „Co to jest czujnik optyczny i jak działa”