ראיית מכונה חסכונית ויעילה בקצה החכם: sensingCam SEC100‏ של SICK עבור Industry 4.0‏

ראיית מכונה היא גורם מפתח באוטומציה תעשייתית. היא מאפשרת למערכות רובוטיות לנטר תהליכים, לבדוק איכות ולתעד אירועים במהירות ובדיוק. סדרת sensingCam SEC100‏ של SICK‏ מציעה פתרון חסכוני ויעיל עבור משימות בדיקה ויזואלית וניטור, עם שני דגמים קומפקטיים בעלי דירוג IP65 התומכים במגוון רחב של יישומי Industry 4.0. הדגם הבסיסי (1143217‏) מספק סטרימינג ברזולוציה גבוהה ואיסוף תמונת מצב. גרסת SEC110‏ (1144993‏) מוסיפה הקלטת-אירועים לאחסון צילומים לפני ואחרי הטריגר, מה שמקל על ניתוח תקלות בזמן-אמת ואבחון עצירות לא-מתוכננות.

מאמר זה בוחן כיצד סדרת SEC100 מפשטת ומאיצה את אימוץ ראיית מכונה בקצה החכם על ידי איזון בין ביצועים, גמישות ומחיר סביר. הוא משווה בין שני דגמי המצלמות, סוקר את תכונות האינטגרציה וההתקנה, מדגיש מקרי שימוש מעשיים באוטומציה תעשייתית, ומפרט כיצד מפעלים ומחסנים יכולים לשלב מערכות ראייה ביעילות ובחסכנות.

תפקידה של ראיית מכונה במחשוב קצה של Industry 4.0‏

שילוב מערכות דיגיטליות כגון חיישנים ומצלמות עם תשתית פיזית הוא עקרוני עבור Industry 4.0‏. ראיית מכונה, הקולטת ומפרשת נתונים חזותיים בזמן-אמת, ממלאת תפקיד מפתח במתקנים חכמים רבים, כולל מפעלים ומחסנים. היא תומכת במערכות הנחיה אוטומטיות, בקרת איכות, גילוי תקלות וניטור תהליכים.

המעבר למערכות קצה מבוזרות מביא את הדימות, הניתוח וההיסקים קרוב יותר לפעולות אוטומטיות. עיבוד נתונים במקור או בסמוך לו ממזער את תנועת הנתונים, מקצר את זמן השיהוי ומפחית את התלות במשאבי מחשוב מרכזיים או ענן. כפי שמוצג באיור 1, התקנים קומפקטיים כדוגמת ה-sensingCam SEC100 של SICK‏ משבצים אינטליגנציה חזותית ישירות בתוך מכונות, קווי ייצור ופלטפורמות ניידות בקצה. הם יכולים לפעול גם כפתרונות ניטור עצמאיים.

איור 1: מצלמה תעשייתית SICK sensingCam SEC100 כוללת מארז קומפקטי בדירוג IP65 וחיישן CMOS של 5 מגה-פיקסל עבור ניטור ויזואלי ברזולוציה גבוהה. (מקור התמונה: SICK)

גישה יעילה וחסכונית זו מאפשרת זמני תגובה מהירים יותר, אוטומציה עמידה יותר ופרישה רחבה יותר של ראיית מכונה על פני יישומי Industry 4.0.

סטרימינג לעומת הקלטת אירועים

סדרת sensingCam SEC100 של SICK‏ זמינה בשני דגמים. כל אחד מהם מציע לצוותי האוטומציה את הגמישות לטפל בדרישות בדיקה וניטור ספציפיות. שתי המצלמות כוללות חיישן CMOS ברזולוציה גבוהה של 5 מגה-פיקסל המעניק דימות מפורט ואמין במתקנים תעשייתיים.

מצלמת SICK sensingCam SEC100 1143217 תומכת בקליטת תמונות סטילס ובהזרמת וידאו בזמן-אמת באמצעות RTSP או MJPEG, עם אפשרויות דחיסת וידאו הכוללות H.264, H.265 ו-Motion JPEG כדי למטב את רוחב הפס ואת יעילות האחסון. היא מעניקה כיסוי חזותי יעיל עבור ניטור בזמן-אמת, תיעוד תהליכים ותצפית על נקודה מתה במערכות ייצור אוטומטיות. המשתמשים יכולים לאחסן תמונות JPEG מקומית או להעלות אותן דרך FTP, מה שמבטיח תיעוד אמין ללא המורכבות של ניתוח ראייה בקנה-מידה מלא.

ה-SEC110‏ (1144993) מרחיב פונקציונליות זו על ידי הוספת יכולות הקלטת אירועים. הוא מאחסן אוטומטית קטעי וידאו של 40 שניות לפני או אחרי אירוע טריגר, ושומר את הצילומים בפורמט MP4 כדי לספק תיעוד עם חתימת זמן הניתן לשיתוף בקלות עבור ניתוח לאחר האירוע. מאפיין זה קולט הקשר תפעולי חיוני סביב תקלות, חסימות או סטיות בתהליך ומסייע למפעילים לזהות ולפתור שגיאות לסירוגין או עצירות ייצור לא-מתוכננות. טריגרים של אירועים המופעלים באמצעות REST API או כניסה דיגיטלית מאפשרים שילוב גמיש עם בקרים, חיישנים ותשתיות אוטומציה אחרות.

שני דגמי SICK sensingCam SEC100 תומכים במספר רזולוציות וקצבי פריימים כדי להתמודד עם מגוון רחב של דרישות יישומי Industry 4.0. הם מצלמים וידאו ברזולוציה מלאה של 2,880 × 1,616 פיקסלים ב-25 פריימים לשנייה, Full HD‏ (1,920 × 1,080) ב-30 פריימים לשנייה, ו-720p‏ (1,280 × 720‏) ב-30 פריימים לשנייה. המשתמשים יכולים להגדיר את קצב הפריימים בין 5 ל-30 פריימים לשנייה כדי למטב את רוחב הפס, האחסון או איכות התמונה לפי הצורך. שדה ראייה רחב של 82° × 52° ומרחק עבודה של 300 מ"מ עד 10,000 מ"מ מעניקים את הגמישות לתמוך בניטור מטווח-קרוב וגם משטח-רחב.

סדרת SEC100, התומכת בסטרימינג חי (שני הדגמים) ובצילום מבוסס-אירוע (SEC110 בלבד), מתאימה את פונקציונליות המצלמה לדרישות ספציפיות של Industry 4.0. דוגמאות לכך כוללות שמירה על עקיבות חזותית, מתן אפשרות לתצפית בזמן-אמת או ביצוע אבחון הגורם המקורי באמצעות הקלטות שנאגרו במאגר.

אינטגרציה חלקה ופרישה מהירה

שני דגמי SICK sensingCam משתלבים בצורה חלקה במתקני Industry 4.0, עם מארזים קומפקטיים בדירוג IP65‏ (57.5 מ"מ × 49 מ"מ × 33.6 מ"מ, 120 גרם) החוסכים את הצורך במארזים חיצוניים או במארזי הגנה נוספים. חתימת-השטח הקטנה שלהם מתאימה בקלות בתוך מארזים צפופים, זרועות רובוטיות וקווי ייצור. כפי שמוצג באיור 2, מחברים עגולים M12 עבור הספקת-הכוח ו-Ethernet מבטיחים חיבוריות עמידה וחסינה מפני רעידות, בעוד שמסגרות הרכבה סטנדרטיות תומכות במספר אפשרויות התקנה.

איור 2: מצלמה תעשייתית sensingCam SEC100 של SICK‏ משלבת מחברים עגולים M12 עבור הספקת-כוח ו-Ethernet. (מקור התמונה: SICK)

המפעילים מגדירים את סדרת SEC100 באמצעות שרת אינטרנט משובץ וממשק דפדפן סטנדרטי, עם בקרה ישירה על פרוטוקולי סטרימינג, אופני צילום מצבים והגדרות אחסון. ה-SEC110 מציע בנוסף לוגיקת טריגר להקלטת אירועים. המצלמות תומכות הן בכתובות DHCP והן בכתובות IP סטטיות - כאשר כתובת IP סטטית כברירת מחדל היא 192.168.136.100 - מה שמאפשר אינטגרציה חלקה ברשתות תעשייתיות שטוחות או מחולקות לסגמנטים. כל יחידה משדרת נתונים ב-Mbit/s‏ 100‏ על-גבי Ethernet‏ 100BASE-TX‏. ממשק API‏ REST מאפשר יכולת פעולה הדדית עם בקרי לוגיקה ניתנים-לתכנות (PLC), מערכות ביצוע ייצור (MES) וארכיטקטורות בקרה אחרות הניתנות להתאמה-מיוחדת.

סדרת SEC100 פועלת על מתחים של _DC‏V‏ 12‏ עד _DC‏V‏ 24‏ עם צריכת הספק טיפוסית של W‏ 2‏ בלבד, תוך שמירה על הנצילות על-פני תחום הכניסות המלא. טולרנס מתח של ±10% והגנה מומלצת עם נתיך של A‏ 1‏ מעניקים אמינות כנגד תנודות בהספקת-כוח תעשייתית. כל מצלמה מציעה GB‏ 6‏ של זיכרון מובנה עבור אחסון מקומי של תמונות ווידאו, בעוד שעדשה רחבת-זווית והגדרות חשיפה מתכווננות מבטיחות בהירות בתנאי תאורה וסביבה מגוונים.

מקרי שימוש בעולם-האמיתי: מרובוטיקה ועד ניתוח תקלות

ראיית מכונה אינה מוגבלת עוד למערכות בדיקה מתקדמות של Industry 4.0. במפעלים ובמחסנים רבים, מצלמות קצה קומפקטיות כמו סדרת SEC100 מוסיפות אינטליגנציה חזותית לרובוטיקה, מסועים וקווי אריזה. מערכות אלו תומכות בתיעוד תהליכים, זיהוי תקלות ומעקב אחר תהליכים תוך מאמץ מינימלי של חומרה ותצורה.

במערכות רובוטיות של Pick-and-Place‏, ה-SEC100 עוקב אחר סטיות-יישור או חלקים שנפלו. הוא מספק אישור חזותי שהמערכת פועלת כמתוכנן או מתריע לצוותים על תקלות מכניות. בקווי מסוע, הוא קולט תמונות מצב של פריטים שעוברים לצורך אימות אצווה או רישום ברקודים. בתחנות הרכבה אוטומטית, המצלמה מקליטה נתונים חזותיים כדי לתמוך בעקיבות ובבקרת איכות. יכולות אלו הן קריטיות במיוחד בייצור אלקטרוניקה וייצור מזון ומשקאות, שבהן ייתכן שיידרשו יומני תמונות לצורך הוכחת ציות.

מאפייני רישום אירועים של ה-SEC110 מסייעים באבחון תקלות בלתי-צפויות. אם חסימה גורמת לעצירת חירום, המצלמה קולטת את מה שקרה 40 שניות לפני או אחרי האירוע. חלון הקלטה זה מעניק הקשר קריטי עבור זיהוי רצף האירועים המובילים לכשלים ואחריהם. זה מאפשר לצוותים לבצע ניתוח גורמי המקור מבלי להסתמך על יומני חיישנים או על זיכרון המפעיל - תכונה חיונית עבור יישומים בעלי תפוקה גבוהה כגון אריזה, תיוג ומיון.

כפי שמוצג באיור 3, סדרת SEC100 כוללת מארז עמיד עם ביצועים אמינים בסביבות מאובקות או מועדות להתזות מים כגון אזורי אוטומציה של מחסנים, מרכזי לוגיסטיקה ומפעלים.

איור 3: המצלמה התעשייתית sensingCam SEC100 של SICK‏  מתוכננת עבור סביבות תעשייתיות מאתגרות. (מקור התמונה: SICK)

תחומי טמפרטורות הפעולה הם מ-C‏°‏0‏ עד C‏°‏50‏+, עם איכות תמונה אופטימלית בין C‏°‏10‏+ עד C‏°‏40‏+. טולרנס לחות של עד 90% תומך בביצועים עקביים בסביבות תעשייתיות קשות. שילוב זה של עמידות תרמית ולרטיבות מאפשר פעולה אמינה באזורי ייצור בחום גבוה, רציפי טעינה חיצוניים ומתקנים עם תנודות טמפרטורה משמעותיות במהלך הייצור.

אפשור אוטומציה חכמה יותר ביעילות ובחסכנות

מערכות ראייה מכונה רבות דורשות תוכנה ייעודית, אינטגרציה מותאמת-במיוחד והשקעת הון משמעותית. גורמים אלה מציבים אותם לעיתים קרובות מחוץ להישג ידם של צוותי אוטומציה קטנים יותר או בעלי משאבים מוגבלים. סדרת sensingCam SEC100 של SICK מסייעת לדמוקרטיזציה של ראיית מכונה Industry 4.0. היא מציעה סטרימינג בזמן-אמת (שני הדגמים), הקלטה מבוססת-אירועים (SEC110) ואחסון מובנה בגורם צורה קומפקטי ומוגדר-מראש, המפשט את הפרישה וההרחבה ביעילות.

כפי שמוצג באיור 4, צוותי מפעל ומחסן יכולים להוסיף בקלות פונקציונליות ראייה מבלי לבצע שדרוג בארכיטקטורת המערכת או להמתין לזמני האספקה הארוכים של הרכש.

איור 4. המצלמה התעשייתית sensingCam SEC100 של SICK‏ מותקנת במהירות בעזרת מסגרת ומחברים סטנדרטיים, מה שמייעל את האינטגרציה במערכות אוטומציה קיימות. (מקור התמונה: SICK)

המצלמות מגיעות טעונות-מראש עם כל מה שצריך עבור בדיקה ויזואלית וניטור, כולל כלי תצורה מובנים ופרוטוקולי סטרימינג משולבים. מוכנות זו של תחיבה-והפעלה מפחיתה את מורכבות המערכת ומקצרת את עקומת הלמידה. מרבית המשתמשים יכולים להגדיר ולתקף משימות סטרימינג (שני הדגמים) או משימות הקלטת אירועים (SEC110 בלבד) ללא מומחיות נרחבת בראיית מכונה, מה שמאפשר בנייה מהירה יותר של אבות-טיפוס, בדיקות ופרישה.

עבור שדרוגים או התאמות נוספות, ה-SEC100 מציע דרך מעשית להוסיף אינטליגנציה לציוד מהדורות הקודמים עם מינימום חיווט או זמן השבתה. גישה זו מאריכה את חיי השירות של מערכות קיימות תוך הפחתת ההוצאות ההוניות והמאמץ ההנדסי.

תמיכה בארכיטקטורות ראייה מידרגיות מבוססות-קצה

ה-SEC100 תומך במגמות רחבות יותר באוטומציה חכמה של הקצה ב-Industry 4.0‏, שבה כלי ראייה מבוזרים וקלים נפרשים קרוב יותר למכונות ולתהליכים. בעזרת פרוטוקולי תקשורת סטנדרטיים, בקרת REST API ושילוב Ethernet תעשייתי, ניתן לשלב את המצלמות במערכות קיימות או להשתמש בהן ככלי ניטור ואבחון עצמאיים.

על ידי מזעור עלויות ומאמץ האינטגרציה, SICK מרחיבה את הגישה לראיית מכונה עבור יצרנים קטנים ובינוניים ומגזרים רגישים לשולי רווח כגון אריזות, מזון ומשקאות, ופעולות לוגיסטיקה עם מודעות לעלויות. ה-SEC100 מעניק יחס ערך-ליכולת חזק. הוא מציע זמן-ליצירת-ערך קצר, דרישות הדרכה מופחתות ופלטפורמה ורסאטילית המאפשרת אוטומציה חכמה יותר בקצה הרשת - בין אם עבור שדרוגים ממוקדים ומצטברים או לטרנספורמציה דיגיטלית רחבה יותר.

סיכום

סדרת sensingCam SEC100 של SICK‏ היא קומפקטית, עמידה וקלה לפרישה, ומביאה ראיית מכונה יעילה וחסכונית למתקנים אוטומטיים. עם סטרימינג בזמן-אמת, הקלטה מבוססת-אירועים (SEC110) אופציונלית ושילוב חלק בתשתית קצה, ה-SEC100 מאיץ את האבחון, מייעל את העקיבות ותומך באוטומציה מידרגית במגוון רחב של יישומי Industry 4.0.