Γιάννης Μαραβέλιας,
Production Management Systems Consultant Engineer του Ομίλου Θεοδώρου
Η βιομηχανία γενικότερα, αλλά και τα παραγωγικά στάδια από τη συσκευασία των προϊόντων έως την μεταφορά τους στην αποθήκη τελικών προϊόντων, βιώνουν έναν μετασχηματισμό χάρη και στις εξελίξεις των τεχνολογιών Machine Vision (Κάμερες - Ογκομετρικά - Fixed Position Scanners). Οι τρεις βασικοί πυλώνες που οδηγούν τον μετασχηματισμό είναι:
- Πολύ ισχυρός αυτόνομος εξοπλισμός με νέες δυνατότητες λόγω συνεχών αναβαθμίσεων.
- Έξυπνος εξοπλισμός, με προηγμένους αλγορίθμους ανάγνωσης και επεξεργασίας, καθώς και πολλαπλές δυνατότητες επικοινωνίας με άλλα συστήματα.
- Πλατφόρμες κεντρικής διαχείρισης εξοπλισμού, με πολλαπλές δυνατότητες εύκολης παραμετροποίησης και περαιτέρω χρήσης των πληροφοριών που παράγονται από τον εξοπλισμό, σε πραγματικό χρόνο.
Οι κύριοι λόγοι αξιοποίησης των τεχνολογιών Machine Vision είναι η αυτοματοποίηση ελέγχων και μετρήσεων, με στόχο την αύξηση της συνολικής παραγωγικότητας και τη διασφάλιση ποιότητας των προϊόντων.
Οι εφαρμογές Machine Vision συνδυάζουν μία μεγάλη γκάμα εξοπλισμού, για την επίτευξη της επιθυμητής λύσης, με τις κυριότερες κατηγορίες να είναι:
- Κάμερες υψηλής ανάλυσης με ενσωματωμένη ευφυία και δυνατότητα επί τόπου και real time ανάλυσης δεδομένων (edge computing).
- Scanners αποκωδικοποίησης και καταγραφής όλων των ειδών barcodes, τοποθετημένα σε συγκεκριμένα σημεία των γραμμών παραγωγής και των χώρων των εργοστασίων.
- Software για ανάλυση και επεξεργασία εικόνων για αξιολόγηση και χρήση των λήψεων από τις κάμερες και τα scanners.
- Αισθητήρες διαφόρων τύπων για την ανίχνευση παρουσίας, θέσης ή προβλημάτων.
- Ειδικά φωτιστικά για την εξασφάλιση καλύτερης ποιότητας εικόνας
Συνδυάζοντας τον παραπάνω εξοπλισμό με αυτοματισμούς (PLC - SCADA) και μηχανογραφικά συστήματα (MES - WMS - ERP), επιτυγχάνεται η αυτοματοποίηση παραγωγικών διαδικασιών.
Εφαρμογές Αξιοποίησης Τεχνολογιών Machine Vision
1. Έλεγχος και Επιβεβαίωση Εκτύπωσης
Όπως οι περισσότερες εφαρμογές, έτσι και ο έλεγχος και επιβεβαίωση εκτύπωσης έχει διαβαθμίσεις, αναλόγως της ανάγκης και του επιθυμητού αποτελέσματος. Η διαβάθμιση έχει ως εξής:
- Επιβεβαίωση εκτύπωσης: Έλεγχος ύπαρξης barcode με ανάγνωση αυτού, χωρίς περαιτέρω επεξεργασία ή έλεγχο. Στόχος: Εξασφάλιση ύπαρξης σήμανσης και δυνατότητας ανάγνωσης.
- Έλεγχος εκτύπωσης barcode: Έλεγχος ποιότητας εκτύπωσης, βαθμονόμηση barcode (grading), καθώς και έλεγχος βάσει κανόνων (προκαθορισμένο μήκος - ειδικοί χαρακτήρες). Στόχος: Διασφάλιση ορθής σήμανσης και εξασφάλιση μεταφοράς ορθής πληροφορίας σε άλλα συστήματα.
- Έλεγχος εκτύπωσης μηνύματος: Επικοινωνία κάμερας με πρόγραμμα οδήγησης εκτυπωτή και έλεγχος επιτυχούς εκτύπωσης μηνύματος σε συσκευασία, βάσει εκπαίδευσης της κάμερας για κάθε μήνυμα εκτύπωσης. Στόχος : Έλεγχος πλήρους εκτύπωσης μηνύματος με χρήση αλγορίθμων OCR (Optical Character Recognition) και OCV (Optical Character Verification).
2. Serialization & Aggregation
Πρόκειται για τις εφαρμογές που πραγματοποιείται σήμανση βάσει νομοθεσιών ή/και βάσει εσωτερικών διαδικασιών, στις οποίες πραγματοποιείται έλεγχος και καταγραφή της σήμανσης σε πολλαπλά επίπεδα συσκευασιών. Για την επίτευξη της λειτουργικότητας χρησιμοποιούνται τόσο scanners, όσο και κάμερες ελέγχου και καταγραφής των δεδομένων. Επιπλέον για αυτές τις εφαρμογές τα συστήματα Machine Vision επικοινωνούν με PLC και λογισμικά, μέσω των οποίων γίνονται οι καταγραφές και έλεγχοι σε βάσεις δεδομένων, καθώς και οι απορρίψεις των μη συμμορφούμενων προϊόντων.
3. Έλεγχος Προσανατολισμού και Επικόλλησης Ετικέτας
Χρήση καμερών σε συνεργασία με αισθητήρες και PLC, για τον εντοπισμό προσανατολισμού του περιέκτη, και με κατάλληλη διάταξη αναλόγως της γεωμετρίας του προϊόντος, κατάλληλος προσανατολισμός πριν από την επικόλληση της ετικέτας και επιβεβαίωση της ορθής θέσης της μετά την εφαρμογή. Στόχος: Εξασφάλιση σωστής σήμανσης και ευθυγράμμισης της ετικέτας για διασφάλιση ποιότητας και λόγους marketing.
4. Έλεγχος Προσανατολισμού και Σήμανσης με Laser
Εξυπηρέτηση γραμμών με μεγάλο ρυθμό παραγωγής και τυχαίο προσανατολισμό, εντοπισμός προσανατολισμού με χρήση κάμερας και αυτόματη σήμανση βάσει εικαστικού ετικέτας προϊόντος. Στόχος: Εξυπηρέτηση παραγωγών που δεν είναι εφικτός ο φυσικός / μηχανικός προσανατολισμός και εξασφάλιση σωστής σήμανσης για διασφάλισης ποιότητας και για λόγους marketing.
5. Έλεγχος Ορθής Πλήρωσης Περιέκτη
Ανίχνευση στάθμης πλήρωσης μέσω Machine Vision ή ογκομετρικών αισθητήρων για να διασφαλιστεί ότι κάθε συσκευασία περιέχει την εντός προκαθορισμένων ορίων ποσότητα προϊόντος. Στόχος: Αποφυγή ελλιπών ή υπερπληρωμένων τεμαχίων.
6. Έλεγχος Ποιοτικών Χαρακτηριστικών Προϊόντος
Χρήση καμερών για την αξιολόγηση χρώματος, μεγέθους, ορθής σφράγισης και ύπαρξης tamper evidence, με την χρήση προηγμένων αλγορίθμων ανάλυσης εικόνας, καθώς και καταγραφή εικόνας των τεμαχίων σε πραγματικό χρόνο, με πολύ υψηλούς ρυθμούς παραγωγής. Στόχος: Εξασφάλιση της συνολικής ποιότητας του προϊόντος και της ασφάλειας της συσκευασίας.
7. Ογκομέτρηση - Καταμέτρηση και Ταξινόμηση Βάσει Σταθμών Αποστολής
Ανίχνευση όγκου και μέτρηση διαστάσεων για τη σωστή ταξινόμηση δεμάτων σε υπηρεσίες ταχυμεταφορών (courier), καθώς και λήψη φωτογραφιών για λόγους ιχνηλασιμότητας (traceability) και κατάστασης δεμάτων, με την χρήση καμερών. Στόχος: Ταχύτερη και σωστότερη ταξινόμηση δεμάτων, με βελτίωση χρόνου διαλογή και δραστική αύξηση του εξυπηρετούμενου όγκου δεμάτων.
8. Sorting και Κεντρική Παλετοποίηση Προϊόντων
Χρήση πολλαπλών fixed position scanner και καμερών για τον πλήρη έλεγχο και την εύρυθμη διακίνηση των συσκευασιών από επίπεδο τεμαχίου έως και τη δημιουργία της παλέτας. Σε κάθε παραγωγικό στάδιο συσκευασίας των προϊόντων, τα συστήματα Machine Vision σε συνεργασία με συστήματα αυτοματισμού και λογισμικά διαχείρισης παραγωγής (MES), εκτελούν όλες τις απαραίτητες διαδικασίες (έλεγχο και απορρίψεις, sorting, aggregation συσκευασιών, sorting συσκευασιών και κιβωτίων ανά θέση τελικής παλετοποίησης).
Με την εκτέλεση των παραπάνω, είναι εφικτή η εκτέλεση “έξυπνης” κεντρικής παλετοποίησης. Στόχος: Δυνατότητα έξυπνης και πλήρους δυναμικής κεντρικής παλετοποίησης, με εξαιρετικά οφέλη για το εργοστάσιο, όπως η εγκατάσταση λιγότερου εξοπλισμού διακίνησης και λιγότερων robots, η κεντρική διαχείριση και εποπτεία παλετοποίησης πολλαπλών γραμμών παραγωγής και η εξασφάλιση ορθώς συσκευασμένων και σημασμένων προϊόντων.
9. Έλεγχος Ομαδικών Συσκευασιών (Κιβώτια - Παλέτες)
Χρήση fixed position cameras κατά τη διαδικασία διακίνησης των ομαδικών συσκευασιών, με τον οπτικό ποιοτικό έλεγχο της εξωτερικής συσκευασίας για αστοχίες (παραμόρφωση κιβωτίου, ελλιπής περιτύλιξη παλέτας κτλ.), καθώς και ποσοτικός έλεγχος πλήρωσης κιβωτίων με ποσοτική καταγραφή των τεμαχίων που βρίσκονται εντός του κιβωτίου.
Επιπλέον, με την χρήση αυτών των καμερών επιτυγχάνεται η διατήρηση ψηφιακού αρχείου εικόνων, με την κατάσταση των συσκευασιών πριν συνεχίσουν τη μετέπειτα πορεία τους στην εφοδιαστική αλυσίδα. Στόχος: Διασφάλιση ποιότητας ομαδικών συσκευασιών, απόρριψη μη συμμορφούμενων συσκευασιών στην πηγή τους κι όχι σε μετέπειτα στάδια της εφοδιαστικής αλυσίδας, καθώς και το ψηφιακό αρχείο καταγραφής και ιχνηλασιμότητας κατάστασης των συσκευασιών εντός του εργοστασίου.
Συμπέρασμα
Οι τεχνολογίες Machine Vision αποτελούν πλέον αναπόσπαστο μέρος της σύγχρονης βιομηχανίας, αυτοματοποιώντας κρίσιμες διαδικασίες και ενισχύοντας την αποδοτικότητα, την ποιότητα και την ιχνηλασιμότητα των προϊόντων. Η συνεχής εξέλιξη των αλγορίθμων ανάλυσης εικόνας, σε συνδυασμό με τις δυνατότητες επικοινωνίας με άλλα βιομηχανικά συστήματα, καθιστά τις λύσεις Machine Vision απαραίτητες σε κάθε σύγχρονη μονάδα παραγωγής και αποθήκευσης. Η ενσωμάτωσή τους στις γραμμές παραγωγής δεν προσφέρει μόνο βελτιώσεις στην ποιότητα, αλλά και σημαντικά ανταγωνιστικά πλεονεκτήματα, δημιουργώντας ένα πιο ευέλικτο, έξυπνο και αποδοτικό περιβάλλον λειτουργίας.
Ο Γιάννης Μαραβέλιας είναι Consultant Engineer, Production Management Systems του Ομίλου Θεοδώρου. Είναι υπεύθυνος για τα έργα digital transformation και την εφαρμογή τεχνολογιών IoT σε βιομηχανίες. Είναι Διπλωματούχος Μηχανικός Παραγωγής και Διοίκησης του Πολυτεχνείου Κρήτης. Έχει διατελέσει σύμβουλος επιχειρήσεων με εμπειρία στο process re-engineering.