ระบบวิชันสำหรับเครื่องจักรอุตสาหกรรมกำลังเปลี่ยนไปสู่ระบบอัจฉริยะที่เอดจ์ โดยการตัดสินใจด้านการตรวจสอบไม่จำเป็นต้องพึ่งพาระบบประมวลผลแบบรวมศูนย์อีกต่อไป Vision Sensor PV4 รุ่นใหม่ของ Imago Technologies สะท้อนการเปลี่ยนผ่านนี้ด้วยการออกแบบแบบโมดูลาร์ที่ผสานการประมวลผลภาพแบบดั้งเดิมเข้ากับการอนุมาน AI บนอุปกรณ์

ประเด็นสำคัญ: การเปลี่ยนสู่โหนดตรวจสอบอัตโนมัติ

PV4 เข้าสู่ตลาดในช่วงเวลาที่สายการผลิตต้องการระบบตรวจสอบแบบปรับตัวได้มากขึ้น แทนที่จะส่งข้อมูลภาพไปยังอุตสาหกรรมพีซีภายนอก เซนเซอร์จะวิเคราะห์ข้อมูลภายในอุปกรณ์ ช่วยลดเวลาแฝงและทำให้สถาปัตยกรรมของระบบเรียบง่ายขึ้น

แนวทางนี้ทำให้ PV4 อยู่ระหว่างกล้องอัจฉริยะแบบดั้งเดิมกับแพลตฟอร์มวิชัน AI ขนาดเต็มรูปแบบ โดยมุ่งเป้าไปที่สภาพแวดล้อมซึ่งตรรกะการตรวจสอบมีการเปลี่ยนแปลงบ่อย และต้องลดเวลาหยุดทำงานเพื่อปรับโครงสร้างระบบให้น้อยที่สุด

PV4 ผสานการประมวลผล AI แบบฝังตัวเข้ากับชุดออปติกแบบโมดูลาร์ เพื่อรองรับกระบวนการตรวจสอบอุตสาหกรรมที่ปรับเปลี่ยนได้

สถาปัตยกรรมการประมวลผลภายใน PV4

เซนเซอร์นี้มาพร้อมโปรเซสเซอร์ Arm Cortex-A55 แบบหกคอร์ ทำงานร่วมกับหน่วยประมวลผลโครงข่ายประสาทโดยเฉพาะ ซึ่งรองรับประสิทธิภาพสูงสุด 2 TOPS โครงสร้างการประมวลผลแบบไฮบริดนี้ช่วยให้สามารถเรียกใช้อัลกอริทึมตามกฎและการอนุมานด้วยดีปเลิร์นนิงได้พร้อมกัน

งานวิชันแบบดั้งเดิม เช่น OCR การอ่านโค้ด และการตรวจจับบล็อบ สามารถทำงานควบคู่กับโมเดลจำแนกประเภทด้วยโครงข่ายประสาทได้ แนวทางแบบคู่ช่วยลดการพึ่งพาระบบภายนอกและเพิ่มความรวดเร็วในการตอบสนองบนสายการผลิตที่เคลื่อนที่รวดเร็ว

ในมุมมองด้านการควบคุม PV4 ทำงานเสมือนโหนดเอดจ์แบบครบในตัวเอง มากกว่าจะเป็นกล้องต่อพ่วง โดยดำเนินการตามตรรกะการตัดสินใจ ณ จุดที่เก็บภาพ ซึ่งเปลี่ยนแนวทางที่วิศวกรใช้ในการออกแบบเครือข่ายตรวจสอบ

ความยืดหยุ่นด้านฮาร์ดแวร์ที่ออกแบบมาเพื่อความแปรผันในการผลิต

Imago พัฒนา PV4 บนแนวคิดฮาร์ดแวร์แบบโมดูลาร์ ซึ่งช่วยให้เปลี่ยนการกำหนดค่าเซนเซอร์ได้โดยไม่ต้องออกแบบชุดตรวจสอบทั้งหมดใหม่ ความสามารถนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมการผลิตที่รูปแบบผลิตภัณฑ์เปลี่ยนแปลงบ่อย

ระบบรองรับตัวเลือกความละเอียดหลายระดับและโมดูลออปติกแบบถอดเปลี่ยนได้ รุ่นต่าง ๆ ประกอบด้วยตัวเครื่องแบบกะทัดรัดและแบบทรงลูกบาศก์ ซึ่งแต่ละแบบได้รับการปรับให้เหมาะกับข้อจำกัดด้านการติดตั้งที่แตกต่างกัน

การออกแบบตัวเครื่องแบบโมดูลาร์ช่วยให้ PV4 ปรับเข้ากับพื้นที่ติดตั้งที่คับแคบและระยะตรวจสอบที่แตกต่างกันได้

ระบบเลนส์เหลวเสริมเพิ่มความสามารถในการโฟกัสอัตโนมัติ ทำให้สามารถปรับระยะโฟกัสแบบไดนามิกได้โดยไม่ต้องขยับตำแหน่งทางกล คุณสมบัตินี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสายการผลิตที่มีผลิตภัณฑ์หลากหลาย

การเชื่อมต่อกับระบบนิเวศการสื่อสารอุตสาหกรรม

PV4 รองรับ 2.5 Gbit Ethernet, GigE Vision และ OPC UA จึงเข้ากันได้กับสถาปัตยกรรมข้อมูลอุตสาหกรรมสมัยใหม่ นอกจากนี้ยังมีช่องสัญญาณดิจิทัล I/O แบบแยกด้วยออปโตคัปเปลอร์สำหรับการโต้ตอบกับเครื่องจักรโดยตรง

วิศวกรสามารถขยายระบบด้วยโมดูลเสริม เช่น ชุดควบคุมแสงสว่างหรืออินเทอร์เฟซ I/O เพิ่มเติม ความเป็นโมดูลาร์นี้ช่วยลดความจำเป็นในการใช้คอนโทรลเลอร์ภายนอกสำหรับการติดตั้งระบบตรวจสอบระดับกลางจำนวนมาก

ในระบบอัตโนมัติแบบกระจาย PV4 สามารถทำงานร่วมกับแพลตฟอร์มต่าง ๆ เช่น ระบบนิเวศ PLC ของ Siemens หรือสถาปัตยกรรมการควบคุมที่เชื่อมต่อกับเอดจ์โดยใช้โปรโตคอลอุตสาหกรรมมาตรฐาน

จุดที่วิชันแบบปรับตัวได้มีความสำคัญสูงสุด

PV4 มุ่งเป้าไปที่สภาพแวดล้อมการผลิตซึ่งข้อกำหนดด้านการตรวจสอบเปลี่ยนแปลงเร็วกว่ารอบการทำงานของเครื่องจักร ตัวอย่างเช่น สายการบรรจุภัณฑ์มักต้องรับมือกับรูปแบบฉลากที่เปลี่ยนไป พื้นผิวที่เสียหาย และการไหลของผลิตภัณฑ์แบบคละกัน

ในการใช้งานด้านโลจิสติกส์ เซนเซอร์สามารถอ่านบาร์โค้ดและจำแนกประเภทได้แม้อยู่ภายใต้สภาวะที่ไม่เหมาะสม โมเดล AI ช่วยเพิ่มความทนทานในกรณีที่ระบบแบบอิงกฎแบบดั้งเดิมทำงานล้มเหลว

การผลิตยาและอาหารได้รับประโยชน์จากความสามารถในการตรวจสอบพื้นผิวสะท้อนแสงหรือพื้นผิวที่ไม่สม่ำเสมอ ส่วนในงานพิมพ์ ระบบจะประเมินการจัดแนวและความสม่ำเสมอของสีโดยใช้การวิเคราะห์แบบดั้งเดิมและแบบโครงข่ายประสาทร่วมกัน

ผู้รวมระบบที่ทำงานกับสายการผลิตซึ่งมีการเคลื่อนไหวสูงสามารถจับคู่ระบบวิชันลักษณะนี้กับแพลตฟอร์มขับเคลื่อนประสิทธิภาพสูง เช่น มอเตอร์และไดรฟ์ของ ABB เพื่อซิงโครไนซ์การตรวจสอบกับการควบคุมการเคลื่อนไหว

ทิศทางของอุตสาหกรรม: ระบบอัจฉริยะแบบกระจายที่เอดจ์

วิชันอุตสาหกรรมกำลังเปลี่ยนจากการประมวลผล AI แบบรวมศูนย์ไปสู่ระบบอัจฉริยะแบบกระจาย ซึ่งฝังอยู่ในอุปกรณ์ภาคสนามโดยตรง วิธีนี้ช่วยลดภาระการรับส่งข้อมูลและทำให้รอบการตัดสินใจในระดับเครื่องจักรสั้นลง

เซนเซอร์แบบโมดูลาร์อย่าง PV4 ยังสะท้อนการเปลี่ยนแปลงในกลยุทธ์การจัดซื้ออีกด้วย แทนที่จะเลือกใช้กล้องที่ทำหน้าที่ตายตัว ปัจจุบันผู้ผลิตหันมาให้ความสำคัญกับระบบที่ปรับเปลี่ยนได้และพัฒนาไปพร้อมกับความต้องการด้านการผลิต

เมื่อเวลาผ่านไป สถาปัตยกรรมนี้มีแนวโน้มจะผสานเข้ากับระบบนิเวศ IIoT ที่กว้างขึ้น ซึ่งระบบวิชัน ระบบการเคลื่อนไหว และระบบควบคุมจะทำงานเป็นโหนดเอดจ์ที่ประสานกัน แทนที่จะเป็นระบบย่อยที่แยกขาดจากกัน

ความคิดเห็นของผู้เขียน

PV4 ไม่ได้เพียงเพิ่มประสิทธิภาพของวิชันสำหรับเครื่องจักรเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนตำแหน่งที่ระบบอัจฉริยะทำงานอยู่ภายในสแตกระบบอัตโนมัติ

การย้ายการอนุมาน AI เข้าไปไว้ในเซนเซอร์โดยตรงช่วยให้ Imago ลดความซับซ้อนของระบบ แต่ขณะเดียวกันก็เพิ่มความสำคัญเชิงกลยุทธ์ของอุปกรณ์เอดจ์ ในมุมมองของผม นี่คือก้าวที่ใช้งานได้จริงสู่สถาปัตยกรรมการตรวจสอบแบบกระจายศูนย์ มากกว่าจะเป็นเพียงการเพิ่มคุณสมบัติ

อย่างไรก็ตาม คุณค่าในระยะยาวจะขึ้นอยู่กับว่าระบบลักษณะนี้สามารถผสานเข้ากับสภาพแวดล้อมระบบอัตโนมัติจากหลายผู้ผลิตได้ดีเพียงใด ระบบปิดจะจำกัดการนำไปใช้ ขณะที่ความเข้ากันได้กับอุตสาหกรรมแบบเปิดจะเป็นตัวกำหนดความสามารถในการขยายระบบอย่างแท้จริง

Richard Hale, ผู้สื่อข่าวด้านระบบอุตสาหกรรม — มีประสบการณ์ 14 ปีในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม พร้อมประสบการณ์ด้านการรวมระบบภาคสนามในระบบของ Siemens, Rockwell Automation และ Emerson