Do akej miery sa bude používateľ PLC systému zaoberať v budúcnosti spracovaním obrazu?

J. Finner: V princípe si vystačí so sofistikovanou kamerou, ktorá disponuje určitou úrovňou inteligencie. Jednoduché úlohy spracovania obrazu dokáže už dnes vyriešiť programátor PLC.

S. Schönegger: Naša skúsenosť je taká, že programátor v automatizácii dnes ešte nie je schopný vyriešiť úlohy spracovania obrazu strednej zložitosti. Hlavná výzva spočíva v tom, akým spôsobom zjednodušiť úlohy priemyselného spracovania obrazu.

O. Munkelt: Svet PLC systémov sa v poslednom období vyvinul tak, že firmy ponúkajú kompletné riešenia. Ak chcú však robiť niečo iné, musia vyvinúť veľké úsilie, aby sa dopracovali k cieľu. Pri spracovaní obrazu je to inak. Tu sme už pred rokmi začali premýšľať nad spoločnými štandardmi. Tie umožňujú vzájomnú kompatibilitu rozličných komponentov, čo okrem iného viedlo k tomu, že okruh zákazníkov, ktorým bolo spracovanie obrazu určené pred desiatimi rokmi, sa prudko rozrástol. Ak by sa na podobných štandardoch vedeli zhodnúť aj automatizéri, bola by to veľká výhra.

S. Schönegger: Vyvinuli sme štandardy, ktoré sa v strojárstve aplikujú už roky a viedli k tomu, že môžeme ľubovoľne kombinovať rôznorodé komponenty automatizačnej, regulačnej, pohonnej a senzorickej techniky. Z tohto hľadiska by mal byť systém spracovania obrazu, podobne ako senzor, bez problémov integrovateľný do automatizačného sveta.

C. Fritz: Tiež sa domnievam, že vo svete automatizácie nie sme ešte tak ďaleko ako je to v prípade spracovania obrazu a nutné je zavedenie ďalších štandardov.

K.-H. Noffz: Spracovanie obrazu ponúka prostredníctvom svojich softvérových štandardov niečo, čím vzniká možnosť integrácie softvérového know-how rozličných výrobcov. To je budúcnosť, pretože inak si bude musieť každý výrobca všetko vyvinúť sám.

Ako dnes prebieha výmena dát medzi PLC a systémom spracovania obrazu?

S. Schönegger: Pred štyrmi rokmi sme naštartovali spoluprácu s firmou Cognex, ktorej výsledky sú v posledných dvoch rokoch vidieť v mnohých sériových strojoch. Rozhodujúcim krokom bola integrácia štandardného rozhrania – v tomto prípade Powerlink – do inteligentnej kamery. Tým sme integrovali oblasť prenosu obrazu ako aj spúšťacie signály a môžeme medzi pohonmi a systémami spracovania obrazu synchrónne vymieňať dáta.

C. Fritz: Priemyselná komunikácia je jedna z možností ako prepojiť systém spracovania obrazu s automatizačným systémom. Druhým variantom je integrované riešenie, čiže spracovanie obrazu a automatizácia v jednom systéme. Ďalej sú k dispozícii kamerové štandardy, pomocou ktorých sa pripojí senzor spracovania obrazu na systém. Veľmi populárnym trendom sú riešenia na báze ethernetu, buď za pomoci priemyselných protokolov a determinizmu, ale tiež štandardným ethernetom s vyššou dátovou priepustnosťou.

O. Munkelt: Pekné je, že svet automatizácie už má štandardy ako napr. OPC UA, ktorý je podporovaný takmer všetkými výrobcami PLC. Je to rozhranie, cez ktoré sa dá relatívne jednoducho sfunkčniť systém spracovania obrazu.

S. Schönegger: OPC UA je jeden z mála štandardov, ktorý je kontinuálne podporovaný všetkými výrobcami riadiacej techniky. Má len jednu priťažujúcu nevýhodu – chýba mu deterministické správanie.

O. Munkelt: Napriek tomu si myslím, že OPC UA má budúcnosť. Hlavne preto, že umožňuje čoraz väčšie prenosové rýchlosti. Dnes máme gigabitový ethernet v spracovaní obrazu a postupne prichádza 10 GigE etrhernet. Determinizmus ešte potrebuje trochu času, to však pre používateľa znamená len to, že musí overiť, aké sú požiadavky procesu a či ich vie splniť dostupnými existujúcimi štandardmi.

S. Schönegger: Ani z manželstva nič nie je, keď sa na ňom neustále nepracuje. Ak budeme iba čakať a pozerať, čo sa stane, sme veľmi vzdialení od optimálnej súhry medzi PLC a odvetvím spracovania obrazu užitočnej pre koncového používateľa. Musíme sa tejto téme aktívne venovať a hľadať riešenia. Časový horizont by v tomto prípade nemal byť 5 až 10 ale jeden až dva roky.

Kto sa má ku komu priblížiť?

C. Fritz: Vyvíja sa úsilie posúvať veci ďalej najmä zo strany automatizérov. Vidím tu interakciu s výrobcami systémov spracovania obrazu a organizáciami ako OPC a som optimistický, že to zvládneme v časovom horizonte do dvoch až piatich rokov.

K.-H. Noffz: Pre nás sú témy ako determinizmus a reálny čas mimoriadne dôležité, pretože sa špecializujeme na FPGA spracovanie obrazu. To sa vyznačuje spojením deterministického správania v čase a náročným spracovaním obrazu.

O. Munkelt: Vnímame dopyt, akurát nevieme, ako ho máme uspokojiť. Ako dostaneme snímku do PLC tak, aby to vyhovovalo aj požiadavkám PLC? Ako môžem zjednodušiť spracovanie obrazu? Ak máte výrobný proces, v ktorom príležitostne kontrolujete tesniaci krúžok, tak nechcete kvôli tomu riešiť trojmesačný inžiniersky projekt, ale chcete to vybaviť do troch hodín.

S. Schönegger: V automatizácii sa toho za posledných 20 rokov veľa udialo. V prostredí programovacích jazykov (IEC61131) sa vyšlo v ústrety tým používateľom, ktorí mali v elektrotechnike veľké znalosti. Veci ako PLCopen výrazne zjednodušili život automatizačnej technike a štandardizácii programovania PLC. Vyvíja sa ďalšie úsilie, aby boli komplexné stroje ešte o jeden faktor rýchlejšie. Automatizačná technika je používateľom čoraz bližšia a okrem iného pomáha riešiť aj problém nedostatku odbornej pracovnej sily. Tu sa vyžaduje od spracovania obrazu vykonať také kroky a ukázať možnosti riešenia, aby sa v strojárstve mohlo spracovanie obrazu integrovať s nízkymi nákladmi a malým počtom personálu.

C. Fritz: Veľkou výzvou je to ako integrovať obe disciplíny. Ako nasimulujem napr. vo vývoji systém, ktorý má komponenty automatizácie aj spracovania obrazu? Aké nástroje sa môžu na to vyvinúť a aké riešenia môžu obe strany ponúknuť? Veľkým problémom je integrácia na strane softvéru v oboch svetoch.

Budeme mať v budúcnosti ešte viac inžinierskych nástrojov? Jeden pre priemyselné spracovanie obrazu a druhý pre PLC?

K.-H. Noffz: Naši zákazníci už dnes pracujú s kamerami v reálnom čase a framegrabbermi. V zásade sme už tak ďaleko, že tieto jednoduché hardvérové komponenty uskutočňujú nastavenie a aktiváciu v reálnom čase. V blízkej budúcnosti budú senzory čítajúce čiarové kódy realizovať aj komplexné úlohy triedenia a uskutočňovať nastavenie trysky priamo z kamery.

O. Munkelt: Kamera spotrebnej elektroniky má dnes rozlíšenie 16 až 21 Mpix. V priemyselnom spracovaní obrazu majú zväčša menej, napriek tomu sa musia dáta spracovávať. Je dostatok jednoduchých aplikácií, kde je objekt záujmu prítomný a úlohou je spočítať, koľko sa ich nachádza v zábere. Aký veľký je priemer tesniaceho krúžku zvonku a zvnútra? To sú v princípe jednoduché aplikácie, ktoré sa dajú jednoducho parametrizovať. To, ako sa to nazýva vo svete PLC je potom iná otázka. Kompetentní zaoberajúci sa spracovaním obrazu majú sklony k tomu hovoriť, že nevykonávajú žiadnu kontrolu tesnenia ale medzikružia, to znamená, že sa robí kontrola všetkého, čo vyzerá ako medzikružie. To je samozrejme správne, nie je to však reč, ktorou sa hovorí v PLC svete. Bolo by dobré byť konkrétnejší.

C. Fritz: Naši zákazníci môžu mať oba svety v jednom integrovanom softvérovom riešení a tým sú schopní realizovať komplexné, integrované riešenia. Špeciálne vedomosti sú samozrejme na strane vývojárov. Optické fenomény, veľkosti šošoviek a senzorov sú veci, s ktorými sa automatizér bude musieť vyrovnať aj v budúcnosti.

J. Finner: Je dôležité, aby bol koncový používateľ dostatočne skoro zasvätený do témy. Potom sa aj spolupráca oboch strán uskutoční rýchlejšie.

Ak má byť spracovanie obrazu jedného dňa integrované do PLC, kto to urobí?

S. Schönegger: Sú oblasti, v ktorých je pre automatizérov rozumnejšie si požadované know-how prikúpiť, napr. ak ide o algoritmy.

J. Finner: Základné prvky spracovania obrazu môžu byť v prípade jednoduchých aplikácií ako napr. premeriavanie dielov úplne začlenené do PLC. Na rýchlejšiu integráciu spracovania obrazu do PLC by bola nápomocná nejaká nadradená organizácia, ktorá by dokázala spojiť zástupcov oboch technológií. Spoločne by totiž určite dokázali definovať zmysluplné možnosti integrácie.

K.-H. Noffz: B&R ponúka napríklad všeobecný obslužný nástroj, v ktorom je možná integrácia softvéru spracovania obrazu. Keď máme systém otvorený pre špecialistov so zodpovedajúcou aplikačnou kompetenciou na výkon analýzy a títo špecialisti vytvárajú pre systém rad aplikácií, ktoré ako PLC programátor môžem použiť, potom som samozrejme integroval výrazne vyšší stupeň flexibility a odbornosti. Problémom je, že keď je za všetko zodpovedný jeden výrobca, tak sa systémy spracovania obrazu využívajú na úzku, zidealizovanú aplikačnú oblasť. Keď umožníme vstup do biznisu odborníkom, nie skutočným koncovým používateľom, ale kompetentným v oblasti spracovania obrazu, potom sa dá tento systém rozšíriť a ponúkať oveľa špecializovanejšie aplikácie, ktoré koncový používateľ krátko nakonfiguruje a spustí stlačením jedného tlačidla.

Je naozaj nutné, aby zbližovanie oboch svetov zastrešovala a napredovanie tejto tematiky urýchľovala osobitná organizácia?

K.-H. Noffz: Čím viac sa zamýšľa nad kooperáciou rôznych partnerov, tým viac štandardov je potrebných, čiže nejaká úroveň, kde sa dohadujú spoločné postupy a na ktorú sa možno spoľahnúť a je zodpovedajúco spravovaná. To je téma, z ktorej vychádzajú jednotlivé firmy a určite by sa mala riešiť na úrovni zväzu.

S. Schönegger: Činnosť zväzu je celkom iste dôležitá a konštruktívna a môžem celkom otvorene povedať, že B&R sa bude na nej podieľať. Na druhej strane chceme veci riešiť rýchlejšie a iniciovať ich napredovanie. Preto sme otvorení aj priamejším cestám.

C. Fritz: Riešenia, kde sú priemyselné spracovanie obrazu a automatizácia integrované do jednej platformy, majú svoje výhody, predovšetkým keď používateľ realizuje kompletne nový vývoj. Štandardy pomáhajú nielen používateľom ale aj výrobcom, najmä ak sa majú kombinovať riešenia a podsystémy rozličných výrobcov.

Čo je potrebné k tomu, aby automatizéri nasadzovali v budúcnosti spracovanie obrazu ešte masívnejšie?

S. Schönegger: V tejto súvislosti musíme vyriešiť dve hlavné témy. Prvou je otázka fyzikálneho prepojenia, čiže aký druh zbernice alebo protokolu použiť. Na trhu sú k dispozícii rôzne zbernice reálneho času. OPC UA s vyššou šírkou pásma resp. napredovanie okolo ethernetových štandardov by sa mohlo vyvinúť do ďalšej alternatívy prepojenia. Oveľa naliehavejší problém je však zvládnutie komplexnosti. Môj apel na výrobcov systémov spracovania obrazu je, aby sa aj náročné úlohy spracovania obrazu dali jednoducho konfigurovať a boli použiteľné. Dnes už je napríklad možné, aby človek z odvetvia elektrotechniky odchovaný na káblovaní a spájaní skupín prvkov, uviedol do prevádzky robota. To bolo ešte pred niekoľkými rokmi nemysliteľné. Používatelia, predovšetkým z odvetvia strojárstva, nám v minulosti často vytýkali, že komplexné stroje a zariadenia by sa mali ovládať jednoduchšie. Strojárstvo, obzvlášť v strednej Európe, sa chce a musí odlišovať. Musí konštruovať výkonnejšie, dynamickejšie a modulárnejšie stroje.

C. Fritz: Prirodzene, že obe strany sa snažia svoje automatizačné úlohy zjednodušiť, zatiaľ čo tie sú čoraz komplexnejšie. Mojím želaním je bezproblémová integrácia oboch strán. Ako prepojiť kalibráciu systému na spracovanie obrazu a systém na riadenie pohybu? V tejto súvislosti potrebujeme ešte veľké investície do softvérovej integrácie.

J. Finner: Požiadavky na výrobné zariadenia sú čoraz náročnejšie, t.j. od automatizéra sa vyžaduje, že si poradí s tematikou spracovania obraz. Vnímame to ako našu úlohu, priviesť ľudí k spracovaniu obrazu, adekvátne ich vyškoliť a preto sme vytvorili inštitúciu European Imaging Academy. Stupeň znalostí PLC špecialistov v oblasti spracovania obrazu môže výrazne vzrásť do takej miery, že budú môcť sami riešiť úlohy spracovania obrazu strednej zložitosti.

K.-H. Noffz: Dôležité je ponúkať fóra, kde by oba svety vzájomne komunikovali a automatizérom sa dala príležitosť porozumieť tomu, čoho je súčasné spracovanie obrazu schopné a do akej miery je možná integrácia. Na druhej strane to pre oblasť spracovania obrazu znamená čoraz lepšie pochopiť, kadiaľ vedie cesta.

O. Munkelt: Sféra spracovania obrazu by mala uvažovať nad sofistikovanejšími riešeniami, ktoré nepochádzajú iba priamo z jej oblasti a využívať aj prístroje dostupné na trhu. Navyše by všetko malo prebiehať automaticky a napríklad taký kalibračný proces by nemal trvať niekoľko hodín. Zjednodušenie zložitosti je dôležitým faktorom. Úlohy, ktoré sa dnes javia komplexné, sa budú musieť zjednodušiť. Keď by ste niekomu v polovici 80-tych rokov minulého storočia ukázali mobilný telefón a povedali mu, že sa z toho bude
o 10 až 15 rokov telefonovať, neveril by vám. Musíme si uvedomiť, že našim cieľom sú inovácie, krok po kroku a to, čo si dnes nevieme predstaviť, môže byť už zajtra realitou. To platí aj pre komplexnú technológiu spracovania obrazu.

www.vdma.org