Il ruolo della computer vision per l'Industria 4.0
Parole d'ordine come Industria 4.0, Internet of Things (IoT), Smart Factory, Big Data, Digital Twin e Intelligenza Artificiale descrivono la crescente automazione degli impianti di produzione e il collegamento in rete di un'ampia gamma di sistemi. L'obiettivo: integrare la tecnologia dell'informazione e quindi la computer vision nei processi industriali nel modo più completo possibile.
Ultimo aggiornamento: 19/03/2025
Sistemi di visione per l'industria 4.0
Il nostro white paper mette a confronto la configurazione della fabbrica intelligente dell'industria 4.0 con quella classica di oggi. Questo rivela diversi vantaggi della configurazione intelligente grazie alle nuove tecnologie e ai requisiti del sistema di visione del futuro.
Al Libro bianco sull'Industria 4.0I sistemi di visione come instancabili controllori di processo e fornitori di dati
L'analisi dei dati delle telecamere in rete con i dati di produzione ottimizza la produzione. Deviazioni come colli di bottiglia, inefficienze e comportamenti errati delle apparecchiature possono essere rilevate automaticamente in una fase iniziale e corrette in tempo reale, compresa la modifica dei parametri di processo o la sostituzione del materiale di usura.
Tecnologie intelligenti per l'efficienza e la sicurezza
Le applicazioni dei sistemi di visione intelligenti sono numerose. Sei aree applicative chiave mostrano come queste tecnologie vengono applicate nella pratica e quali vantaggi offrono:
Prodotti di visione per fabbriche in rete
Tra i sensori più importanti e potenti in un ambiente di fabbrica automatizzato ci sono i sistemi di visione con telecamere. Essi contribuiscono a digitalizzare i processi di produzione, ad aumentare la flessibilità e ad affrontare con successo le sfide dell'industria 4.0.
Come la rete di dati renderà intelligente la fabbrica di domani
Il termine "fabbrica intelligente" descrive il collegamento in rete intelligente nel campo dell'automazione industriale. La conoscenza, costituita da dati e processi, è un prerequisito fondamentale per una fabbrica intelligente. Da dove proviene questa conoscenza?
Classica configurazione di fabbrica con sistemi bus di campo
I dati vengono solitamente raccolti tramite sensori, che includono anche dispositivi di imaging come le telecamere. Tuttavia, senza un'adeguata elaborazione, i dati provenienti dai sensori non hanno alcun valore. Devono essere resi utilizzabili per diversi sistemi e componenti, in modo che possano servire come base per le decisioni nei processi. È proprio qui che la fabbrica diventa intelligente.
Il segreto sta nel collegamento in rete di tutti i singoli sistemi e sottosistemi coinvolti. La base del collegamento in rete è solitamente un cosiddetto sistema di bus di campo, che collega tutti i sensori e gli attuatori tramite le stesse linee dati, sia tra loro che con un dispositivo di automazione, ad esempio un sistema di controllo (PLC).
Svantaggi dei sistemi a bus di campo nella moderna automazione di fabbrica
Nelle fabbriche moderne, i sottosistemi e i dispositivi sono spesso distanti tra loro. Per questo motivo, vengono spesso utilizzati sistemi bus in tempo reale basati su Ethernet, perché lo standard ethernet è molto diffuso, fornisce hardware a basso costo (come cavi e switch) e consente lunghezze di cavo tra i componenti. Tuttavia, questi sistemi presentano degli svantaggi:
Paesaggi di sistemi proprietari: molte soluzioni ethernet in tempo reale sono specifiche per ogni fornitore, rendendo difficile l'interoperabilità tra dispositivi e sistemi diversi.
Descrivibilità semantica limitata: le possibilità di descrivere le funzioni dei componenti e dei sottosistemi in modo chiaro e standardizzato sono spesso limitate. Ciò rende difficile l'integrazione e la manutenzione di sistemi complessi.
Collegamento in rete grazie a umati e allo standard OPC UA
Come tutti gli altri sottosistemi, il sistema di visione deve essere collegato a tutti gli altri sistemi e al sistema di controllo centrale, sia in termini di hardware che di software. Ciò avviene tramite speciali standard di scambio dati per la comunicazione industriale. Questi standard forniscono ai singoli sottosistemi un linguaggio macchina comune, per così dire, per garantire una facile interoperabilità. Uno di questi standard è umati (interfaccia tecnologica universale della macchina). Utilizza OPC UA come standard di interfaccia universale e aperto.
OPC UA rende i dati della macchina leggibili e descrivibili semanticamente. Ad esempio, lo standard garantisce l'elaborazione dei dati dei sensori e dei comandi di controllo, ne specifica il trasporto e determina le interfacce tra sistemi e meccanismi di sicurezza. Con l'aiuto di OPC UA, i diversi componenti di un livello possono essere collegati in rete orizzontalmente tra loro e verticalmente tra i diversi livelli.
In industry 4.0, state-of-the-art technologies are expected to lead to significant increases in efficiency. To ensure that the complex technology in production remains easy to control, both standards and safety in the interaction of all system components are important. OPC UA offers both: simple and secure machine-to-machine protocols regulate communication and make the advantages of industry 4.0 usable.
Capacità in tempo reale nella fabbrica in rete
Lo standard OPC UA può essere utilizzato a tutti i livelli di una fabbrica: dal livello più basso del campo (dove si trovano i sensori e gli attuatori) fino ai livelli informativi astratti come SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), ERP (Enterprise Resource Planning) o il cloud.
La funzionalità in tempo reale è indispensabile in tutte le aree di una fabbrica intelligente. A tal fine, lo standard offre opzioni di espansione come il Time Sensitive Networking (TSN). Il TSN mira a garantire la trasmissione dei dati su reti Ethernet con una latenza molto bassa e un'elevata disponibilità. è anche un prerequisito per trasferire le immagini direttamente dal sistema di visione tramite OPC UA ad altri sottosistemi o all'unità di controllo.
OPC UA cambia la classica configurazione di fabbrica
OPC UA può essere utilizzato per risparmiare componenti hardware (come PC e controllori) e coordinare software incoerenti e talvolta incompatibili. Di conseguenza, i sistemi proprietari dei vari sottosistemi vengono fusi in configurazioni altamente integrate e più snelle. Un PLC o un altro host funge da interfaccia centrale dei sistemi, che ora contiene tutti i sottosistemi e il loro software. Questo nodo centrale è a sua volta l'interfaccia per i sistemi di livello superiore, come i sistemi ERP.
In una simile configurazione, sarebbe possibile collegare facilmente sia il nastro trasportatore e il robot, sia i singoli componenti del sistema di visione, utilizzando percorsi di trasmissione standardizzati. Con il loro protocollo PTP (Precision Time Protocol), le telecamere forniscono già la base per la funzionalità in tempo reale quando si utilizza OPC UA come standard e sono disponibili eventuali estensioni come TSN.