Mobilna inspekcja przemysłowa. Roboty mobilne, Machine Vision oraz Systemy klasy SCADA

Machine Vision (wizja maszynowa) to obecnie technologiczny standard w nowoczesnych zakładach produkcyjnych. Precyzyjne kamery i algorytmy potrafią bezbłędnie wychwycić defekt produktu. Co jednak, gdybyśmy tę samą analityczną precyzję przenieśli z taśmy produkcyjnej w teren? Gdyby system nadzorczy zyskał nogi i mógł swobodnie przemieszczać się po całym zakładzie?

Właśnie ten scenariusz urzeczywistnia wykorzystanie robotów mobilnych AMR i ich integracja z systemami nadzorczymi w dobie Przemysłu 4.0.

Przemysł 4.0 (ang. Industry 4.0) to koncepcja opierająca się na głębokiej integracji inteligentnych maszyn z systemami IT. To środowisko, w którym technologia redefiniuje sposób pracy, wspierając człowieka w podejmowaniu decyzji na podstawie danych wymienianych w czasie rzeczywistym. Jej celem jest większa wydajność i elastyczność produkcji.

Dotychczasowe metody gromadzenia danych o stanie instalacji napotykają na bariery fizyczne i ekonomiczne. Operatorzy wykonujący obchody w rozległych zakładach chemicznych, rafineriach czy na terenach kopalni odkrywkowych, zmagają się z trudnym terenem, zmiennymi warunkami atmosferycznymi oraz ryzykiem ekspozycji na czynniki szkodliwe. Zapisywanie odczytów w formie papierowej lub nawet na tabletach nie eliminuje subiektywności oceny.

Z drugiej strony, statyczne systemy monitoringu IoT (Czym jest IoT?), choć dostarczają ciągłych strumieni danych, są kosztowne w instalacji na dużą skalę. Opomiarowanie każdego łożyska, zaworu i złącza w zakładzie liczącym tysiące komponentów jest często ekonomicznie nieuzasadnione.

Rozwiązaniem tej luki może być wykorzystanie technologii Machine Vision osadzonej na platformach mobilnych. Robot wyposażony w zestaw zaawansowanych sensorów działa jak „wędrujący czujnik”. Dzięki mobilności jedna kamera termowizyjna może systematycznie kontrolować setki punktów pomiarowych, zapewniając pełny obraz stanu infrastruktury – taniej i dokładniej niż setki statycznych czujników.

Tradycyjny monitoring wizyjny (CCTV) jest statyczny, widzi tylko wycinek rzeczywistości w danym punkcie. Roboty mobilne AMR (Autonomous Mobile Robots), takie jak modele z serii Puma czy Rhino, przełamują to ograniczenie.

Dzięki zaawansowanej nawigacji opartej na czujnikach LiDAR o polu widzenia 360° × 90°, umożliwiającej jednoczesną lokalizację i mapowanie (SLAM), roboty te poruszają się swobodnie bez wyznaczonych ścieżek czy taśm magnetycznych. Stają się autonomicznymi patrolami, które omijają przeszkody i docierają w każdy zakamarek infrastruktury, radząc sobie przy tym ze schodami czy wzniesieniami.

Idąc krok dalej, roboty mobilne można integrować z systemami informatycznymi. Przykładem takiego rozwiązania jest OpenEye SCADA – autorskie oprogramowanie stworzone przez WASKO.

OpenEye to system klasy SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), który służy do nadrzędnego sterowania i wizualizacji procesów przemysłowych. Jest to tzw. system parasolowy, co oznacza, że potrafi on integrować dane z różnych źródeł: sterowników PLC, czujników IoT, systemów bezpieczeństwa, a teraz także z robotów. Wszystkie dane prezentowane są w jednym, spójnym interfejsie. Więcej o Openeye SCADA.

Robot inspekcyjny podjeżdża do urządzenia analogowego i wykonuje precyzyjne zdjęcie wskaźnika (manometru, termometru). Następnie algorytmy wizyjne przetwarzają obraz na wartość liczbową. Dane te trafiają natychmiast do systemu OpenEye SCADA poprzez sieć Wi-Fi lub 5G.

Efekt? Operator otrzymuje cyfrowy odczyt z urządzenia analogowego w czasie rzeczywistym, bez wychodzenia z sterowni.

Dodajmy teraz do tego jeszcze sztuczną inteligencję. Algorytmy AI pozwalają systemowi na autonomiczne uczenie się wzorców otoczenia. Robot wykonujący cykliczne, obchody buduje bazę wiedzy o „normalnym” stanie obiektu. System OpenEye wykorzystuje te dane do analizy zmian w czasie, porównując obrazy z kolejnych dni. Dzięki temu system może automatycznie alarmować o anomaliach, takich jak:

• Anomalie termiczne: identyfikacja przegrzewających się elementów instalacji elektrycznych, stacji transformatorowych i rurociągów zanim dojdzie do awarii
• Niewidoczne zagrożenia: zintegrowane detektory pozwalają wykryć wycieki gazu, dym czy nietypowe wibracje maszyn
• Niepożądane zmiany w infrastrukturze: automatyczne wykrycie przeszkód na drogach transportowych, braku sprzętu gaśniczego czy postępującej korozji
• Inspekcja stref niebezpiecznych: weryfikacja zagrożenia w obszarach zadymionych lub zagrożonych wybuchem bez narażania ludzi

Autonomiczne roboty inspekcyjne znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie praca człowieka jest uciążliwa, niebezpieczna lub wymaga nużącej powtarzalności.

Przemysł i produkcja

• Inspekcja techniczna: automatyczne obchody hal, kontrola maszyn i wykrywanie usterek
• BHP i audyty: monitoring przestrzegania zasad bezpieczeństwa i cyfrowa dokumentacja stanu zakładu

Energetyka i ciepłownictwo

• Infrastruktura krytyczna: bezpieczne patrole stacji transformatorowych i stref wysokiego napięcia
• Cyfryzacja pomiarów: automatyczny odczyt i przesył danych z analogowych liczników oraz manometrów
• Detekcja zagrożeń: szybkie wykrywanie wycieków, dymu oraz przeszkód na drogach pożarowych

Bezpieczeństwo i ochrona obiektów

• Patrole autonomiczne: ciągły nadzór terenu wokół obiektów o podwyższonym ryzyku
• Weryfikacja incydentów: natychmiastowe sprawdzenie wizualne miejsca alarmu i wsparcie centrum operacyjnego

Sektor publiczny i ratownictwo

• Strefy niebezpieczne: praca w obszarach zadymionych, skażonych chemicznie lub zagrożonych wybuchem
• Wsparcie akcji: rozpoznanie terenu, lokalizacja źródeł zagrożenia i ocena zniszczeń po awariach

Potencjał robotów mobilnych wykracza daleko poza przykłady omówione w tym artykule. Przewidujemy, że robotyzacja procesów terenowych wkrótce przestanie być innowacyjnym wyróżnikiem, a stanie się obowiązującym standardem.

Aby dostarczać rozwiązania gotowe na przyszłość, niezbędne jest połączenie stabilnego hardware’u z zaawansowanym softwarem. Dlatego nawiązaliśmy strategiczną współpracę z InMotion Robotic – dostawcą platform mobilnych, które doskonale radzą sobie w wymagającym środowisku przemysłowym. W ramach tego partnerstwa łączymy siły systemu OpenEye SCADA z możliwościami jezdnymi robotów, aby precyzyjnie odpowiadać na rosnące wymagania Przemysłu 4.0.