Integracja robotów i systemów wizyjnych w produkcji maszyn – jak to wygląda w praktyce?

Estimated reading time: approx. 10 minutes

TL;DR

• Roboty zapewniają wysoką powtarzalność i ułatwiają elastyczną produkcję maszyn.
• Systemy wizyjne umożliwiają szybką kontrolę jakości i precyzyjne rozpoznawanie części.
• Integracja wymaga odpowiedniego doboru sprzętu, etapu testów oraz kalibracji.
• Rosnąca złożoność projektów i krótkie serie produkcyjne sprzyjają automatyzacji stanowisk.
• Wsparcie doświadczonego integratora minimalizuje ryzyko błędów i skraca czas wdrożenia.

Table of contents

• Introduction
• Dlaczego integracja robotów i systemów wizyjnych staje się standardem w produkcji maszyn?
  • Rosnąca złożoność projektów i wymogi jakościowe
  • Personalizacja i krótkie serie
• Siedem kluczowych etapów integracji robotów i systemów wizyjnych
  • Analiza potrzeb i przygotowanie koncepcji
  • Dobór odpowiedniego sprzętu
  • Projektowanie stanowiska
  • Symulacja i testy offline
  • Integracja sprzętowa i programistyczna
  • Kalibracja i optymalizacja
  • Testy końcowe i odbiór
• Kluczowe korzyści zintegrowanej robotyki w produkcji maszyn
  • Wyższa jakość i mniejsza liczba odpadów
  • Ochrona pracowników i przypisanie im bardziej kreatywnych zadań
  • Skrócenie czasu wprowadzenia produktu na rynek
• Najczęstsze wyzwania przy integracji zrobotyzowanych stanowisk z systemami wizyjnymi
  • Kompatybilność i standardy komunikacji
  • Stabilność oświetlenia i warunków pracy
  • Costs and return on investment
• Przykładowe wdrożenia w praktyce – inspiracje i dane liczbowe
• Wsparcie ze strony doświadczonego integratora
• Naturalne linki wewnętrzne – poszerz wiedzę o robotyzacji
• Praktyczne wnioski – o czym warto pamiętać przy planowaniu integracji?
• Summary
• FAQ

Introduction

Produkcja maszyn stanowi jeden z kluczowych sektorów gospodarki, dostarczający nie tylko wysokospecjalistycznych urządzeń, lecz także rozwiązań wspierających rozwój całego przemysłu. Współczesne oczekiwania wobec producentów bywają bardzo różnorodne: od konieczności maksymalnego przyspieszenia procesów produkcyjnych po zachowanie najwyższych standardów jakości. Dodatkowo wiele firm pragnie elastycznie dostosowywać swoje linie do specyficznych wymagań (np. krótkich serii produkcji), co w praktyce oznacza konieczność integracji coraz to bardziej zaawansowanych systemów.

W niniejszym artykule prezentujemy przegląd kluczowych kroków i wyzwań związanych z integracją robotów i systemów wizyjnych w produkcji maszyn. Dowiesz się, dlaczego taka integracja jest coraz popularniejsza, jakich efektów możesz się spodziewać oraz jakie elementy należy uwzględnić już na etapie projektowania nowej linii bądź jej modernizacji.

Dzięki temu artykułowi uzyskasz konkretne wskazówki dotyczące:

• Sposobów skutecznego wykorzystania robotów (w tym marki SIASUN) w produkcji maszyn.
• Kroków niezbędnych do przeprowadzenia poprawnej integracji systemów wizyjnych z różnymi modułami linii produkcyjnej.
• Głównych korzyści oraz wyzwań towarzyszących wdrażaniu zrobotyzowanych stanowisk i systemów analizy obrazu.
• Znaczenia wsparcia doświadczonych firm integratorskich, takich jak Automatyka Michale.

Dlaczego integracja robotów i systemów wizyjnych staje się standardem w produkcji maszyn?

Jedną z najważniejszych tendencji w przemyśle jest dążenie do zwiększenia stopnia automatyzacji i robotyzacji. Jeszcze kilka lat temu roboty przemysłowe były kojarzone głównie z branżą motoryzacyjną i masową produkcją. Dzisiaj znajdują zastosowanie niemal w każdej fabryce, niezależnie od wielkości przedsiębiorstwa.

Rosnąca złożoność projektów i wymogi jakościowe

We współczesnej produkcji maszyn nie wystarczy już po prostu „złożyć” wyrób zgodnie z dokumentacją. Maszyny muszą być:

• Elastyczne – zdolne do szybkiej adaptacji pod różne modele czy formaty produktów,
• W pełni zintegrowane z innymi urządzeniami – aby działanie linii nie było zaburzone,
• Wysoce wydajne – dążenie do maksymalnego skrócenia czasu cyklu.

Zastosowanie robotów umożliwia precyzyjne realizowanie zadań montażowych, spawalniczych bądź manipulacyjnych, co przekłada się na zachowanie stabilnej jakości w procesie produkcyjnym. Gdy linia staje się bardziej złożona, kluczowe znaczenie zyskują systemy wizyjne. Umożliwiają one automatyczne rozpoznawanie obiektów (np. części czy komponentów), kontrolę jakości, pomiar wymiarów czy błyskawiczne wykrywanie usterek, co redukuje odsetek wadliwych elementów.

Personalizacja i krótkie serie

Producenci maszyn coraz częściej stają przed koniecznością szybkiej zmiany konfiguracji linii. Projekty realizowane pod konkretnego klienta nieraz wymagają krótkich serii i różnorodnego asortymentu, więc zautomatyzowane stanowiska muszą być łatwe w przezbrojeniu. Roboty niosą tu bezkonkurencyjną wartość – można je przeprogramować do nowych zadań bez wdrażania kosztownych i pracochłonnych modyfikacji mechanicznych.

Siedem kluczowych etapów integracji robotów i systemów wizyjnych

Choć każdy projekt wygląda nieco inaczej, można wyodrębnić kilka uniwersalnych etapów, które pomagają zaplanować skuteczną integrację robotyki i systemów analizy obrazu w produkcji maszyn:

Analiza potrzeb i przygotowanie koncepcji

Przed przystąpieniem do projektowania warto sprecyzować, jakie zadania będzie wykonywał robot oraz jakie obszary procesu mają zostać objęte systemem wizyjnym. Czy jest to wspomaganie montażu, inspekcja jakości, czy np. kompletacja elementów? Na tym etapie kluczowe jest, by określić wymagania odnośnie do tempa produkcji, dokładności czy zakresu pomiarów.

Dobór odpowiedniego sprzętu

Wybór robota zależy między innymi od udźwigu, zasięgu ramienia czy specyfiki ruchu. Automatyka Michale jest oficjalnym dystrybutorem robotów SIASUN, które charakteryzują się szeroką gamą możliwości, od lekkich cobotów o niewielkim zasięgu po ciężkie jednostki zdolne do przenoszenia detali o masie kilkudziesięciu kilogramów.

Kolejnym etapem jest decyzja dotycząca kamery lub całego systemu wizyjnego. Może to być prosta kamera 2D do detekcji i kontroli jakości albo złożony system 3D do zaawansowanych pomiarów.

Projektowanie stanowiska

Po zdefiniowaniu celów produkcji maszyn i doborze komponentów konieczne jest zaplanowanie stanowiska w taki sposób, aby:

• Zapewnić odpowiednią ergonomię (dla ludzi współpracujących z robotem),
• Uwzględnić wszystkie wymagania bezpieczeństwa,
• Ułatwić ewentualne przyszłe modyfikacje,
• Zoptymalizować przepływ materiału oraz gwarantować ciągłość pracy linii.

Symulacja i testy offline

Aktualne narzędzia CAD/CAM umożliwiają wykonanie szczegółowej symulacji pracy robota oraz systemu wizyjnego. Pozwala to na wczesne wykrycie ewentualnych kolizji lub trudności w lokalizacji komponentów, sprawdzenie czasu cyklu czy ocenę, czy zasięg robota jest wystarczający.

Integracja sprzętowa i programistyczna

Kiedy wszystkie elementy dotrą na halę produkcyjną, następuje fizyczne połączenie robotów, czujników, kamer i urządzeń peryferyjnych. Równolegle trwają prace programistyczne obejmujące m.in. konfigurację systemu wizyjnego: dobór parametrów obiektywu, oświetlenia, algorytmów rozpoznawania obiektów.

Kalibracja i optymalizacja

Niezwykle ważne jest, aby system wizyjny „rozumiał” stanowisko pracy robota. W tym celu dokonuje się procesu kalibracji, który polega na precyzyjnym skorelowaniu współrzędnych obrazu z rzeczywistymi współrzędnymi w obszarze roboczym. Po wdrożeniu i pierwszym uruchomieniu niewykluczone będzie wprowadzenie poprawek – np. zmiana parametrów ekspozycji kamery, optymalizacja ruchu ramienia, korekta chwytaka.

Testy końcowe i odbiór

Ostatnim etapem jest weryfikacja działania linii produkcyjnej we wszystkich zakładanych wariantach pracy. Jeśli stanowisko ma dodatkowy moduł, np. stację zautomatyzowanego pakowania, również warto przeprowadzić testy w warunkach symulujących rzeczywiste obciążenie.

Kluczowe korzyści zintegrowanej robotyki w produkcji maszyn

Integracja robotów i systemów wizyjnych nie jest jedynie modnym hasłem – przynosi wiele wymiernych korzyści, które dla producentów maszyn często stanowią o rentowności inwestycji.

Wyższa jakość i mniejsza liczba odpadów

Roboty cechują się wysoką powtarzalnością, co przekłada się na zmniejszenie liczby wadliwych elementów wytwarzanych przez maszynę. Jeżeli dodamy do tego bieżącą kontrolę jakości (np. kamery 2D/3D identyfikujące wady lub niewłaściwe ułożenie części), okaże się, że integracja tych rozwiązań znacznie ogranicza marnotrawstwo materiału i usług.

Ochrona pracowników i przypisanie im bardziej kreatywnych zadań

W wielu procesach związanych z produkcją maszyn występują powtarzalne sekwencje ruchów lub praca w trudnych warunkach (np. wysoka temperatura, zapylenie). Roboty doskonale sprawdzają się w takich środowiskach, przejmując monotonne i niebezpieczne zadania. Ludzki personel zyskuje wówczas czas na prace koncepcyjne czy nadzór nad jakością, co zwiększa efektywność całego zakładu.

Skrócenie czasu wprowadzenia produktu na rynek

Dzięki możliwości szybkiego przezbrojenia stanowisk roboty są w stanie elastycznie obsługiwać różne fazy projektu. Wprowadzanie nowego modelu maszyny lub zmiana wielkości serii często nie wymagają drogich i czasochłonnych modyfikacji – wystarczy odpowiedni program i minimalne dostosowanie parametrów.

Najczęstsze wyzwania przy integracji zrobotyzowanych stanowisk z systemami wizyjnymi

Choć korzyści wydają się oczywiste, każdy, kto planuje inwestycję w produkcję maszyn z uwzględnieniem robotów i systemów wizyjnych, musi liczyć się z potencjalnymi trudnościami.

Kompatybilność i standardy komunikacji

Systemy robotyczne wymagają integracji z wieloma urządzeniami: od sterowników PLC poprzez panele HMI, po zaawansowane moduły wizyjne. Kluczowe znaczenie mają standardy protokołów komunikacyjnych (np. EtherNet/IP, Profinet, EtherCAT). Jeśli na linii pracują urządzenia od różnych dostawców, przed wdrożeniem konieczna będzie weryfikacja, czy wszystkie podzespoły „dogadają się” ze sobą.

Stabilność oświetlenia i warunków pracy

Dla systemów wizyjnych ogromne znaczenie mają warunki, w jakich przeprowadzana jest analiza obrazu. Zmienna intensywność światła czy odbicia od metalowych elementów potrafią zaburzyć rozpoznawanie obiektów, powodując nieprawidłowe decyzje robota (np. błędne wskazanie pozycji detalu). Dlatego często stosuje się specjalne źródła światła LED, filtry optyczne czy obudowy ograniczające wpływ dziennego światła.

Costs and return on investment

Rozbudowana linia produkcji maszyn z własnym układem wizyjnym wiąże się z wydatkami na hardware, software oraz integrację. Wielu inwestorów zastanawia się, czy koszty nie okażą się zbyt wysokie względem korzyści. Tymczasem w praktyce odpowiedni dobór robota i profesjonalne wdrożenie pozwalają na uzyskanie wyraźnie szybszego tempa produkcji oraz wyższej jakości. Przekłada się to na niższe koszty odpadów, mniejsze ryzyko reklamacji i trwałe oszczędności w obszarze zasobów ludzkich.

Przykładowe wdrożenia w praktyce – inspiracje i dane liczbowe

Zarówno małe, jak i duże firmy produkcyjne coraz częściej chwalą się sukcesami we wprowadzaniu zrobotyzowanych stanowisk z systemami wizyjnymi do swoich linii produkcji maszyn. W badaniu przeprowadzonym przez organizację branżową IFR (International Federation of Robotics) aż 77% przedsiębiorstw zauważyło wyraźny wzrost efektywności produkcji już w pierwszym roku od wdrożenia robotów.

Oto kilka konkretnych przykładów zastosowań:

• Proces montażu precyzyjnego: Roboty o udźwigu 12–25 kg (np. seria SR25A od SIASUN) wyposażone w chwytaki pneumatyczne i systemy wizyjne sprawdzają się przy montażu elementów maszyn z detalami o skomplikowanych kształtach, gdzie każda niewielka nieprawidłowość rozstawu komponentów może powodować awarie w gotowym urządzeniu.
• Kontrola jakości w linii: Specjalne kamery 2D umożliwiają weryfikację poprawności złożenia poszczególnych podzespołów, np. czy wszystkie śruby montażowe znajdują się w odpowiednich miejscach lub czy spoiny spawalnicze są zgodne z normami bezpieczeństwa.
• Packaging and palletising: Choć często kojarzone głównie z branżą spożywczą, zautomatyzowane stacje pakowania coraz częściej pojawiają się przy produkcji maszyn. Wiele elementów wytwarzanych w procesie wymaga bezpiecznego zapakowania przed dalszym transportem lub magazynowaniem.

Wsparcie ze strony doświadczonego integratora

Ze względu na złożony charakter procesów produkcji maszyn, dobrze jest współpracować z firmami, które posiadają praktyczne doświadczenie w integracji robotów oraz systemów wizyjnych. Automatyka Michale specjalizuje się w projektowaniu i wdrażaniu nowoczesnych rozwiązań obejmujących:

• Budowę maszyn i linii produkcyjnych,
• Automatyzację procesów przemysłowych,
• Implementację zrobotyzowanych stanowisk pracy bazujących na robotach SIASUN,
• Integrację systemów wizyjnych, czujników i sterowników PLC z innymi komponentami linii.

Za sprawą wiedzy i doświadczenia integratora można uniknąć wielu typowych błędów popełnianych podczas amatorskich wdrożeń, maksymalnie skrócić czas przestojów czy przyspieszyć proces testów. Jeżeli poszukujesz rozwiązań w obszarze usprawnienia powtarzalnych procesów, które wymagają wysokiej precyzji i szybkości działania, sprawdź także ofertę
Robotisation of repetitive production – tam znajdziesz więcej konkretnych wskazówek, jak zautomatyzować kluczowe etapy wytwarzania i pakowania elementów maszyn.

Naturalne linki wewnętrzne – poszerz wiedzę o robotyzacji

Jeśli interesuje Cię w jaki sposób roboty mogą wspierać inne procesy w produkcji maszyn, warto zapoznać się z poniższymi materiałami:

• Robotisation of packaging – przydatne informacje o automatyzacji pakowania, co bywa niezbędne również przy wysyłce gotowych komponentów maszyn.
• Serwis i konserwacja zrobotyzowanych stanowisk – prawidłowa konserwacja zapewnia wysoką niezawodność i przedłuża żywotność maszyn oraz robotów.
• ROI calculator – stworzony z myślą o robotyzacji spawania, jednak mechanizm obliczeń sprawdza się także w innych zastosowaniach.

Praktyczne wnioski – o czym warto pamiętać przy planowaniu integracji?

Poniżej kilka najważniejszych porad, które można wziąć pod uwagę, jeśli planujesz rozbudowę linii o roboty i systemy wizyjne w kontekście produkcji maszyn:

1. Zdefiniuj cele na starcie
   Ustal, co jest priorytetem: krótki czas cyklu, wysoka dokładność, elastyczność czy minimalizacja przestojów. Dopasuj wybór technologii (rodzaj robota, kamery, sterownika) do jasno sprecyzowanych wymagań.
2. Dbaj o spójność komunikacji w całym środowisku
   Zweryfikuj protokoły sterowników, standardy wejść/wyjść oraz oprogramowanie do zarządzania produkcją. W produkcji maszyn często stosuje się systemy ERP/MES, które muszą odbierać i wysyłać dane do robotów oraz kamer.
3. Pamiętaj o bezpieczeństwie
   Roboty, zwłaszcza o dużym udźwigu, wymagają odpowiednich stref bezpieczeństwa. Zamknięte klatki, bariery optyczne czy systemy bezpieczeństwa mogą być nieodzowne.
4. Przeprowadzaj symulacje i testy przed finalnym wdrożeniem
   Możliwość wirtualnego sprawdzenia ścieżki robota i poprawnej identyfikacji części przez kamerę przynosi spore oszczędności czasu i eliminuje błędy już na etapie projektowania.
5. Zabezpiecz fundusze na wsparcie powdrożeniowe
   Nawet najlepszy projekt może wymagać poprawek po uruchomieniu. Warto ustalić z integratorem zasady szybkiej reakcji serwisowej i ewentualnego wsparcia online.

Summary

Produkcja maszyn nieustannie ewoluuje: od wytwarzania na masową skalę i prostych procesów montażowych po precyzyjne, wysoce zautomatyzowane linie gwarantujące krótkie serie i indywidualne modyfikacje. W tym kontekście integracja robotów i systemów wizyjnych staje się fundamentem dla tych firm, które chcą wyprzedzić konkurencję i spełnić wymagania rynku co do jakości i elastyczności.

Najważniejsze korzyści zintegrowanego podejścia to:

• Wzrost wydajności przy jednoczesnym ograniczeniu błędów i odpadów.
• Elastyczność w przystosowywaniu procesu produkcji do różnych wymagań klientów.
• Poprawa bezpieczeństwa i ergonomii pracy dla osób obsługujących linię.
• Szybsze wprowadzanie nowych modeli maszyn na rynek oraz możliwość adaptacji linii do potrzeb zmieniających się projektów.

Jeżeli rozważasz wdrożenie robotyki przemysłowej w swoim zakładzie – bez względu na to, czy produkujesz kompletne maszyny, czy jedynie część wybranych modułów – zawsze możesz skorzystać z doradztwa doświadczonych specjalistów. Automatyka Michale zajmuje się kompleksową integracją robotów SIASUN, a także rozwojem i optymalizacją istniejących linii zgodnie z najnowszymi trendami Industry 4.0.

Zachęcamy do zgłębiania tematu poprzez lekturę powiązanych artykułów na stronie firmy, m.in. na temat robotyzacji pakowania i utrzymania stanowisk zrobotyzowanych. Czekamy również na Twoje komentarze i pytania – jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, zapraszamy do kontaktu lub subskrypcji naszego newslettera.

Dzięki sprawnej integracji robotów i systemów wizyjnych, produkcja maszyn może wejść na nowy, wyższy poziom efektywności i jakości. Jest to inwestycja, która – przy profesjonalnym wsparciu – zapewni Twojej firmie realne korzyści.

FAQ

How long does it take to implement automation in a company?
Czas wdrożenia zależy od złożoności procesów i dostępnych zasobów. Może to być od kilku tygodni dla prostych rozwiązań, aż po kilka miesięcy przy rozbudowanych projektach i dużych integracjach.

Does automation mean redundancies?
Usually no. Automation allows employees to focus on more creative and strategic tasks, while freeing them from monotonous tasks. Many companies use this to retrain and develop their team professionally.

Does robotisation only pay off for large companies?
Obecnie coraz więcej małych i średnich firm decyduje się na robotyzację. Dzięki spadającym kosztom i rosnącej dostępności rozwiązań elastyczne systemy zrobotyzowane mogą się opłacić nawet przy mniejszej skali produkcji.