Zebra Technologies investeert fors in machine vision. Met gerichte overnames heeft het inmiddels meer dan een miljard dollar in deze technologie geïnvesteerd. We spraken met Jan Naessens en Ivar Keulers over de innovaties binnen deze business unit en de toepassingsmogelijkheden in de automatisering van fabrieken, magazijnen en logistieke processen.
Zebra Technologies, vooral bekend van het opvangen en delen van data door middel van barcode scanners en printers, heeft de afgelopen jaren een strategische koerswijziging ingezet. Jan Naessens, Machine Vision Manager bij Zebra leidde ons samen met Ivar Keulers, Machine Vision Engineering Lead, door de ontwikkelingen die deze business unit heeft doorgemaakt.
“Zebra is van oudsher bekend van het opvangen en delen van data. Maar factory automation gaat maar door,” legt Naessens uit. Daar liggen voor Zebra uitdagingen en kansen. “Er werken steeds minder mensen in magazijnen. Die mensen zijn ook steeds minder goed te vinden. Dat betekent eveneens dat er minder wearables nodig zijn en dat is een probleem voor Zebra”, schetst hij de uitdaging voor Zebra.
Waar uitdagingen opdoemen, liggen echter ook kansen. Dat zag Zebra ook en dan met name in machine vision. Dat begon eigenlijk met de introductie van camera’s voor fixed scanning. “In die transitie kwamen we erachter dat we ook machine vision konden gaan doen”, volgens Naessens. Dat het Zebra menens is, blijkt wel uit het feit dat het er inmiddels meer dan een miljard dollar in heeft geïnvesteerd.
Strategische overnames versterken machine vision-portfolio
Een deel van de investeringen van Zebra rondom machine vision zijn richting overnames gegaan. Een van de eerste was het Poolse Adaptive Vision, dat volgens Naessens al vroeg inzag dat AI een belangrijke rol zou gaan spelen in Machine Vision. “Adaptive Vision heeft een AI ontwikkeld die niet getraind hoeft te worden. Het werkt met pretrained modellen op heel veel fonts”, geeft hij aan. Dat laatste is onder andere erg waardevol bij het met behulp van OCR (Optical Character Recognition) controleren van labels op medicijnverpakkingen.
Een tweede strategische overname was Matrox Imaging uit Canada. Dit bedrijf was en is sterk in frame grabbers (onder andere), technologie die analoge beelden omzet naar digitaal. “Matrox was cruciaal voor onze ontwikkeling,” vertelt Keulers. Na de introductie van de eerste fixed scanners in 2021 waren er nog de nodige beperkingen, onder andere op het gebied van het maximale aantal megapixels die de camera’s toen konden hebben. Dat was beperkt tot 2 megapixels. Niet omdat er geen sensoren te koop waren met een hogere resolutie. Die waren er wel degelijk. Deze zorgden echter ook onder andere voor een hogere warmteproductie en vereisen meer rekenkracht. De toevoeging van het Matrox-portfolio loste onder andere deze problemen op.
De meest recente toevoeging is Photoneo, een bedrijf gespecialiseerd in 3D-camera’s. “Naast AI is 3D een belangrijke driver van innovatie in de manufacturing,” aldus Naessens. “Photoneo is heel sterk in 3D-camera’s, wat ons helpt om een completere oplossing te bieden.”
Toepassingen in de connected fabriek
Machine vision speelt een cruciale rol in wat Zebra de connected fabriek (connected factory) noemt. De oplossingen van Zebra hebben volgens Keulers en Naessens vier hoofdtoepassingen. Allereerst geven de camera’s van Zebra robots letterlijk ogen, in 2D of 3D. De technologie kan vervolgens ook gebruikt worden voor kwaliteitscontrole, zoals het detecteren van afwezigheid of aanwezigheid van onderdelen, inspectie van kleur of het vinden van defecten.
Een derde toepassing voor machine vision in de connected fabriek is contactloos meten. Het is dankzij machine vision uitstekend mogelijk om zaken zoals afstanden en omvang vast te leggen, zonder dat een medewerker daar fysiek bij betrokken moet zijn. De vierde toepassing die Naessens en Keulers noemen is identificatie. Dat kan gaan om barcodes, iets waar Zebra van oudsher erg sterk in was en is. Het kan echter ook gaan om OCR, waar we het hierboven ook al even over hadden. Daar komt de Adaptive Vision-acquisitie om de hoek kijken.
Zebra NS42 Smart Vision Sensor
Het ging tijdens de bijeenkomst met Zebra waar we Keulers en Naessens spraken niet alleen maar over de theorie en de strategie. We kregen ook een demo te zien van twee nieuwe producten die binnen het machine vision-verhaal passen.
Allereerst is er de NS42 Smart Vision Sensor. Dit kun je zien als een doorontwikkeling van het fixed scanning-aanbod. De NS in de productnaam staat voor Neural System en impliceert geavanceerde mogelijkheden. Dat is ook zeker het geval, horen we van de heren van Zebra. De NS42 combineert namelijk OCR met deep learning en anomaly detection. Richten we ons even specifiek op de anomaly detection, dan is het mogelijk om met de NS42 onder andere krasjes en deukjes te classificeren en identificeren. Ook ontbrekende onderdelen op producten kan de NS42 detecteren.
Het bijzondere aan de NS42 is dat het niet zozeer getraind wordt op het detecteren van defecten. Dat wil zeggen, het wordt niet getraind met beelden van defecte producten. De AI-modellen, die op de NS42 op een Neural Processing Unit (NPU) draaien, worden getraind met goede producten. Alles wat daarvan afwijkt, wordt aangemerkt als defect. Het voordeel hiervan is dat er nu geen enorme database van specifieke defecten opgebouwd hoeft te worden. Uiteraard is er wel nog altijd een bandbreedte van wat nog wel als goed wordt geclassificeerd. Die moeten klanten nog steeds zelf bepalen. Dat is echter een stuk beter te overzien dan alle eventuele defecten in een model proberen te vangen.
Zebra FS80 Fixed Scanner
Het tweede nieuwe product is de FS80 Fixed Scanner. FS staat in dit typenummer voor Fixed Scanner. Dit is een product uit de lijn waar het in 2021 allemaal mee begon voor Zebra als het gaat om machine vision. In juni van dat jaar lanceerde het namelijk de eerste zogeheten FIS (Fixed Industrial Scanning)-camera, de FS42. Toen was de technologie nog vrij prematuur, maar inmiddels zit het op een goed niveau, geeft Keulers aan.
Een Fixed Scanner doet wat de naam al suggereert. Het is een scanner/camera die op een vaste plek staat en alles scant wat er in een specifiek proces voorbijkomt. Tijdens de demo van de FS80 die we krijgen is het duidelijk dat de scanner tot op meerdere meters afstand heel accuraat werkt. Ook als we een barcode met hoge snelheid voorbij de camera halen, scant het apparaat deze foutloos.
Technisch zitten er meerdere interessante snufjes aan de FS80 Fixed Scanner. Zo maakt hij gebruik van een zogeheten ‘hidden strobe‘. Dat is verlichting die weliswaar aan- en uitgaat zoals bij stroboscopische verlichting, maar dit doet de FS80 zo snel dat het niet zichtbaar is voor mensen, zelfs niet voor mensen die er gevoelig voor zijn. Het is echter wel wezenlijk anders dan continue verlichting. Door het bursten van de leds genereren ze een hogere helderheid dan mogelijk is bij continue verlichting. Naessens weet ons te vertellen dat de leds ondanks dit bursten ook nog eens langer meegaan dan wanneer ze continu aanstaan.
Keulers benadrukt nog een opvallend kenmerk van de FS80. Er zit namelijk audio in, om een duidelijke bevestiging te kunnen geven dat een scan gelukt is. Dat heeft volgens hem verder geen enkele aanbieder van dit soort apparaten.
Tot slot halen Keulers nog een praktijkvoorbeeld aan van de inzet van een fixed scanner. “Zeelandia [een leverancier van bakkerij-ingrediënten, red.] gebruikt een FS40 in combinatie met heftrucks, waarmee handscanning overbodig wordt. Dat scheelt aanzienlijk in kosten, zo’n 20.000 euro.” Naast kosten speelt hier ook nog iets anders. Er komen namelijk steeds meer beperkingen op het hanteren van een handscanner op en vanaf een heftruck. In Australië mogen chauffeurs sinds enige tijd al niet meer scannen vanuit een heftruck vanwege veiligheidsredenen. De verwachting is dat meer landen zullen volgen. Met een oplossing zoals Zeelandia die gebruikt, zijn organisaties hier al op voorbereid.
Zebra wil een totaaloplossing bieden
Machine vision is weliswaar een (nieuwe) op zichzelf staande business unit, maar het is ook onderdeel van het grotere geheel van Zebra. Het wil niet als pure hardwareleverancier bekendstaan, maar als een aanbieder van geïntegreerde oplossingen te evolueren. “De kracht van Zebra is dat we alles kunnen doen,” benadrukt Naessens. “Niet alleen scanning, niet alleen machine vision. Zebra kan op meerdere fronten helpen om werk efficiënter te doen.” Daar speelt machine vision een belangrijke rol in, zoveel is duidelijk.