Post on 01-Jun-2020
INTRODUCCIÓN A LA VISIÓN ARTIFICIALUna guía para la automatización de procesos y mejorar la calidad
Introducción a la visión artificial 2
¿Qué es la visión artificial? ............................. 3
Beneficios de la visión artificial ...................... 5
Aplicaciones de visión artificial ...................... 6
Guiado ........................................................ 7
Identificación ............................................... 8
Medición ...................................................... 9
Inspección ................................................. 10
Componentes de un sistema de visión ..........................................................11
Iluminación ................................................ 13
Iluminacióndefondo .......................... 13
Iluminacióndeejedifusa .................... 13
Iluminaciónestructurada .................... 13
Iluminacióndireccional ....................... 14
Iluminaciónde campooscuro ................................ 14
Iluminaciónde campobrillante .............................. 14
Iluminacióndedomo .......................... 14
Iluminaciónestroboscópica ................ 14
Lentes ....................................................... 15
Sensordeimágenes ................................. 15
Procesamientodevisión ........................... 16
Comunicación ........................................... 16
Diferentes tipos de sistemas de visión artificial ........................................... 17
Sistemasdevisión1D .............................. 17
Sistemas2D .............................................. 18
Escaneodeáreavs. Escaneodelínea ................................ 19
Sistemas3D .............................................. 20
Plataformas de visión artificial ...................... 21
VisiónartificialbasadaenPC ................... 21
Controladoresdevisión ............................ 21
Sistemasdevisión independientes .......................................... 22
Sensoresdevisiónylectores decódigosdebarrasbasados encapturadeimágenes ........................... 22
Conclusión ..................................................... 23
TABLA DE CONTÉNIDO
Introducción a la visión artificial 3
QUÉ ES LA VISIÓN ARTIFICIALDeacuerdoconlaAsociacióndeImágenesAutomatizadas(AIA),porsussiglaseninglés,lavisiónartificialincluyetodaslasaplicacionesindustrialesynoindustrialesenlasqueunacombinacióndehardwareysoftwareproporcionaorientaciónadiversosdispositivos,pormediodelacapturayelprocesamientodeimágenes,paralaejecucióndesusfunciones.Aunquelavisiónartificialindustrialutilizamuchosdelosmismosalgoritmosyenfoquesacadémicosy/oeducativosparaaplicacionesdevisiónartificialacadémicas,educativas,gubernamentalesymilitares,laslimitacionessondiferentes.
Lossistemasdevisiónindustrialexigenunamayorsolidez,confiabilidadyestabilidadencomparaciónconunsistemadevisiónparausoacadémicoytípicamentecuestanmuchomenosqueaquellosutilizadoenaplicacionesgubernamentalesymilitares.Porlotanto,lavisiónartificialindustrialimplicacostobajo,precisiónaceptable,buenasolidez,altaconfiabilidad,excelentemecánica,asícomoestabilidaddetemperatura.
Lossistemasdevisiónartificialsebasanensensoresdigitalesprotegidosdentrodecámarasindustrialesconópticaespecializadaparaadquiririmágenes,demodoqueelhardwareyelsoftwaredelacomputadorapuedanprocesar,analizarymedirvariascaracterísticasparalatomadedecisiones.
Comoejemplo,considereunsistemadeinspeccióndeniveldellenadoenunacervecería(Figura1).Cadabotelladecervezapasaatravésdeunsensordeinspección,loqueactivaunsistemadevisiónparalanzarunaluzestroboscópicaytomarunafotodelabotella.Despuésdeadquirirlaimagenyalmacenarlaenlamemoria,elsoftwaredevisiónlaprocesayanalizaparaemitirunarespuestadeaprobaciónorechazodeacuerdoconelniveldellenadodelabotella.Sielsistemadetectaunabotellaincorrectamentellena(unfallo),mandaunaseñalaundesviadorquelarechazaylasepara.Unoperadorpuedeverlasbotellasrechazadasylasestadísticasdeprocesoenunapantalla.
Lossistemasdevisiónartificialtambiénpuedenrealizarmedicionesobjetivas,comodeterminarelagujerodeunabujíaoproporcionarinformacióndeubicaciónqueguíaaunrobotparaalinearlaspiezasenunprocesodemanufactura.LaFigura2muestraejemplosdecómolossistemasdevisiónartificialseutilizanparapasaronofiltrosdeaceite(derecha)ymedirelanchodeunapestañacentralenuncorchete(izquierda).
Introducción a la visión artificial 4
Monitoreo por visión Destello
Sensor
Filtro de aceite bueno (todoslosagujeros estánabiertos)
Filtro de aceite rechazado (algunosagujeros estánbloqueados)
37.255 mm
Figura 1.Ejemplodeinspeccióndelniveldellenadodebotella
Elsistemadeinspecciónenesteejemplopermitesolodosrespuestasposibles,quelocaracterizacomounsistemabinario:
1.Pasasielproductoesbueno.
2.Fallasielproductoesmalo.
Figura 2.
Lossistemasdevisiónartificialpuedenprocesarmedicioneseinspeccionesentiemporealenlalíneadeproducción, comoparaunsoportedemetal(izquierda)ofiltrosdeaceite(derecha).
Introducción a la visión artificial 5
BENEFICIOS DELA VISIÓN ARTIFICIALDondelavisiónhumanaesmejorparalainterpretacióncualitativadeunaescenacomplejanoestructurada,lavisiónartificialsedestacaenlamedicióncuantitativadeunaescenaestructurada,debidoasuvelocidad,precisiónyrepetibilidad.Porejemplo,enunalíneadeproducción,unsistemadevisiónartificialpuedeinspeccionarcientos,oinclusomiles,departesporminuto.Unsistemadevisiónartificialconstruidoalrededordelaresoluciónyópticadelacámaracorrectapuedefácilmenteinspeccionardetallesdeobjetosdemasiadopequeñosparaservistosporelojohumano.
Aleliminarelcontactofísicoentreunsistemadepruebaylaspiezasqueseestánprobando,lavisiónartificialprevieneeldañodelapiezayeliminaeltiempodemantenimientoyloscostosasociadosconeldesgastedeloscomponentesmecánicos.Lavisiónartificialbrindaseguridadadicionalybeneficiosoperacionalesalreducirlaparticipaciónhumanaenunprocesodefabricación.Además,previenelacontaminaciónhumanadelassalaslimpiasyprotegealostrabajadoresdeambientespeligrosos.
Machinevisionhelpsmeetstrategicgoals
La visión artificial ayuda a cumplir objetivos estratégicos
Meta estratégica Aplicaciones de visión artificial
Aumentarlacalidad Inspección,medición,calibraciónyverificación demontaje
Productividadaumentada Lastareasrepetitivasqueantesserealizabandeformamanualahoralasrealizaelsistemadevisiónartificial
Flexibilidaddeproducción Mediciónycalibración,guiadorobótico, verificaciónpreviadeoperación
Menortiempodeinactividaddelamáquinay menortiempodeconfiguración Cambiosprogramadosporadelantado
Informaciónmáscompletaycontroldeproceso másestricto
Lastareasmanualesahorapuedenproporcionar retroalimentacióndedatos
Menorescostosdeequipodecapital Agregarvisiónaunamáquinamejorasurendimiento,evitalaobsolescencia
Disminuircostosdeproducción Unsistemadevisiónvs.muchaspersonas,deteccióntempranadedefectosenelproceso
Reduccióndedesechos Inspección,mediciónycalibración
Controldeinventario ReconocimientoÓpticodeCaractereseidentificación
Disminuiralmacenamiento Sistemadevisiónvs.operador
Introducción a la visión artificial 6
VISIÓN ARTIFICIALAPLICACIONESTípicamenteelprimerpasoencualquieraplicacióndevisiónartificial,yasealaverificacióndelmontajemássimpleounamáscomplejade“bin-picking”robóticode3D,eslacoincidenciadepatronesparaencontrarelobjetoolacaracterísticadeinterésdentrodelcampodevisióndelacámara.Localizarelobjetodeinterésamenudodeterminaeléxitooelfracaso.Sielsoftwaredecoincidenciadepatronesnopuedeubicarconprecisiónlapiezadentrodelaimagen,entoncesnopuedeguiar,identificar,inspeccionar,contaromedirlapieza.Sibienencontrarunapiezasuenasimple,lasdiferenciasensuaparienciaenlosentornosdeproducciónrealespuedehaceresepasoextremadamentedesafiante(Figura3).Aunquelossistemasdevisiónestánentrenadosparareconocerobjetosopiezaspormediodecomparacióndepatrones,inclusoconlosprocesosmáscontroladosesposiblelavariabilidadenlaaparienciadelobjetoopieza(Figura4).
Paraalcanzarresultadosprecisos,confiablesyrepetibles,laherramientadelocalizacióndepiezasdebedeincluirlasuficienteinteligenciaparacompararrápidayprecisamentepatronesentrenadosconlosobjetosarevisar(comparacióndepatrones)quepasanenlalíneadeproducción.Laubicacióndelapiezaeselprimerpasocríticodelascuatrocategoríasprincipalesdeaplicacionesdevisiónartificial.Lascategoríassonguiado,identificación,calibración(gauging)einspección,quepuedenrecordarseporelacrónimo(GIGI).
Figura 3.
Loscambiosdeaparienciadebidoalailuminaciónpuedenhacerdifícillalocalizacióndelapieza.
Normal AmbosMás oscuro Más claro
IncompletoFondo Enfocado Sucio
Figura 4.
Lapresentaciónoacomododelobjetoopiezapuedehacerdifícillaubicacióndeéstos.
Normal
Más ancho
Más pequeño
Más ancho
Más grande
Distorsión lineal
Rotado
No lineal
Introducción a la visión artificial 7
GUIADO
Elguiadopuederealizarseporvariasrazones.Primero,lossistemasdevisiónartificialpuedenlocalizarlaposiciónyorientacióndeunapieza,compararlaconunatoleranciaespecificadaygarantizarqueestáenelángulocorrectoparaverificarelensamblajecorrecto.Acontinuación,sepuedeusarelguiadoparainformarlaubicaciónyorientacióndeunapieza,enunespaciode2Do3D,aunrobotocontroladordemáquina,loquepermitequeelrobotubiquelapiezaoquelamáquinapuedaalineardichapieza.Conlaguíadelavisiónartificialselograunamayorvelocidadyprecisiónquehacerlomanualmenteentareastalescomoordenarydesmontarpiezasdeunatarima,encontraryalinearpiezasparaensamblarconotroscomponentes,acomodarpiezasenunarepisadetrabajo,oquitarpiezasdeunabandeja. Laguíatambiénpuedeusarseparalaalineaciónconotrasherramientasdevisiónartificial.Estoesunamuypoderosacaracterísticadelavisiónartificialporquelaspiezassepuedenpresentaralacámaraenorientacionesdesconocidasdurantelaproducción.Ubicandolapiezayalineandolasotrasherramientasdevisión,esposiblelafijaciónautomáticadeestasherramientas.Estoinvolucra.Estoinvolucralocalizarlascaracterísticasclavedeunapiezaparapermitirelposicionamientoprecisodelapinza,blob,bordeuotrasherramientasdesoftwaredevisión.Esteenfoquepermitealosfabricantesconstruirmúltiplesproductosenlamismalíneadeproducciónyreducelanecesidaddecostosasherramientasparamantenerunamismaposicióndelaspiezasdurantesuinspección.
Aveces,elguiadorequiereunacoincidenciadepatronesgeométricos.Lasherramientasdecoincidenciadepatronesdebentolerargrandesvariacionesencontrasteeiluminación,asícomocambiosenlaescala,rotaciónyotrosfactorestodoeltiempomientrasencuentranlapiezademaneraconfiable.Estosedebeaquelainformacióndeubicaciónobtenidaporcoincidenciadepatronespermitelaalineacióndeotrasherramientasdesoftwaredevisiónartificial.
Figura 5a. Ejemplosdeimágenesusadasenelguiado.
Paquetes de salsa de tomate Tarjeta impresa de circuitos Codo de 90 grados
Introducción a la visión artificial 8
Figura 5b.Lacoincidenciadepatronespuedeserundesafío.
IDENTIFICACIÓN
Unsistemadevisiónartificialparaidentificaciónyreconocimientodepiezasleecódigosdebarras(1-D),códigosDatamatrix(2-D),demarcadodirectodepiezas(DPM)ycaracteresimpresosenpiezas,etiquetasypaquetes.Unsistemadereconocimientoópticodecaracteres(OCR)leecaracteresalfanuméricossinconocimientoprevio,mientrasquelaverificaciónópticadecaracter(OCV)confirmalapresenciadeunacadenadecaracteres.Adicionalmente,lossistemasdevisiónartificialpuedenidentificarlaspiezasubicandounpatrónúnicooidentificandoelementosbasadoencolor,formaotamaño.
EltérminoDPMserefiereauncódigoocadenadecaracteresmarcadosdirectamenteenunaparteopieza.Fabricantesdetodaslasindustrias,comúnmenteutilizanestatécnicaparaevitarerrores,loquepermiteestrategiasdecontención,monitoreodecontroldeprocesosymétricasdecontroldecalidad,asícomocuantificaráreasproblemáticasenunaplantacomoloscuellosdebotella.Latrazabilidadpormediodelmarcadodirectodepiezasmejoraelseguimientodelosactivosylaverificacióndelaautenticidaddelaspartes.Tambiénproporcionaunniveldeunidaddedatosqueimpulsaaunaasistenciatécnicasuperioryunagarantíadeserviciodereparaciónaldocumentarlagenealogíadelaspiezasenunsub-ensamblajequecomponeelproductoterminado.
Pieza correcta
Fuera de foco
Cambio de escala/Poca luz
Fondo confuso Rotación 180°
ObstrucciónPolaridad invertida
Introducción a la visión artificial 9
Loscódigosdebarrasconvencionaleshanganadounagranaceptaciónparaelpagominoristayelcontroldeinventario.Paralatrazabilidad,sinembargo,serequieremásdatosdelosquepuedencaberenuncódigoestándar.Paraaumentarlacapacidaddedatos,lasempresasdesarrollaronloscódigos2-D,comolosDataMatrix,quepuedenalmacenarmásinformación,incluyendoelfabricante,laidentificacióndelproducto,númerodelote,einclusounnúmerodeserieúnicoparacualquierproductoterminadovirtualmente.
MEDICIÓN
Unsistemadevisiónartificialparamedircalculaladistanciaentredosomáspuntosolocalizageométricamenteunobjetoydeterminasiestasdimensionescumplenconlasespecificaciones.Sielobjetonolascumple,elsistemadevisiónenvíaunaseñaldefallaalcontroladordelamáquina,queactivaunmecanismoderechazoqueexpulsaelobjetodelalínea.
Enlapráctica,unacámaraquesemontafijamentecapturaimágenesdelaspiezasamedidaquepasanporelcampodevisióndelacámarayelsistemausasoftwareparacalculardistanciasentrevariospuntosenlaimagen.Porquemuchossistemasdevisiónartificialpuedenmedirlascaracterísticasdeunobjetodentrode0.0254milímetros,éstosabordanunaseriedeaplicacionestradicionalmentemanejadaspormediciónmanual.
Figura 6.LastécnicasdeidentificaciónpuedenirdesdesimplesescaneosdecódigosdebarrashastaOCR.
Introducción a la visión artificial 10
INSPECCIÓN
Unsistemadevisiónartificialparainspeccióndetectadefectos,contaminantes,defectosfuncionalesyotrasirregularidadesenproductosmanufacturados.Losejemplosincluyeninspeccióndetabletasdemedicina,depantallasdedispositivosparaverificariconosoconfirmarlapresenciadepíxeles,odepantallastáctilesparamedirelniveldecontrastedeluzdefondo.Lavisiónartificialtambiénpuedeinspeccionarproductospararevisarqueesténcompletos,comoasegurarlacoincidenciaentreelproductoyelempaquecorrectosparalaindustriadealimentosyladefarmacéutica,asícomorevisarsellosdeseguridad,tapasyanillosenbotellas.
Figura 7. Lasaplicacionesdemediciónpuedenmedirtoleranciasdentrode0.0254milímetros.
Figura 8. Lossistemasdevisiónartificialpuedendetectardefectosofallasfuncionales.
Introducción a la visión artificial 11
COMPONENTES DE LA VISIÓN ARTIFICIALLosprincipalescomponentesdeunsistemadevisiónartificial(Figura9)incluyeniluminación,lentes,sensordeimagen,procesamientodevisiónycomunicaciones.Lailuminaciónesparalapiezaquesevainspeccionar,ypermitequesuscaracterísticassedestaquenparaquepuedansercaptadasclaramenteporlacámara.Ellentecapturalaimagenylapresentaalsensorenformadeluz.Elsensorenunacámaradevisiónartificialconvierteestaluzenunaimagendigitalqueluegoseenvíaalprocesadorparaanálisis.
Elprocesamientodelavisiónconsisteenalgoritmosquerevisanlaimagenyextraeninformación,ejecutanlainspecciónnecesariaytomanunadecisión.Finalmente,lacomunicaciónnormalmenteserealizamedianteseñalesdeE/Sdiscretasodatosenviadosatravésdeunpuertoserieaundispositivoqueestáregistrandoinformaciónousándola.
Lamayoríadeloscomponentesdelhardwaredevisiónartificial,comomódulosdeiluminación,sensoresyprocesadores,estándisponiblescomercialmentealmomento(COTS,porsussiglaseninglés).LossistemasdevisiónartificialpuedenensamblarsedesdeCOTS,ocomprarsecomounsistemaintegradocontodosloscomponentesenunsolodispositivo.
Lassiguientespáginasenumeranlosdiversoscomponentesclavedeunsistemadevisiónartificialqueincluyen:iluminación,lentes,sensordevisión,procesadordeimágenes,procesamientodevisiónycomunicaciones,entreotros.
Introducción a la visión artificial 12
Figura 9. Componentesprincipalesdeunsistemadevisiónartificial.
Sistema de visión
Fuente de luz
Monitor
Cámara
Lente
Sensor de imagen
Piezas inspeccionadas
Entrada/Salida
•Serial •Paralela •ISA,PCI,VMEbus
Dispositivo de señalamiento operacional
•Pantallatáctil •Ratónsimple •Ratóntrackball
Introducción a la visión artificial 13
ILUMINACIÓN
Lailuminaciónesunadelasclavesdeléxitoenlosresultadosdelavisiónartificial.Lossistemasdevisiónartificialcreanimágenesanalizandolaluzreflejadadeunobjeto,noanalizandoelobjetomismo.Unatécnicadeiluminaciónimplicaunafuentedeluzysuubicaciónconrespectoalapiezayalacámara.Unatécnicadeiluminaciónparticularpuederesaltarunaimagenasícomonegaralgunascaracterísticasydestacarotras,alsiluetarunapiezaseoscurecendetallesdelasuperficieyestopermitelamedicióndesusbordes,porejemplo.
Iluminación de fondoLailuminacióntraseradestacaelcontornodeunobjetoyesindicadaparaaplicacionesenqueserequieremedirunbordeexterno.Lailuminacióndefondoayudaadetectarformasyhacemedicionesdimensionalesmásconfiables.
Iluminación difusa axialLailuminacióndifusaaxialjuntalaluzenelcaminoópticodesdeelcostado(coaxialmente).Unespejosemitransparenteiluminadodesdeunladoarrojaluzhaciaabajodondeestalapiezaainspeccionar.Lapiezareflejalaluzdevueltaalacámaraatravésdelespejoloqueresultaenunaimagenmuyiluminadadeformaparejayhomogénea.
Luz estructuradaLaluzestructuradaeslaproyeccióndeunpatróndeluz(plano,encuadrículaoconformamáscompleja)enunánguloconocidosobreunobjeto.Puedesermuyútilparaproporcionarcontrasteindependienteeninspeccionesdesuperficie,paraadquiririnformacióndimensionalycalcularelvolumen.
Introducción a la visión artificial 14
Iluminación de campo oscuroLailuminacióndireccionalrevelaconmayorfacilidadlosdefectosenunasuperficieyademáscuentaconiluminacióndecampooscuroydecampoclaro.Lailuminacióndecampooscurogeneralmenteespreferibleparaaplicacionesdebajocontraste.Conestailuminación,laluzespecularsereflejalejosdelacámaraylaluzdifusasereflejadesdelatexturadelasuperficiemientrasloscambiosdeelevaciónsereflejanenlacámara.
Iluminación de campo brillanteIluminaciónidealparaaplicacionesdealtocontraste.Sinembargo,siseusaaltamentedireccional,lasfuentesdeluzcomoelsodioaaltapresiónyelhalógenodecuarzopuedenproducirsombrasy,engeneral,noproporcionanunailuminaciónconstanteentodoelcampodevista.Enconsecuencia,lospuntoscalientesylosreflejosespecularessobresuperficiesbrillantesoreflejantespuedenrequerirdeunafuentedeluzmásdifusaparaproporcionariluminaciónuniforme.
Iluminación de domo difusaEstailuminaciónbrindalaluzmásuniformedelascaracterísticasdeinterésypuedeesconderirregularidadesquenosondeinterésquepuedenserconfusasparalaescena.
Iluminación estroboscópicaLailuminaciónestroboscópicaseutilizaenaplicacionesdealtavelocidadparacongelarobjetosenmovimientoparasuexamen.Usarunaluzestroboscópicatambiénayudaaevitarlaborrosidad.
Paramásinformaciónsobretécnicasdeiluminación,porfavordescarguelaGuíadeCognex“Cómoelegirlailuminaciónadecuadaparalasaplicacionesdevisiónartificial”disponibleencognex.com/lightingexpertguide
Introducción a la visión artificial 15
LENTES
Ellentecapturalaimagenylaentregaalsensordeimagenenlacámara.Loslentesvaríanencalidadópticayprecio,ellenteutilizadodeterminalacalidadyresolucióndelaimagencapturadaLamayoríadelascámarasdelossistemasdevisiónofrecendostiposprincipalesdelentes:lentesintercambiablesylentesfijos.LoslentesintercambiablessontípicamentedemontajeenComontajeCS.Lacombinacióncorrectadellenteylaextensiónadquirirálaimagenmejorposible.Unlentefijocomopartedeunsistemadevisiónindependientetípicamenteutilizaelenfoqueautomático,quepodríaserunlenteajustadomecánicamenteounlentelíquidoqueenfocaautomáticamente.Loslentesdeautoenfoquegeneralmentetienenuncampodevisiónfijoaunadistanciadeterminada.
SENSOR DE IMAGEN
Lacapacidaddelacámaraparacapturarunaimagencorrectamenteiluminadadelobjetoinspeccionadonosolodependedelalente,sinotambiéndelsensordeimagendentrodelacámara.Estossensoresgeneralmenteusanundispositivodecargaacoplada(CCD)ounsemiconductorcomplementariodeóxidometálico(CMOS)paraconvertirlaluz(fotones)enseñaleseléctricas(electrones).Básicamente,eltrabajodelsensordeimagenescapturarlaluzyconvertirlaenunaruidodeimagendigital,sensibilidadyrangodinámico.Laimagenesunacoleccióndepíxeles.Laluzbajaproducepíxelesoscuros,mientrasquelaluzbrillantecreapíxelesmásbrillantes.Esimportanteasegurarquelacámaratengalaresolucióndelsensorcorrectaparalaaplicación.Cuantomayorsealaresolución,másdetallestendráunaimagen,ymásprecisaslasmedicionesserán.Eltamañodelapieza,lastoleranciasdeinspecciónyotrosparámetrosdictaránlaresoluciónrequerida.
Paramásinformaciónsobrelentes,descarguelaGuíadeCognex“Usodelaópticapara optimizarsuaplicacióndevisiónartificial”disponibleencognex.com/lensexpertguide
Paramásinformaciónsobrelaresolucióndelsensor,descarguelaGuíadeCognex“Usodelaóptica paraoptimizarsuaplicacióndevisiónartificial”disponibleen cognex.com/lensexpertguide
Introducción a la visión artificial 16
PROCESAMIENTO DE VISIÓN
ElprocesamientoeselmecanismoparaextraerinformacióndeunaimagendigitalypuedetenerlugarexternamenteenunsistemabasadoenPC,ointernamenteenunsistemadevisión.Elprocesamientoserealizaporsoftwareyconstadevariospasos.Primero,unaimagenseadquieredesdeelsensor.Enalgunoscasos,esposiblequeserequieraunprocesamientoprevioparaoptimizarlaimagenyasegurarquetodaslascaracterísticasnecesariassedestacan.Luego,elsoftwarelocalizalascaracterísticasespecíficas,ejecutamedicionesylascomparaconlaespecificación.Finalmente,setomaunadecisión ysecomunicanlosresultados.
Sibienmuchosdeloscomponentesfísicosdeunsistemadevisiónartificial(comolailuminación)ofrecenespecificacionescomparables,losalgoritmosdelsistemadevisiónlosseparanydebenenlistarloscomponentesclaveaevaluarcuandocomparanlassoluciones.Dependiendodelsistemaoaplicaciónespecífica,elsoftwaredevisiónconfiguralosparámetrosdelacámara,tomaladecisióndeaprobar-rechazar,secomunicaconlareddelafábricaydasoportealdesarrollodeHMI(HumanMachineInterface).
COMUNICACIONES
Dadoquelossistemasdevisiónamenudousanunavariedaddecomponentesdefáciladquisición,éstosdebencoordinarseyconectarseaotroselementosdelequipodeformarápidayfácil.TípicamenteestoeshechoporunaseñaldeE/Sdiscretaopordatosenviadosatravésdeunpuertoserialaundispositivoqueestáregistrandoinformaciónousándola.LospuntosdeE/Sdiscretossepuedenconectarauncontroladorlógicoprogramable(PLC),queusaráesainformaciónparacontrolarunaceldadetrabajoounindicadorcomounaluzodirectamenteaunsolenoidequepodríautilizarseparaactivarunmecanismoderechazo. LacomunicacióndedatosporunaconexiónserialpuedeserenlaformadeunasalidaconvencionalRS-232odeEthernet.AlgunossistemasempleanunprotocoloindustrialdenivelsuperiorcomoEthernet/IP,quepuedeestarconectadoaundispositivocomounmonitoruotrainterfazdeoperadorparaproporcionarunainterfazespecíficaparalaaplicaciónconsuconvenientemonitoreoycontrol.
ParamásinformaciónsobrecomunicacionesyE/S,descarguelanotatécnicadeCognex“Obtengael controldesussistemasdevisióneID”disponibleen cognex.com/getcontroltechnote
Introducción a la visión artificial 17
DIFERENTES TIPOS DE SISTEMAS DE VISIÓN ARTIFICIAL
SISTEMAS DE VISIÓN 1D
Lavisión1Danalizaunaseñaldigital,unalíneaalavezenlugardeverunaimagencompletaunaúnicavez,comolaevaluacióndeladiferenciaentreelgrupomásrecientede10líneasadquiridasyotrogrupomenosreciente.Estatécnicacomúnmentedetectayclasificadefectosenmaterialesfabricadosenunprocesocontinuo,comopapel,metales,plásticosyotrosartículosdehojaorollonotejidos,comosemuestraenlaFigura10.
Entérminosgenerales,hay3categoríasdesistemasdevisiónartificial:1D,2Dy3D.
Figura 10. Lossistemasdevisión1Descaneanunalíneaalavezmientraselprocesoavanza. Enelejemplo,sedetectaundefectoenlahoja.
Introducción a la visión artificial 18
Figura 11.
Lossistemasdevisión2Dpuedenproducirimágenescondiferentesresoluciones.
Figura 12.
Lastécnicasdeescaneodelíneaconstruyenlaimagenen2D,unalíneaalavez.
SISTEMAS DE VISIÓN 2D
Lascámarasdeinspecciónmáscomunesrealizanescaneosdeáreaqueimplicancapturaren2Dimágenesinstantáneasenvariasresoluciones,comosemuestraenlaFigura11.Otrotipodevisiónartificialdeescaneolinealen2Dconstruyeunaimagenlíneaporlínea,comosemuestraenlaFigura12.
Iluminación lineal
Movimiento de la banda
Eje del codificador
In-Sight 5000
Línea adquirida Imagen construida
Introducción a la visión artificial 19
Figura 13. Lascámarasdeescaneodelíneapueden(a.)Desenvolverobjetoscilíndricosparasuinspección, (b.)Agregarvisiónaentornosconrestriccionesdeespacio,(c.)Cumplirconlosrequisitosdeinspecciónde altaresolución(d.)Inspeccionarobjetosenmovimientocontinuo.
a. b.
c. d.
ESCANEO DE ÁREA VS. ESCANEO DE LÍNEA
Enciertasaplicaciones,lossistemasdeescaneoenlíneatienenventajasespecíficassobrelossistemasdeescaneodeárea.Porejemplo,lainspeccióndepiezascilíndricasoredondaspuederequerirmúltiplescámarasdeescaneodeáreaparacubrirtodalasuperficiedelapieza.Sinembargo,rotandolapiezaenfrentedeunacámaradeescaneodeunasolalíneasecapturatodalasuperficiealdesenvolverlaimagen.Lossistemasdeescaneolinealcabenmásfácilmenteenespaciosreducidos,porejemplo,cuandolacámaradebeveratravésdelosrodillosdeunabandatransportadoraparaverlaparteinferiordeunapieza.Lossistemasdeescaneodelíneageneralmentepuedenproporcionarunaresoluciónmuchomásaltaquelascámarastradicionales.Dadoquelossistemasdeescaneolinealrequierendepiezasenmovimientoparaconstruirlaimagen,amenudosonadecuadosparainspeccionarproductosenmovimientocontinuo.
Introducción a la visión artificial 20
Porelcontrario,lasaplicacionesdesensoreslásercondesplazamiento3Dsuelenincluirinspeccióndesuperficiesinspecciónymedicióndevolumen,produciendoresultadosen3Dcontansolounasolacámara.Unmapadealturaesgeneradoporeldesplazamientodelreflejodelaubicacióndellásersobreunobjeto.Elobjetoolacámaradebenmoverseparaescaneartodoelproducto,locualessimilaralescaneodelínea.Conunlásercalibrado,lossensoresdedesplazamientopuedenmedirparámetroscomolaalturadelasuperficieylaplanitudconunaprecisióndentrode20μm.LaFigura15muestraunsensorcondesplazamientodeláser3Dqueinspeccionalassuperficiedeunabalatadefrenoparadetectardefectos.
Figura 14.
Lossistemasdevisión3Dgeneralmenteemplean cámarasmúltiples.
Figura 15.
Sistemadeinspección3Dconunasolacámara.
SISTEMAS 3D
Lossistemasdevisiónartificial3Dgeneralmentecomprendencámarasmúltiplesounoomássensoreslásercondesplazamiento.Lavisión3Dmulti-cámaraenaplicacionesdeguíaconrobotproporcionaalrobotinformaciónsobrelaorientacióndelapieza.Estossistemasinvolucranmúltiplescámarasmontadasendiferenteslugaresyuna“triangulación”sobreunaposiciónobjetivaenunespaciode3-D.
Introducción a la visión artificial 21
PLATAFORMAS PARA VISIÓN ARTIFICIALLaimplementacióndelavisiónartificialesposiblepormediodevariasplataformasfísicastalescomolabasadaensistemasdePC,porcontroladoresdevisióndiseñadosparaaplicacionesde3Dy2Ddemulti-cámara.Tambiénlavisiónartificialpuedeimplementarseporsistemasdevisiónautónomos,sensoresdevisiónsimplesylectoresdecódigodebarrasbasadosenimágenes.Elegirlaplataformacorrectadevisiónartificialgeneralmentedependedelosrequisitosdelaaplicaciónasícomoelentornodedesarrollo,lacapacidad,laarquitecturayelcosto.
VISIÓN ARTIFICIAL BASADA EN PC
LossistemasbasadosenPCseconectanfácilmenteconcámarasdeconexióndirectaocontableroselectrónicosysoncompatiblesconunsoftwaredeaplicacióndevisiónartificial.Además,lasPCofrecenunagrancantidaddeopcionesdedesarrollodelenguajedeprogramacióncompatiblecomoVisualC/C++,VisualBasicyJava,yotrosentornosdeprogramaciónparagráficos.Sinembargo,eldesarrollotiendeaserlargoycomplicadoporlogeneral,yselimitaainstalacionesgrandesqueapelanprincipalmenteausuariosyprogramadoresdevisiónartificialavanzados.
CONTROLADORES DE VISIÓN
LoscontroladoresdevisiónofrecentodalapotenciayflexibilidaddeunsistemabasadoenPC,perosonmáscapacesdesoportarlosrigurososentornosdeunafábrica.Estoscontroladorespermitenunaconfiguraciónmássencilladeaplicaciones3Dy2Ddemulticámaraparatareaspuntualesdondehayunacantidadrazonabledetiempoydinerodisponibleparaeldesarrollo.Estopermitequelasaplicacionesmássofisticadasseconfigurendeunamaneramuyrentable.
Introducción a la visión artificial 22
SISTEMAS DE VISIÓN AUTÓNOMOS
Lossistemasdevisiónindependientessonrentablesypuedenserconfiguradosrápidoyfácilmente.Estossistemasvienencompletosconunsensordecámara,procesadorycomunicaciones.Algunostambiénintegraniluminaciónyautoenfoque.Enmuchoscasosestossistemassoncompactosylosuficientementeeconómicoscomoparainstalarlosentodalafábrica.Medianteelusodesistemasdevisiónindependientesenpuntosclavedelproceso,losdefectossepuedendetectarantesenelprocesodefabricaciónylosproblemasdelequipossepuedenidentificarmásrápidamente.LamayoríaofrececomunicacionesEthernetintegradas,loquepermitealosusuariosnosolodistribuirlavisiónalolargodelproceso,sinounirdosomássistemasenunareddevisiónescalableenlaqueseintercambiandatosentresistemasyesadministradaporunanfitrión.Unareddesistemasdevisióntambiénsepuedevincularfácilmentealasredesdelasfábricasyempresas,permitiendoquecualquierestacióndetrabajoconcapacidadTCP/IPpuedamandardeformaremotaresultadosdevisióncomoimágenes,datosestadísticosyotrainformación.Estossistemasofrecenentornosintuitivosqueproporcionanunaguíadeconfiguraciónfácilytambiénlaopciónparaunaprogramaciónylenguajeavanzadosparaunmayorcontroldelaconfiguracióndelsistemaydelmanejodedatosdelaaplicacióndevisión.
SENSORES DE VISIÓN Y LECTORES DE CÓDIGOS DE BARRAS BASADOS EN IMÁGENES
Lossensoresdevisiónyloslectoresdecódigosdebarrasbasadosenimágenesnorequierenprogramacióngeneralmenteyproporcionaninterfacesfácilesdeusar.Lamayoríaseintegrafácilmenteconcualquiermáquinaparaproporcionarinspeccionesdepuntoúnicoconprocesamientodedicado.CuentanconlaopcióndecomunicaciónEthernetparatrabajarenredentodalafábrica.
Introducción a la visión artificial 23
CONCLUSIÓNLavisiónartificialeslaextracciónautomáticadeinformacióndeimágenesdigitalesparaelprocesoocontroldecalidad.Lamayoríadelosfabricantesutilizanlavisiónartificialenlugardeinspectoreshumanosporqueesmásadecuadoparatareasdeinspecciónrepetitivas.Esmasrápido,másobjetivo,ytrabajacontinuamente.Lavisiónartificialpuedeinspeccionarcientosoinclusomilesdepiezasporminutoyproporcionaresultadosdeinspeccióndemaneramásconsistenteyconfiablelas24horasaldía,los7díasalasemana.
Lamedición,elconteo,laubicaciónyladecodificaciónsonalgunasdelasmáscomunesaplicacionesparavisiónartificialenlafabricacióndehoy.Alreducirlosdefectos,aumentarelrendimiento,facilitandoelcumplimientodelasnormasasícomoelseguimientodepiezasconvisiónartificial,losfabricantespuedenahorrarcostosyaumentarlarentabilidad.
Paramásinformaciónsobrecómolavisiónartificialpuedeayudarasuorganizaciónareducireldesperdicio,minimizareltiempodeinactividadymejorarlosprocesosdeproducción,contacteaCognex
Ovisiteestosrecursosenlíneaparamásinformación:• VisionartificialdeCognex• SistemasdevisióndeCognex• SensoresdevisióndeCognex• Vision3DdeCognex• LectoresdecódigosdebarrasindustrialesdeCognex
Introducción a la visión artificial 24Conclusion 24
© Copyright 2018, Cognex Corporation. Toda la información en este documento está sujeta a cambios sin previo aviso. Cognex, PatMax, 1DMax, In-Sight, EasyBuilder, DataMan, VisionView, SensorView, Checker y VisionPro son marcas registradas y OCRMax, el logotipo de Cognex, Cognex Connect, Cognex Designer y PatMax RedLine son marcas comerciales de Cognex Corporation. Todas las demás marcas comerciales son propiedad de sus respectivos dueños. Impreso en los EE. UU. Iluminado. No. IMVWP-2018-0331-ES
AméricasAméricas +1 508 650 3000
EuropaAustria +49 721 6639 393Bélgica +31 403 05 00 43Francia +33 1 4777 1551Alemania +49 721 6639 393 Hungría +36 1 501 0650Irlanda +0808 168 3001Italia +39 02 6747 1200
Países Bajos +31 403 05 00 43Polonia +48 71 776 07 52España +34 93 445 67 78 Suecia +46 21 14 55 88Suiza +49 721 6639 393 Turquía +90 212 306 3120Reino Unido +0808 168 3001
AsiaChina +86 21 5050 9922India +9120 4014 7840Japón +81 3 5977 5400Corea +82 2 539 9047Singapur +65 632 55 700Taiwan +886 3 578 0060
www.cognex.com
Sede central One Vision Drive Natick, MA 01760 USA Tel: +1 508 650 3000 Fax: +1 508 650 3344
Compañíasdetodoelmundoconfíanenlossistemasdevisióneidentificación deCognexparaoptimizarlacalidad,bajarloscostosycontrolarlatrazabilidad..
VISIÓN PARA CADA INDUSTRIALossistemasdevisióndeCognexrealizaninspeccionesal100%,garantizanlacalidaddelasmarcasymejoranlosprocesosdeproducción.Conmásdeunmillóndesistemasinstaladosentodoelmundo,lossistemasdevisiónartificialdeCognexsonimplementadosencasicualquierindustriayutilizadosporlamayoríadelosfabricantesprincipales.
Los procesos de fabricaciónpara construir casi todoslos sistemas y componentesde un automóvil se han vistobeneficiados a partir del usode la visión artificial.
AutomotrizLos robots con visión artificial implementada facilitan un ensamblaje final de escala para teléfonos móviles, tabletas y dispositivos de bolsillo. La tecnología de visión de Cognex permite la fabricación de pantallas táctiles de alta precisión e inspección de calidad en 3D.
Dispositivos móviles
Mejora la producción ylas operaciones de empaquetadocon adquisición de imágenes aalta velocidad, herramientas decolor avanzadas y sistemas deinspección en 3D.
Productos de consumo
Las aplicaciones de alimentosy bebidas requieren una visiónque pueda trabajar con precisióny rapidez, para mantenerse alnivel de las líneas de producciónmás intensas.
Alimentos y bebidas
La inspección de calidad es críticapara el éxito. La responsabilidad porproductos defectuosos, la calidadinconsistente, los cambios rápidosen costos y las normas pendientespresentan desafíos a los fabricantesde dispositivos médicos.
Dispositivos médicos
La necesidad de cumplir conla seguridad del pacientey los requisitos de trazabilidades imperativa. La visión artificialayuda a alcanzar los objetivosde cumplimiento.
Farmacéutica
La visión de Cognex ofrece la alineación sub-pixel precisa y la identificación, que es esencial, para cada paso del proceso de fabricación de semiconductores, a pesar delos desafíos geométricos y efectosdel proceso cada vez más exigentes.
SemiconductoresLa visión artificial ofrece el alineamiento de alta velocidad y la trazabilidad para el montaje de dispositivos electrónicos, incluso en los componentes en miniaturay los circuitos flexibles más nuevos.
Electrónica