Introduccióna la visiónartificial...11 | © 2014 Cognex Corporation Beneficios de la...
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Introducción a la visión artificial
Daniel RamírezSenior Sales Engineer – México
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Agenda
¿Qué es la visión artificial?
¿Por qué usar visión artificial?
Aplicaciones de visión artificial
Tipos de sistemas de visión artificial
Términos de visión artificial
Componentes de los sistemas de visión
Mejorando el desempeño de los sistemas de visión
Resumen
Preguntas y respuestas
¿Qué es la visión artificial?
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Un concepto simple
Definición formal: La visión artificial es el uso de dispositivos para la detección sin contacto óptico para recibir automáticamente e interpretar una imagen de una escena real con el fin de obtener información y/o controlar máquinas o procesos.
‐ Sociedad de ingenieros de manufacturao, más simple:La extracción automática de información de imágenes digitales para el control de procesos o la inspección de productos manufacturados.
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Evolución de la visión artificial
Proprietary Box EmbeddedBoards
VisiónModular
Lectores de códigos
Sensoresde visión
1982 Today
Sensores 3D con desplazamiento
Visión por PC
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Ejemplos simples
Los sistemas de visión analizan imágenes Después realizan decisiones y/o dan resultados numéricos acerca de cada imagen capturada.
La pestaña de este freno mide37.255 mm de ancho
Filtro de aceitebueno – todoslos agujeros
están abiertos
Filtro de aceiterechazado–
algunosagujeros están
bloqueados
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Análisis de imágenes
El propósito principal de la visión artificial es el análisis de imágenes
Imagen
Decisión
Respuesta
Ubicación
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¿ Donde se utiliza la visión artificial?
Automotive Industry
Graphic Arts/ Packaging
Consumer Products
SemiconductorIndustry
Shipping/Transportation
Electronics/ComputerIndustry
Medical/Pharmaceutical
Food PackagingIndustry
¿Por qué usar la visión artificial?
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Un papel fundamental en el logro de objetivos
Líneas de producción de alta velocidad
Ambientes de cuartos limpios
Ambientes peligrosos
Inspección microscópica
Control de procesos de Closed‐loop
Guiado de robots
Mediciones precisas sin contacto
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Beneficios de la visión artificial
Objetivo estratégico Aplicaciones de visión artificialAumentar la calidad Inspección, medición, calibración y verificación
de montajeIncrementar la productividad Las tareas repetitivas anteriormente realizadas
manualmente se hacen ahora por sistemas de visión
Producción flexible Medición y verificación / guiado robótico / verificación previa de la operación
Menor tiempo de inactividad de la línea y reducción del tiempo de configuración del equipo
Cambios programados con anticipación
Información más completa y control de procesos más estricto
Las tareas manuales pueden ahora proporcionar retroalimentación de datos informáticos
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Beneficios de la visión artificial
Objetivo estratégico Aplicaciones de visión artificialCostos de capital de equipomás bajos
Agregar visión a una máquina mejora su rendimiento, evita la obsolescencia
Costos de producción más bajos
Un sistema de visión vs. muchas personas / detección temprana de defectos en el proceso
Reducción de tasadesperdicio
Inspección, medición y calibración
Control de inventario OCR e IdentificaciónRedución de espacio en la fábrica
Sistema de visión vs. operador
Aplicaciones de visión artificial
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Piensa: GIGI
Guiado Inspección “Gauging” Identificación
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Guiado
Determina la posición de partes (x, y) y el ángulo Automatiza el manejo de partes: Alineado & colocación Recolección 2D & 3D Elimina la necesidad de fixturing & mejora la flexibilidad robótica
Indexación por visión Localiza al menos una característica de una piezacon el propósito de calcular la posición (x, y) y la rotación de la pieza para luego implementar otrasherramientas de visión
* El primer paso en cada aplicación de visión es encontrar la pieza o características de interés
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Pieza correcta
Fuera de enfoque
Rotación de 180°
Polaridad invertida Obstrucción
Cambio de escalaIluminación dim
Fondo confuso
Coincidencia de patrones geométricos
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Desafíos en la localización de piezas
Cambios de apariencia
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Desafíos en la localización de piezas
Presentación / Efectos de distorsión
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Inspección
Categoría amplia de aplicaciones de visión:Ubicación correcta Orientación Inclinación
Calidad Detección de defectos Inspección de superficies Contaminantes
Terminado Nivel de llenado Característica presente Conteo Verificación de ensamble
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Medición
Dimensiones precisas Metrología automatizada y registro de datos
Tolerancias seguras Diametros, huecos, orificios, etc.
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Identificación
Lectura de códigos Códigos de barras 1D & 2D Etiquetas & códigos DPM
Lectura de cáracteres OCR/OCV
Reconocimiento de objetos Basado en color, forma o tamaño
Tipos de sistemas de visión artificial
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Visión artificial 1D
100% continuous web inspection and classification• Usa cámaras de escaneadolineal• Materiales inspeccionados :
• Metales• No tejidos• Plásticos• Papel
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Visión artificial 2D – escaneo de área
480
768
2448
640 1024 2448
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Visión artificial 2‐D – escaneo lineal
Built Image
Line AcquiredIn-Sight
5604
Line Light
Conveyor Belt
Movement
Encoder Shaft
La imagen es construída línea por líneaEl movimiento es necesarioRequiere un encoder para rastrear el movimientoTiempo de exposición corto
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Cuatro razones para usar el escaneo lineal
1. Inspección de objetos cilíndricos
2. Añadir la visión a entornos con restricciones de espacio
3. Cumplir con los requisitos de inspección de alta resolución
4. Inspeccionar objetos en movimiento continuo
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Visión artificial 3D
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Escaneo lineal vs. Vision artificial 1‐D
Componentes para los sistemas de visión
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Partes clave de un sistema de visión artificial
POWER
A-B ALLEN- BRADLEY
I NPUT
1
0
2
3
4
5
6
7
SLC 5/04 CPU
RUN
FLT
BAT
FORC
DH+
RS232
RUN REMPROG
I NPUT
1
0
2
3
4
5
6
7
O UTPUT
1
0
2
3
4
5
6
7
Monitor
Entradas/salidas: switches, PLCs, robots, luces
Fuente de luz
Sistema de visión
Software de visión
E/S Comm.
CámaraLentes
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Poniendo todo junto
Cámara
Monitor
Dispositivo operador(Trackball, Mouse, Touchscreen)
Piezas
Fuente de luz
Sistema de visión
Salida:•Serial •Parallel•ISA, PCI, VME busEntrada:
•Serial •Parallel•ISA, PCI, VME bus
Lentes
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¿Cómo funciona el sistema?
3. La luz estroboscópica esdisparada para iluminar la parte
2. Un sensor detecta la pieza y envía un disparo (trigger) al sistema de visión
1. La pieza llega a la estaciónde inspección
4. El sistema de visión adquiere la imagen del sensor
5. Los algoritmos del software se ejecutan en el sistema de visiónque realiza el procesamiento y/o análisis de la imagen adquirida
6. El sistema de visión envía la señal a lo largo de una línea de salida discreta que activa un desviador si la pieza está mal
7. El operador puede ver las piezas rechazadas y las estadísticas actuales sobre la pantalla, y retirar el sistema fuera de línea si es necesario .
FAIL!
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Algoritmos de la visión artificial
Transforme los números crudos en características útiles de alto nivel
– Números crudos convertidos en bordes, colores, caracteres, y otras características
… Luego tome decisiones– Devuelva respuestas tales como la posición, la similitud, la distancia, la presencia, la calidad
¡Todo esto de decenas a cientos de milisegundos!
Términos de visión artificial
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Definiciones relacionadas a la visión
Campo de vista –Field of view (FOV) El área que puede ser vista por el sistema de visión. El campo de visión depende de lente del sistema y de la distancia de trabajo entre el objeto y la cámara
5” x 7”
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Campo de visión
¿Qué es el campo de visión?3”
4”
8”
15”
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Distancia de trabajo y resolución
Distancia de trabajo ‐Working Distance (WD) Es la distancia desde el frentedel lente a la pieza
Resolución La mínima dimensión del objeto bajo inspección. 10”
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La distancia de trabajo y el campo de visión están relacionados entre sí
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Profundidad de campo
Profundidad de campo (DOF) Es la distancia enfrente y detrás del objeto que se encuentra enenfoque.
3”
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¿Diferentes lentes … misma imagen?
Iluminación Profundidad de campo Distancia de trabajo Velocidad de línea Tiempo de exposición Apertura Presupuesto
Mejorando el rendimiento del sistemade visión
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Técnicas de iluminación
4
Campo claro
Campo oscuroIluminación de fondo
Domo difuso
Axial Difusa
La luz puede ser estructurada de diferentes maneras. El ángulo y la dirección de la luz determinan cómo la marca y el espacio es visto por la cámara.
Estructurada
Para conocer más sobre la elecciónde la iluminación adecuada ir a Cognex.com > Recursos > Documentos y Artículos
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Óptica
Para conocer más sobre elegir la óptica correcta ir a Cognex.com > Recursos > Seminarios bajodemanda
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Filtros ‐ técnicas
Control de la calidad y cantidad de luz
Bloqueo de frecuencias de iluminación no deseadas
Pasar solamente la entrada de iluminación usada para la inspección
Incrementa el contrastey la resolución
Para más información sobre filtros de luz, ir a Cognex.com> Recursos> Seminarios en línea
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Herramientas de pre‐procesamiento de imágenes
Para más información sobre el pre‐procesamiento, de imágenes ir a Cognex.com> Recursos> Seminarios en línea
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Resumen
• Hacer mejores productos, más rápido y con menores costos• Guiado, inspección, medición e identificación son las aplicaciones clave • Los componentes clave son, lentes, cámara, ilumi‐nación, software de visión y conectividad • Aprender más acerca de la óptica, la iluminación, los filtros y el pre‐procesamiento de imágenes para mejorar el rendimiento del sistema •No hacerlo solo ... ¡obtener ayuda de expertos!
¿Preguntas?