Nuevas oportunidades de la visión artificial en máquinas

Dos artículos hemos leído recientemente sobre la cada vez más utilizada tecnología de la visión artificial. El primero, publicado en engineerlive, y el segundo publicado en Design Engineer, en su número de abril de 2008. En ambos se habla de los nuevos avances de esta tecnología, los cuales sintetizamos en este post. Hace veinte años, revelar un carrete de diapositivas costaba mil pesetas, y el propio carrete otras mil. Pero desde 2003, la introducción de las cámaras digitales en el mundo amateur ha supuesto que la fotografía se popularice a niveles impensables. También han llegado recientemente los teléfonos móviles con cámaras integradas, algo impensable hace muy poco tiempo. Estos avances en el mundo de la imagen nos pueden dar una idea de los que paralelamente han tenido lugar en el mundo de la visión artificial; que nos hacen plantearnos por qué esta tecnología tan amiga de la productividad, no está todavía omnipresente en la industria. Sólo hay una respuesta: carencias en ingeniería aplicada a los procesos de fabricación. La visión artificial se emplea, y puede emplearse, en una gran variedad de ambientes fabriles; y su utilidad es la inspección, la captura de datos y las tareas de control de procesos. La visión artificial trabaja de manera permanente, manda los datos a las unidades de almacenamiento; permite su procesado con software; y facilita la obtención de todo tipo de informes que nos ayudarán a saber en qué puntos de la fábrica estamos perdiendo capacidad de producción. También se han popularizado las cámaras “Smart”, las cuales incorporan un sencillo hardware y software para procesar imágenes y permiten que la cámara sea utilizada como sensor, con una señal de salida que puede ser utilizada como entrada en un PLC, un PAC, un monitor basado en PC, o un sistema de control. Como está ocurriendo en todos los campos de la tecnología, los fabricantes compiten por ofrecernos productos de gran funcionalidad, a bajo coste, y que no comprometan la fiabilidad. Son muchas las compañías que comercializan cámaras smart, y al respecto mencionamos a NI, referente en captura de datos, por sus dos nuevos productos: Las cámaras smart de National Instruments NI 1722 y NI 1742 combinan una imagen de un sensor con un controlador industrial y el software de visión de NI. Ello hace a estos equipos muy útiles para localizar e inspeccionar partes y ensamblajes, así como para leer códigos de barra 1D o 2D, tales como las matrices de datos. Lo más destacable de este equipamiento es que siguiendo otras tendencias de NI, es posible incorporar un sistema de visión artificial sin programación alguna, algo realmente interesante para los que odiamos el lenguaje en código. Usando este software intuitivo los ingenieros pueden construir complejas aplicaciones de visión de máquinas incorporando no sólo algoritmos de visión sino también ejecución basada en el estado con bucles y ramificaciones. Para aplicaciones más avanzadas, las cámaras también se integran con el software labview (intuitivo y fácil de usar) y con la completa biblioteca de procesado de imágenes de NI, y algoritmos de visión de máquina como la detección de bordes, pattern machine (mecanismo de comparación de patrones), lectura de código y el reconocimiento de caracteres ópticos (OCR). Ambas cámaras pueden usarse en ambientes industriales duros.

A) VISIÓN DE ROBOTS

Ya hemos introducido en el blog las aplicaciones robotizadas, y seguiremos hablando en profundidad de ello, pero en esta ocasión hablaremos de un campo que está recibiendo especial atención en los últimos tiempos: Los robots guiados por visión artificial están encontrando un amplio espectro de aplicaciones por explorar, ya que los hace menos dependiente de unas condiciones ambientales definidas y posibilita el uso de herramientas y componentes con los que interactuar. Si bien tales soluciones requieren cámaras con especificaciones muy adaptadas a la aplicación, la diferencia la marca realmente el software. Varios fabricantes están trabajando en un proyecto de desarrollo de aplicaciones de visión robotizadas: Stemmer Imaging, Kuka y Swiss Interstaaliche Hochschule für Technik. El software actúa directamente en el controlador del robot Kuka de manera que, en sólo unos pocos pasos y sin necesidad de programar, los usuarios pueden confirugar el sistema, unir el robot y el procesador de imágenes y enseñar al robot a reconocer objetos. Tras ello el robot funciona automáticamente. El núcleo del sistema es una biblioteca CVB de Stemmer Imaging y su utilidad es la de realizar tareas de reconocimiento de objetos, posicionamiento del robot y recogida de objetos.

B) ESPECTRO DE INFRARROJOS

Las nuevas aplicaciones de imágenes térmicas de infrarrojos son mucho mayores de lo que la mayoría de los ingenieros conocen, y los precios de estas cámaras también están cayendo, lo cual hace factible su uso en aplicaciones para las cuales hasta hace poco el coste era prohibitivo. Las aplicaciones obvias de esta tecnología son todas aquellas en las cuales diferenciales de temperatura pueden indicar problemas fundamentales. Entre otras encontramos el análisis y verificación de equipos eléctricos y electrónicos. Sin embargo, si estudiamos otros problemas más sutiles de los procesos industriales veremos que existen muchas más aplicaciones, como por ejemplo el control de los niveles de llenado de yogurts en tarros opacos, aprovechando el momento en el que aún están calientes. Otras aplicaciones para las cámaras de infrarrojos incluyen procesos de control de calidad donde la aplicación deliberada de calor controlado puede usarse para subrayar cualquier defecto sub superficial a través de la absorción no uniforme de calor. Un ejemplo es la inspección de láminas pegadas incorrectamente en componentes de fibras reforzadas o burbujas superficiales en salpicaderos moldeados de automóviles. Las cámaras de infrarrojos, cuando se usan en conjunción con diodos emisores de luz (LED), pueden ser útiles en aplicaciones en las que las condiciones de luz son inapropiadas para la operación de cámaras que funcionan en el espectro visible. Las cámaras de infrarrojos pueden también utilizarse para detectar tensiones estructurales, y en la evaluación de daños. Cedip, ha desarrollado el Altair LI system, que está basado en una cámara de alto rendimiento en plano focal Tradicionalmente las cámaras de infrarrojos han sido más caras que las que trabajan en espectro visible, pero los costes están cayendo rápidamente. Los fabricantes están construyendo equipos con cada vez más especificaciones y orientados a múltiples posibilidades.

C) IMPLEMENTACIÓN SIMPLE

Flir systems ha desarrollado cámaras de infrarrojo de la serie A termovisión que son muy simples y pueden implementarse tanto como cámaras térmicas como visuales. En algunas aplicaciones es interesante trabajar en los dos espectros, lo cual ya es posible con una sola cámara. Estas aplicaciones de inspección abarcan actividades como la industria alimenticia, farmacéutica, circuitos impresos, scanner de documentos, etiquetas, etc. Si lo que se requiere es alta velocidad, hay cámaras disponibles que capturan miles de imágenes por segundo. Un ejemplo de tal producto es Optronis Camrecord 5000, cámara de alta velocidad que se beneficia de un sensor de muy alta sensibilidad. Estás máquinas son aplicables a procesos donde intervienen máquinas que trabajan a alta velocidad, como son las máquinas empaquetadoras.

D) APLICACIONES DE SEGURIDAD Por último, comentamos la cámara desarrollada por basada en sistemas de visión tridimensionales y desarrollada por Pilz para controlar el freno de prensas. Esta cámara usa una fuente de luz LED de color verde y el nuevo sistema crea un campo protegido que está constantemente controlado y representado en el display de la cámara. Si un objeto del tamaño de un dedo alcanza el campo protegido, la prensa se para inmediatamente.