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?