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Sistemas de iluminación para visión artificial
Sistemas de iluminación para visión artificial
Sistemas de iluminación para visión artificial


Sistemas de iluminación para visión artificial

La Visión Artificial se está consolidando como la tecnología preferente para resolver aplicaciones de inspección. La proliferación de nuevos sistemas de control de visión compactos, de fácil uso, con múltiples herramientas de inspección y a precios competitivos ha popularizado el uso en todos los sectores industriales.

Actualmente los usuarios prefieren utilizar sistemas de visión artificial porque creen que podrán resolver cualquier problema de inspección ya que piensa que funciona como el ojo humano y si se puede ver se puede controlar.

Pero los resultados de la implantación de la visión artificial no siempre son los deseados, sobre todo cuando el cliente no tiene una experiencia previa. No siempre se consigue detectar todo lo que el usuario desearía. A veces se producen falsos rechazos debidos a múltiples causas no controladas, otras veces no es capaz de detectar con fiabilidad algunos defectos, etc.

Un sistema de visión artificial no es como un PLC que se limita a realiza una secuencia de ordenes lógica, todo depende de realizar la programación necesaria y el PLC realiza el mismo proceso secuencialmente y obtendrá los mismos resultados.

En una aplicación de visión artificial el resultado final no solo depende de una controladora que realiza una secuencia de comando, depende sobre todo de la calidad y la nitidez de la imagen obtenida. Que una aplicación de visión sea exitosa depende de cómo se ilumina las piezas, si hay contraste, que no se generen brillos, que no existan interferencias de luces externas, que las piezas vengan limpias, etc.

Problemas de los sistemas de Visión artificial

Se realizó una encuesta interna con clientes y usuarios de visión para conocer sus problemáticas y entender donde tenían sus preocupaciones para seleccionar, instalar y poner en marcha los sistemas de Visión Artificial.

Al recopilar los resultados se pudo comprobar que la mayor parte de quebraderos de cabeza estaba en la selección, ajuste y mantenimiento de los sistemas de iluminación. La selección del hardware del sistema, cámaras y lentes, representa tan solo un 15% de las preocupaciones. La configuración del sistema de visión, incluyendo la programación, comunicaciones externas, etc, no supera el 30%. Pero los problemas de iluminación representan más del 60% de los problemas de los usuarios de visión.

En el fondo el usuario de visión sabe que necesita obtener una imagen nítida y contrastada para poder obtener unos resultados fiables. Los expertos saben que es más rentable dedicar el tiempo a obtener una buena imagen seleccionando o ajustando las cámaras y las iluminaciones antes que intentar resolver las carencias aplicando algoritmos de software.

En el fondo es la aplicación del término “GIGO” que es conocido como la abreviatura de un dicho inglés: “Garbaje In Grabage Out” (Entra Basura, Sale Basura). Este término se acuño en la industria informática y describe el hecho que el rendimiento de un ordenador solo es tan bueno como su entrada. Hasta el mejor programa no puede coger datos sin sentido y producir resultados coherentes. Este razonamiento se aplica en casi todos los sistemas y procesos. La única excepción es el cerebro humano que parece que es capaz de crear el orden dentro del caos al utilizar el razonamiento y la inteligencia.

Seleccionar la iluminación más adecuada

No todas las aplicaciones son iguales. Por eso existen diferentes tipos de iluminaciones para resolver diferentes problemáticas. Existen iluminaciones de luz directa, de tipo contraluz, de ángulo bajo, antirreflejos, difusas, etc. Cada una de ellas tiene sus ventajas e inconvenientes. Las empresas especializadas en iluminaciones tienen una gran variedad de iluminaciones, con diferentes tamaños, colores y características para tratar de dar solución a todo tipo de problemáticas. También quisimos conocer la experiencia de los usuarios con los diferentes tipos de iluminación y preguntamos con que tipos de iluminaciones habían tenido más problemas.

El resultado de la encuesta es que los usuarios no habían tenido casi nunca problemas con las iluminaciones de contraluz, ya que la pieza se sitúa entre la cámara y la iluminación y se obtiene una imagen de alto contraste sin influencias del color de la pieza o acabado superficial.

El porcentaje de problemas aumentaba un poco cuando se utilizaban iluminaciones específicas de ángulo bajo o iluminaciones coaxiales o sistemas de iluminación difusa, tipo “Domo” o “axial”. Pero el porcentaje de problemas se disparaba cuando se utilizaban iluminaciones directas, ya sea utilizando anillos de luz situados alrededor de las cámaras o cualquiera de las iluminaciones estándar, proyectores, barras de leds, fluorescentes, iluminaciones de la línea de producción, etc. La iluminación directa suele provocar brillos no deseados, reflejos y sombras. La iluminación directa es la que nos da más problemas cuando tenemos que obtener una imagen nítida pero es la más utilizada ya que es más fácil de implementar en una instalación existente, no tiene restricciones de distancia de instalación como otros tipos de iluminaciones de tipo difuso, son más compactas y son más flexibles y fáciles de instalar. Por eso se siguen utilizando de forma mayoritaria a pesar de los problemas que causan. Si lográramos encontrar una solución de iluminación directa que solucionara algunos de los problemas se resolverían la mayoría de dolores de cabeza de los usuarios de visión.

Un nuevo enfoque para la Visión Artificial

La situación del mercado actual de los sistemas de visión lo podríamos dividir en dos grandes grupos:

Fabricantes de sistemas de visión Artificial: Los principales fabricantes de visión se centrar en la mejora de sus controladoras, cada vez son más rápidas, con más memoria capacidad de proceso y algoritmos de inspección. Se intenta simplificar la usabilidad y facilidad de configuración de los equipos. Las cámaras cada vez tienen más resolución (cantidad píxeles) y mejoran la transferencia de datos para enviar más imágenes por segundo a la controladora

Fabricantes de sistemas de Iluminación: Los fabricantes de iluminación se centran en mejorar sus productos utilizando las últimas tecnologías LED, para elevar el nivel de luminosidad y aumentar su catálogo de productos con iluminaciones de diferentes dimensiones y la creación de iluminaciones específicas para resolver problemas puntuales.

La empresa que quiere implantar sistemas de visión debe de encargarse de seleccionar los diferentes componentes de diferentes fabricantes, realizar las pruebas necesarias con un arsenal de diferentes tipos de iluminaciones para validar la aplicación y ponerla en marcha. Si no se tiene la experiencia necesaria se suele recurrir a una empresa externo especializada en Visión Artificial.

Keyence como proveedor de soluciones para Automatización Industrial no cree que el usuario final debe solucionar sus aplicaciones comprando componentes sueltos a diferentes fabricantes e intentándolos utilizar y conectar entre sí para resolver cada aplicación.

Una empresa líder en visión artificial debería ofertar una solución completa. La cámara, controladora e iluminación deberían ser partes integrantes del conjunto de una visión.

Se debería tener un sistema de iluminación más universal y flexible que se adaptara a diferentes tipos de aplicaciones. Esta iluminación debería ser de tipo de iluminación frontal que es la más utilizada, debería poderse adaptar a diferentes condiciones de trabajo y resolver los problemas de iluminación más habituales.

Debería ser más fácil seleccionar y ajustar la iluminación para obtener imágenes nítidas. Si hasta ahora se han mejorado el software de las controladoras para facilitar su configuración por usuarios sin experiencia, porque todavía necesitamos “Gurús” para seleccionar las iluminaciones.

Con estos principios Keyence ha desarrollado una nueva línea de sistemas de visión que incluyen estos conceptos: un sistema de visión que integra la visión, iluminación y controladora de procesamiento de imagen diseñada para facilitar el uso a todo tipo de usuarios.

LUMITRAX

Lumitrax es un sistema integrado que combina cámaras de ultra alta velocidad, con un sistema de iluminación segmentada de tipo anillo y algoritmos específicos para obtener imágenes más estables.

Es un método totalmente nuevo, ya que se obtienen múltiples imágenes obtenidas con diferentes iluminaciones desde múltiples ángulos y se analizan conjuntamente para obtener dos tipos de imágenes: “shape” una imagen de forma (destaca irregularidades de la pieza) y “Pattern” otra imagen de textura. Con Lumitrax es posible eliminar las variaciones de las piezas y la influencia de interferencias externas y conseguir inspecciones más estables.

Procesamiento Lumitrax básico: se obtienen cuatro imágenes cada una de ellas se ilumina desde un ángulo diferente. Se analizan los cambios de intensidad de luz de cada pixel en las diferentes imágenes para separar la información de forma (irregularidades) y la información de textura (solo la imagen sin la información de irregularidades). Se obtienen dos imágenes separadas.

Lumitrax puede realizar el estudio de la imagen con 8 imágenes diferentes segmentando la iluminación en zonas de 45 grados para formas complejas. También puede evitar las interferencias de la iluminación externa tomando una imagen previa con la iluminación interna apagada y resta esta información y eliminar las influencias de luz no deseadas.

El objetivo de este nuevo concepto es dar una solución completa de visión, con una iluminación universal que se puede adaptar y configurar fácilmente y solucionar la mayoría de las aplicaciones utilizando iluminación directa.

- El ajuste de iluminación y la configuración de la visión las puede realizar un usuario con una mínima experiencia

- Puesta en marcha rápida, funcionamiento estable y mínimo mantenimiento

- Una mismo solución para una amplia gama de aplicaciones y productos

El sistema de iluminación inteligente que se adapta a las diferentes condiciones de trabajo ha sido reconocida con el distintivo “Gold Level in Vision Systems Design 2015 Innovators Awards Program”.

Asistente de configuración Lumitrax

Para facilitar aún más el uso de la visión Keyence ha incluido un nuevo asistente para facilitar el ajuste de la iluminación Lumitrax. Ahora cualquier usuario puede obtener una imagen Lumitrax óptima en tan sólo tres pasos utilizando el asistente de configuración.

El sistema propone diferentes variaciones de imágenes y contrastes y el usuario solo tienen que elegir la mejor sin necesidad de ajustar ningún parámetro. El ajuste completo de un sistema de iluminación Lumitrax se puede finalizar en unos pocos minutos.

Bitmakers, S.L.

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