El papel de los sistemas de visión

 artificial en la 

Smart Factory

La inspección automática mediante visión artificial se está convirtiendo en una de las tecnologías clave integradas en el concepto “smart factory”, ya que permite la eliminación de errores humanos en operaciones manuales, una mejora consistente de la calidad. el aumento de la productividad, la reducción de costes y una mejora de la satisfacción de los consumidores.

La mejora en la integración con otros elementos, la compacidad y la facilidad de instalación ha generado un interés creciente entre empresas que persiguen una ventaja competitiva, por lo que el crecimiento en ventas de estos sistemas presenta valores de alrededor de un 30% anual en los últimos años.

En la actualidad existen múltiples soluciones para la implantación en la fabricación de sistemas artificiales de visión, con sus ventajas e inconvenientes. Una tendencia consiste en la integración en las máquinas, consiguiendo alto rendimiento computacional, pero a costa de una menor flexibilidad y costes de desarrollo e instalación mas elevados. Otra filosofía pasa por utilizar cámaras industriales independientes, que mejoran costes de diseño e implantación, además de presentar una mayor flexibilidad, todo esto a consta de una menor eficiencia energética.

 Sistema de inspección mediante visión artificial en la mecanización de pistones para motores axiales

¿Qué hace a una fábrica inteligente?

Para entender las ventajas y los retos  que suponen los sistemas de visión automática antes debemos comprender los requerimientos operativos de una “smart factory”.

Alta eficiencia y  throughput (desempeño): Las necesidades que se exigen para aumentar la productividad pasan por aumentar simultáneamente la resolución y el número de imágenes por unidad de tiempo, lo que es difícil de alcanzar y supone un reto para el diseño de estos sistemas a un coste competitivo.

Robusted y fiabilidad: Los ambientes industriales desafían frecuentemente a los sistemas automáticos, y los sistemas de visión artificial son especialmente sensibles a temperaturas extremas y atmósferas agresivas.

Integración con equipos de 3rd party (terceros): En las smart factory será necesaria la comunicación completa entre todos los equipos involucrados (mecanizado, transporte y fijación, empaquetado) y los sistemas de visión artificial serán los encargados de coordinar estas actividades.

Desarrollo acelerado: Será necesario el rápido desarrollo de software de control según las necesidades cambiantes de los procesos.

Sistema de control dimensional mediante visión artificial desarrollado por la empresa Pyssa

¿Cómo seleccionar la opción correcta para tu aplicación de visión automática?

Eficiencia de CPU: Como se ha mencionado las cámaras suelen utilizar procesadores simples tipo Atom o ARM por criterios de potencia, tamaño y disipación de calor, sin embargo tienen una reducida potencia de cálculo y solo pueden encargarse de labores sencillas como alineación, conteo o lectura de códigos de barras.

Sensores de imagen: Los sensores de imagen son los ojos de los sistemas de visión. Los sensores más grandes pueden adquirir más información de la imagen y ofrecer una mayor calidad. En las cámaras primitivas el tamaño del sensor no era un factor limitante, pero actualmente es vital en los sistemas de alta calidad y gran velocidad de respuesta.

Rolling shutter vs. global shutter: Se diferencian en la forma en que sus píxeles recogen la luz. Los primeros recogen la luz en filas secuenciales, mientras que en los segundos lo hacen de forma simultánea. Las cámaras tradicionales solían utilizar el primer tipo dadas sus limitaciones computacionales, sin embargo, gracias a las mejoras actuales en las CPU las cámaras de última generación utilizan el segundo sistema.

Co-procesador: Dado que la calidad de imagen es fundamental para la inspección automática precisa, los límites de las condiciones de luz con frecuencia causan fallos en el análisis. Si el sistema de visión puede optimizar automáticamente las imágenes adquiridas antes de su análisis, el procesamiento posterior arrojará mejores resultados. En los sistemas de visión convencionales la resolución o la velocidad de adquisición de fotogramas se ve comprometida por los recursos de la CPU, mientras que en las cámaras inteligentes de nueva generación el uso de un co-procesador mejora en gran medida la eficiencia del procesamiento de imágenes.
Procesador de gráficos: Los procesadores de nueva generación adoptan un controlador GPU, lo que libera de tareas de procesamiento a la CPU, triplicando el rendimiento de procesamiento gráfico sobre los procesadores de la generación anterior. La GPU puede procesar la codificación de vídeo, la compresión y la transmisión a través de múltiples canales simultáneamente.
Sistemas de 64 bits: Como se requieren aplicaciones de análisis de imagen para manejar grandes cantidades de datos, supone una ventaja el software que utiliza instrucciones de 64 bits, luego este debe ser soportado por el hardware.
Sistema almacenamiento: La capacidad de almacenamiento del sistema determinará si es capaz de ejecutar un OS completo y las API de terceros, además de la cantidad de muestras de imagen que puede almacenar para su análisis
TCO (Coste total de propiedad): El TCO no está determinado únicamente por el precio nominal del sistema, sino más bien por una combinación de factores, incluyendo el uso del espacio, los periféricos, la capacidad de expansión del sistema y los costes de desarrollo de software.

 Conclusión   

En los modernos procesos de producción en masa  la puesta en práctica de la inspección automatizada será crucial para garantizar la calidad de fabricación y la productividad, una exigencia principal en la mejora de la competitividad de las empresas.
El tiempo y el dinero son siempre factores clave que definen la competitividad , y es importante para las empresas elegir un sistema que minimiza tiempo de comercialización y coste. Las nuevas cámaras inteligentes definen una nueva categoría de sistema de visión que aúnan alto rendimiento, máxima integración, instalación fácil,eficiencia en el uso del espacio y un coste total mínimo, mucho más allá de lo que los sistemas convencionales podrían alcanzar.