Ópticas para sistemas de visión artificial

Introducción

Las ópticas se utilizan para transmitir la luz al sensor de la cámara de una forma controlada y así obtener una imagen enfocada del objeto. El objetivo es conseguir la mejor imagen posible que nos permita realizar mediciones precisas, con un alto contraste y con la menor distorsión geométrica posible.
Para saber exactamente que óptica debe utilizarse hay que tener en cuenta una serie de parámetros tales como el tamaño del sensor, su factor de conversión, la distancia del objeto a la cámara o el campo de visión que deseamos abarcar.
Con estos datos y utilizando fórmulas matemáticas podemos calcular la óptica más apropiada para cada aplicación.

f= (b*D/B)*c

b= Tamaño del sensor

B= Anchura del objeto

f= Distancia Focal

D= Distancia de trabajo

c= Factor de conversión del tamaño del sensor

 

Muchos fabricantes de objetivos facilitan también programas de cálculo para determinar cuál es el objetivo idóneo para la aplicación que necesitamos.

El asesor de lentes de Cognex ayuda a seleccionar el lente correcto para cada aplicación de visión e identificación dependiendo de la información que tenga disponible sobre la aplicación.

asesor_ópticas

http://www.cognex.com/explorelearn/usefultools/lensadvisor/?id=8341

 

A la práctica, la elección de la óptica correcta no es algo tan obvio y deben tenerse en cuenta también otros aspectos como la iluminación, la concordancia entre la calidad de la óptica y el sistema de visión en general, el tamaño y geometría del objeto, el espacio disponible y sobre todo las necesidades particulares de cada una de las aplicaciones.

Tipo de ópticas

En las aplicaciones de visión industrial lo habitual es que la distancia entre los objetos y la cámara siempre sea la misma y que el tamaño de los objetos en una aplicación determinada también permanezca más o menos constante. Por ello lo más habitual es utilizar ópticas de foco fijo, es decir sin opciones de zoom.

Ópticas estándar
Las ópticas estándar o entocéntricas son las más utilizadas en aplicaciones de visión artificial. Las gamas diseñadas para aplicaciones industriales suelen estar disponibles en un amplio rango de distancias focales y se caracterizan por ser robustas y resistentes a vibraciones y golpes.
Las ópticas estándares provocan que algunos factores limiten la exactitud y la repetitividad de la medición provocando:

1. Cambios de aumento debido a los movimientos del objeto.

2. Distorsión de las imágenes.

3. Errores de perspectivas.

4. Baja resolución de imágenes.

5. Incertidumbre sobre las posiciones de los bordes, debido a la geometría de la iluminación.

aberraciones_blogLas distorsiones o aberraciones son el cambio de la representación geométrica de un objeto en el plano de la imagen. Por ejemplo, un rectángulo puede aparecer como una figura geométrica curvada hacia adentro (almohadilla) o hacia fuera (barril).

Ópticas telecéntricas
Las ópticas telecéntricas únicamente permiten el paso de los rayos paralelos procedentes de la escena. Esta restricción evita la distorsión derivada de la perspectiva pero conlleva un serio inconveniente: el diámetro de la lente tiene que ser al menos tan grande como la pieza que queremos visualizar. Eso hace que este tipo de ópticas sean aproximadamente 10 veces más caras que las ópticas estándar.

Ópticas telecéntricasSi necesita asesoramiento para cualquier aplicación de visión artificial, no dude en contactar con nosotros www.bcnvision.es o via email a info@bcnvision.es

Aplicación de visión artificial para el control de calidad en envases plásticos

www.bcnvision.es

En los envases plásticos el control de calidad de los parámetros geométricos es importante especialmente en envases que deben ser acoplados a tapas roscadas o ajustes a presión. En estos casos la visión artificial puede aportar soluciones eficaces y fácilmente integrables en sus procesos de producción.

Aplicación de visión artificial en continuo para detectar  falta de material en envases plásticos.

Para garantizar la inspección de los 360º del envase se instalan 4 cámaras de visión de la gama In-Sight 7000 de Cognex. El sistema de visión artificial se completa con un anillo de luz  en posición cenital. Las cuatro cámaras adquieren y procesan rápidamente las imágenes permitiendo que el soplador expulse del proceso los envases que no cumplen los requisitos establecidos. En el vídeo puede verse como el sistema detecta desde grandes defectos de forma hasta pequeños mordiscos o faltas de material en los bordes del envase.

Sobre los sistemas In-Sight 7000 de Cognex:

Los sistemas In-Sight 7000 incluyen potentes herramientas de visión, enfoque automático e iluminación integrada además de permitir una amplia variedad de ópticas e iluminación externa, todo ello en una resistente carcasa industrial IP67. Dispone de una amplia variedad de modelos entre los que destacan los modelos a color  7010C, 7200C, 7400C y el 7402C.

Más información de la gama In-Sight 7000

También puede interesarle:

Aplicación de visión artificial para detectar manchas en envases de plástico

Si quiere ver más videos sobre aplicaciones puede consultar nuestra web: www.bcnvision.es/aplicaciones-vision-artificial

O nuestro canal de YouTube: https://www.youtube.com/user/BCNvision/videos

Para más información puede contactar con:  info@bcnvision.es

Las herramientas de visión artificial más utilizadas

A continuación se describen algunas de las herramientas de visión artificial  más utilizadas incluidas en el software In-Sight Explorer de Cognex, además se analizan también sus ventajas respecto a otras herramientas.

OCRMax

El reconocimiento óptico de caracteres es esencial en numerosas aplicaciones de los mercados de automoción, alimentos y bebidas, productos de consumo, farmacéuticos, electrónico y de servicios postales, para la trazabilidad y el control de calidad de los productos. La herramienta avanzada OCR/OCV de In-Sight Explorer facilita la identificación de textos con fuertes pre-identificadas y ofrece un alto nivel de confianza en la lectura y la verificación de caracteres mediante un nuevo modo de precisión. Las mejoras de los algoritmos ahora permiten leer caracteres más degradados y escasos en  fondos con ruido.Herramienta OCR

Detección de defectos: InspectEdge

Descripción:

Detección de defectos

  • Verificar el correcto montaje de los componentes y detectar imperfecciones en el aspecto de las piezas.
  • Detectar desviaciones en la posición del borde, así como defectos y hendiduras en la posición y el ancho.

La ventaja de Cognex:

  • Proporciona resultados de inspección sólidos y frecuentes independientemente de las variaciones en la orientación de las piezas.
  • Permite que los usuarios puedan clasificar con facilidad los defectos según el tipo.
  • Trabaja sobre piezas rectas o redondas.
  • Determina anchos y desviaciones mínimos y máximos.

Detección de defectos: Herramientas detección flexible

Descripción:

  • Inspección basada en los bordes y en la superficie (área)  en una sola herramienta.
  • Detectar defectos en los bordes y en las superficies.
  • Detectar defectos en los límites (forma).
  • Detectar defectos en las superficies (manchas y rasguños).
  • Detectar inspección de impresiones (logotipos en serigrafía).

La ventaja de Cognex:

  • Flexible.deteccion flexible
  • Permite variaciones de procesos reduciendo los falsos defectos.
  • Ignora los defectos durante el tiempo de ejecución.
  • Pueden ignorarse los falsos defectos y agregarse a la máscara.
  • Selección de resolución fina, media o grande.
  • Flexibilidad para seleccionar requisitos de velocidad frente a requisitos de precisión.
  • Diversas opciones de pantalla.
  • Amplia variedad de velocidades para el marcado de herramientas.
  • Opciones de configuración de herramientas y capacitación del usuario.

Herramientas de medición:

medicion

Descripción:

  • Medir distancias entre características, verificar tolerancias y localizar bordes.

La ventaja de Cognex:

  • Permite una medición de alta precisión de las dimensiones de las piezas críticas, independientemente de las variaciones en la orientación de las piezas y la iluminación del ambiente.

Herramientas de color

herramientacolor

Descripción:

  • Localizar, medir, contar y verificar la presencia en función del color.
  • Identificación de colores e identificación de modelos de color.

La ventaja de Cognex

  • Ofrece una detección de color precisa y confiable de una amplia gama de tipos de piezas.
  • Convierte imágenes a color en escala de grises para otros tipos de inspecciones mediante filtros de escala de grises.
  • Muestra colores con un clic (sin necesidad de comprender espacios de color).
  • Las herramientas de colores comparten todos los colores identificados por lo usuarios, lo que facilita su uso.

Para más información  www.bcnvision.es o info@bcnvision.es

Aplicación de visión artificial: OCR de Alta Velocidad

Nueva aplicación de visión artificial de BCN VISION con cámaras In-Sight 5600 de Cognex para la lectura de códigos y OCR a alta velocidad.

Visita nuestro canal de Youtube para ver más videos y suscríbete para estar informado de las nuevas aplicaciones en http://www.youtube.com/user/BCNvision

Si quieres saber más sobre OCR visita:

http://www.bcnvision.es/blog-vision-artificial/?p=243

Ópticas para visión artificial

En la visión artificial la calidad de las ópticas y su correcta elección se traduce directamente en unas mejores prestaciones del sistema de visión.

Ópticas telecéntricasLas ópticas se utilizan para transmitir la luz al sensor de la cámara de una forma controlada y así obtener una imagen enfocada del objeto. El objetivo es conseguir la mejor imagen posible que nos permita realizar mediciones precisas, con un alto contraste y con la menor distorsión geométrica posible.

Para determinar cuál es la lente apropiada para cada tipo de aplicación se debe tener en cuenta algunos parámetros como:

  • Tamaño y especificaciones del sensor de la cámara.
  • Distancia entre la cámara y el objeto.
  • Campo de visión y tamaño del objeto.

Con estos datos y utilizando fórmulas matemáticas podemos calcular la óptica más apropiada para cada aplicación. Muchos fabricantes de objetivos también facilitan programas de cálculo para determinar cuál es el objetivo idóneo para la aplicación que necesitamos. A la práctica, le elección de la óptica correcta no es algo tan obvio y deben tenerse en cuenta también otros aspectos como la iluminación, la concordancia entre la calidad de la óptica y el sistema de visión en general y sobre todo las necesidades particulares de cada una de las aplicaciones.

Óptica estándar

Las ópticas estándares o entocéntricas son las más utilizadas en aplicaciones de visión artificial. Las gamas diseñadas para aplicaciones industriales suelen estar disponibles en distintas distancias focales desde 3.5 a 200 mm y se caracterizan por ser robustas y resistentes a vibraciones y golpes. Aun así, por buenas que sean, las ópticas siempre realizan alguna distorsión en la imagen captada. Estas distorsiones o aberraciones son el cambio de la representación geométrica de un objeto en el plano de la imagen. Por ejemplo, un rectángulo puede aparecer como una figura geométrica curvada hacia dentro (almohadilla) o hacia fuera (barril).

aberraciones_blog

La distorsión de la imagen puede causar serios problemas en las aplicaciones de visión artificial. En las características técnicas de las ópticas acostumbran a expresar en porcentaje la distorsión producida por la misma.

Dependiendo de la forma geométrica del objeto a analizar podemos tener problemas con las mediciones del mismo ya que las ópticas estándares se ven afectadas por el ángulo de adquisición de la imagen. Para solucionar este problema existen ópticas telecéntricas con las que se asegura una visión totalmente paralela de los objetos a analizar.

Óptica telecéntrica

Los objetivos telecéntricos ofrecen las mejores prestaciones en términos de resolución, telecentricidad, profundidad de campo y distorsión y se utilizan para el desarrollo de aplicaciones de medición de alta precisión. Para la construcción de una óptica telecéntrica la lente tiene que ser igual o mayor que el objeto y de gran calidad. Esto hace que este tipo de ópticas sean aproximadamente 10 veces más caras que las ópticas estándar.d7400ffa_smush_telecentricas_opt

Las ópticas estándares provocan que algunos factores limiten la exactitud y la repetitividad de la medición provocando:

  • Cambios de aumento debido a los movimiento del objeto
  • Distorsión de la imagen.
  • Errores de perspectiva.
  • Baja resolución de imágenes.
  • Incertidumbre sobre las posiciones de los bordes, debido a la geometría de la iluminación.

Estas limitaciones pueden resultar factores críticos en algunas aplicaciones de visión artificial. Algunos de estos aspectos pueden ser eliminados o reducidos mediante la utilización de ópticas telecéntricas.

Aplicaciones con ópticas telecéntricas

Mediciones de piezas mecánicas.

El ámbito de aplicación más común de las ópticas telecéntricas es la medición de precisión de piezas mecánicas.
mecanicas_optMuchos de estos componentes son productos para la industria automovilística, como por ejemplo válvulas, pistones y otras partes del motor. Componentes como tubos o perfiles extruidos de aluminio son controlados por maquinas especificas off-line. Los objetivos telecéntricos se usan frecuentemente durante el control dimensional de las piezas mecánicas más pequeñas, como por ejemplo:

  • muelles
  • tornillos
  • dados
  • pernos
  • arandelas

Los utensilios para el fresado y la torneadura deben ser medidos con dispositivos específicos, llamados “tools presetters”, que hacen uso de pequeñas ópticas telecéntricas y de iluminadores colimados.

Mediciones de piezas de plástico

Otro campo tipico de utilización de los objetivos telecéntricos es la medición de obleas de plástico o goma, o-ring y tapones de plástico que necesitan un control sin contacto ya que son difíciles de manejar sin alterar su forma, y por ello sin comprometer los datos de la medición.

Medición de componentes de vidrio y farmacéuticos

vidrio_farmaMuchos contenedores de vidrio para el sector farmacéutico, como por ejemplo capsulas, viales o ampollas se miden mediante objetivos telecéntricos para garantizar la perfecta integridad del lacre y evitar que el vidrio pueda ser defectuoso. Otras muchas aplicaciones interesantes se realizan en el sector de la bebida, como por ejemplo la medición de los cuellos de botellas. También las jeringas, así como muchos otros componentes del sector médico se benefician de las técnicas de inspección telecéntricas.

Medición de componentes electrónicos

Los conectores eléctricos que están especialmente constituidos por piezas metálicas revestidas por plástico requieren un control preciso para garantizar que respetan ciertas tolerancias y que los conectores macho-hembra encajen correctamente.
Muchos otros componentes (como por ejemplo, resistencias, transistores y circuitos integrados) deben ser controlados por pequeñas ópticas telecéntricas para verificar su integridad, sus dimensiones, así como su posición y curvatura de spin. Las tarjetas electrónicas también son controladas para comprobar la distancia correcta entre los componentes.
Recientemente, se han empleado ópticas telecéntricas para verificar el buen estado de las células solares. También los wafer de silicio y los paneles LCD se inspeccionan con ópticas telecéntricas.

Si necesita asesoramiento para cualquier aplicación de visión artificial, no dude en contactar con nosotros www.bcnvision.es

Visión artificial 3D para el sector de la automoción

Aplicación de visión artificial 3D mediante láseres SmartRay para la verificación de componentes y control dimensional de caja de baterías para vehículos eléctricos.

El sistema utiliza un robot con dos láseres a bordo para escanear las distintas partes a verificar de la pieza. En cada escaneo el robot informa de los parámetros de posición, orientación y velocidad del recorrido.

Una vez adquiridas todas las trayectorias, el sistema permite verificar dimensionalmente distancias, planitudes, diámetros, etc. siguiendo la misma filosofía de trabajo que se utiliza en una máquina de coordenadas tridimensional pero con una mayor velocidad de adquisición y verificación y verificando el 100% de la producción.

El sistema está equipado con dos cabezales en contraposición que permiten eliminar las oclusiones que se producen con un sistema de cabezal único.

Con esta aplicación se controlan hasta 150 componentes configurables y sus posiciones respecto a 6 planos de referencia diferentes.

Si quiere más información puede contactar con info@bcnvision.es

Si quieres ver otras aplicaciones puede visitar nuestra web o suscribirse a nuestro canal  youtube. 

Que debería saber antes de elegir un sistema de visión artificial (PARTE IV)

¿Qué características de conectividad y conexiones de rede están disponibles?

Cognex_Connect_350Las conexiones de red son esenciales para muchas aplicaciones de visión como medio de intercambio de datos, como apoyo para la toma de decisiones y para posibilitar procesos de integración sumamente eficaces. Por ejemplo, las conexiones de red permiten a los sistemas de visión transmitir resultados de aprobación/ no aprobación a las PC para su posterior análisis, o para comunicarse directamente con los PLC, robots y otros dispositivos de automatización de la fábrica en un sistema de control de procesos integrado. Si necesita vincular sus sistemas de visión a varias PC a nivel de empresa, elija un sistema compatible con todo el conjunto estándar de protocolos de red:

  • Cliente/Servidor TCP/IP permite a los sistemas de visión intercambiar fácilmente datos de los resultados con otros sistemas de visión y dispositivos de control vía Ethernet y sin desarrollar ningún código.
  • FTP (protocolo de transferencia de archivos) permite almacenar las imágenes de inspección en  la red para su análisis posterior.
  • Telnet es un protocolo estándar de Internet que permite el acceso y las conexiones remotas desde dispositivos de host.
  • DHCP (protocolo de configuración dinámico de host) permite al sistema de visión recibir automáticamente la dirección IP de su red desde un servidor, lo que posibilita un verdadero desempeño de instalación instantánea.
  • DNS (servicio de nombres de dominio) permite asignar un nombre significativo a cada sistema de visión, por ejemplo “sistema 1 de línea de embotellado” en lugar de una dirección IP numérica.

Para integrar un sistema de visión con PLC, robots y otros dispositivos de automatización de la planta, debe elegir un sistema que también admita lo siguiente:

  • Protocolos industriales de Ethernet, como EtherNet/IP, PROFINET, Protocolo MC, POWERLINK, Modbus TCP. Estos protocolos permiten vincular los sistemas de visión con los PLC más conocidos y otros dispositivos mediante un único cable de Ethernet, lo que elimina la necesidad de complejos esquemas de cableado y puertos de enlace de red costosos.
  • Redes de fieldbus, que incluyan CC-Link, DeviceNet y PROFIBUS. Para añadir un sistema de visión a una red de fieldbus, suele ser necesario contar con un accesorio que sirva de puerto de enlace entre protocolos.
  • Protocolos seriales RS-232 y RS-485, necesarios para comunicarse con la mayoría de los controladores robóticos.
  • Finalmente, a medida que se agregan más sistemas de visión en el proceso de manufactura, resulta cada vez más importante la necesidad de contar con un modo de gestión centralizada. Asegúrese de que el sistema de visión elegido cuente con el software necesario para controlar y monitorear fácilmente la operación de todos sus sistemas de visión en forma remota a través de la red y desde cualquier ubicación: dentro o fuera de planta.

Comunicación CognexConnect

Connect_logosCognex Connect ™ ofrece el conjunto más completo de herramientas de comunicación para ayudarlo a integrar los sistemas Cognex en su sistema de control automatizado existente. Ya sea que conecte directamente a un PLC o controlador robótico o que maneje varios sistemas de forma remota desde una PC o HMI en red, Cognex Connect asegura un enlace de comunicación confiable entre los sistemas Cognex y todo su equipo de planta.

Para más información contacta con nosotros: http://www.bcnvision.es/contacta

BCN VISION sigue creciendo

Entrevista a David Torres, gerente de BCN VISION, en el diario económico 5 días

david5dias

Gracias a la confianza de sus clientes y al esfuerzo diario de su equipo, BCN VISION continúa creciendo y se consolida como partner de referencia para la integración de sistemas de visión artificial.

Lea todos los detalles de la entrevista publicada en el suplemento Economía&Empresa.

 Ver entrevista

Que debería saber antes de elegir un sistema de visión artificial (PARTE II)

Continuamos enumerando algunos aspectos que deben tenerse en cuenta a la hora de elgir un sistema de visión artificial.

¿El sistema de visión cuenta con herramientas de pre-procesado de imágenes?

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Las herramientas de pre-procesado de imagen alteran la imagen para enfatizar las características deseadas mientras permiten minimizan las no deseadas. De este modo se facilita el analisis posterior de la imagen.

Las herramientas de pre-procesado pueden ayudar a:

  • Incrementar el contraste entre la parte y su fondo.
  • Enmascarar características insignificantes y potencialmente confusas.
  • Eliminar “puntos calientes” reflejados en la superficie
  • Suavizar texturas rugosas en la superficie.

Contar con unas herramientas de pre-procesado de imagenes potentes contribuye enormemente a los resultados exitosos del sistema visión.

¿Qué se debe de buscar en la lectura y verificación de caracteres?

Tanto para  leer códigos alfanuméricos como para verificar fechas y códigos de lote en paquetes o frascos, existen varias características qué buscar al evaluar las herramientas:

Tecnología OCR poderosa para manejar variaciones en el proceso

La herramienta OCR debe de ser capaz de manejar las variaciones típicas del proceso de impresión, tales como variaciones en el grosor del contorno de los caracteres, caracteres sesgados, variaciones en el fondo, empalme de caracteres, etc. Tener altas tasas de lectura es extremadamente importante.
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Fácil entrenamiento de fuentes
Esta capacidad construye una fuente o letra por medio del aprendizaje de modelos de caracteres que aparecen en una serie de imágenes. Estas imágenes deben de incluir varias opciones de cada carácter y cubrir el rango total de calidad probable que ocurra en la producción.

Herramientas de pre-proceso de imágenes

Estas herramientas deben de tener la habilidad de afilar el contraste de las orillas de los caracteres y filtrar cuerpos extraños en el fondo de la imagen.

Campo de visión flexible

La funcionalidad de campo de visión se relaciona a la habilidad de ajustar la longitud fija y la longitud variable de cadenas de caracteres.

Que debería saber antes de elegir un sistema de visión artificial (PARTE I)

Un sistema de visión efectivo ayuda a mejorar la eficiencia eliminando defectos, verificando ensamblajes, rastreando y capturando información en todas las etapas del proceso de producción. Esto genera menos errores lo que equivale a menos costes de producción y una mayor satisfacción del cliente.

In-Sight_7010C-autoEl mercado ofrece un gran rango de modelos de cámaras y sistemas para todos los presupuestos y necesidades de desempeño. Con tantos sistemas de visión disponibles hoy en día, tratar de descifrar cual es el correcto para su aplicación puede ser una tarea complicada.

 

Empezamos una serie de entradas con algunas de las preguntas que consideramos importantes plantearse o tener en cuenta a la hora de decidirse por un sistema de visión.

¿El sistema de visión facilita la configuración de aplicaciones, crea interfaces de operador personalizas y administran las redes del mismo sistema de visión?

formacion_avanzada_vision_artificialConfigurar una aplicación de visión no debería de requerir que usted sea un experto en sistemas de visión artificial. La configuración de la interface debe ser intuitiva  y amigable y guiar al usuario durante todo el proceso. Algunos de los aspectos que debería tener en cuenta en este sentido son:

  • ¿La configuración del software hace sencilla la calibración del sistema para trabajar en unidades reales en lugar de píxeles?
  •  ¿Puede detectar rápidamente que herramientas está utilizando y que control o medida está fallando?
  • ¿El sistema le permite construir una interface de operador que permita cambiar tolerancias o apoyar cambios en la línea de producción?
  • ¿El sistema ofrece herramientas de respaldo, restablecimiento o clonación del sistema, así como la posibilidad de actualizaciones de firmware?

¿Cuál es la importancia de las herramientas de localización de partes?

Las herramientas de localización de partes encuentran la pieza dentro del campo de visión de la cámara. Este es el primer paso en cualquier aplicación de visión y de aquí parte el éxito de la aplicación no se puede inspeccionar, medir o identificar una pieza o parte si la cámara no puede encontrarla o detectarla”. 

Parece algo sencillo pero en un ambiente de producción real existen muchas situaciones que pueden dificultar esta tarea, las piezas pueden llegar rotadas o movidas, pueden existir cambios en la iluminación,etc.

Los sistemas de visión están entrenados para reconocer partes basándose en patrones memorizados. La herramienta de localización de partes debe ser lo suficiente inteligente para comparar de forma rápida y acertada patrones de configuración permitiendo controlar opciones como las tolerancias en contrastes o los cambios de iluminación.

En este sentido queremos mostraros algunos vídeo sobre la excelente herramienta de localización de partes PatMax® de Cognex. Podéis encontrar estos vídeos y una detallada información sobre la herramienta PatMax® en el siguiente enlace:

http://www.cognex.com/pattern-matching-technology.aspx