La visió artificial o visió per ordinador és una tècnica que es pot utilitzar per a multitud d'aplicacions fora i dins de la indústria. Permet comprendre imatges, processar informació, analitzar i produir un seguit d'accions en funció d'aquestes dades. I ho poden fer d'una manera més eficient que un humà, ja que dotes a les màquines d'una gran capacitat per comprendre i interpretar les imatges de l'entorn que estan observant.
Amb l'avanç de la IA (Intel·ligència Artificial), S'ha pogut millorar molt aquestes tècniques de visió artificial per aconseguir coses fins a la data impensables. A més, les tècniques de visió artificial es poden aplicar in-situ en el mateix moment, o analitzar imatges o vídeos ja gravats. També hi ha un vessant 3D d'aquest tipus de visió que dota de noves capacitats per emular la visió humana per ordinador.
Què és la visió artificial?
La visió artificial és un compendi d'eines i mètodes per a obtenir, processar i analitzar imatges de l'món real mitjançant la computació. D'aquesta manera es poden tractar i automatitzar certes tasques, des de correccions i restauració d'imatges, fins a la presa de decisions per a altres aplicacions industrials com les que s'estudiaran més endavant.
és precisament el sector industrial el que més es beneficia d'aquesta visió artificial, ja que permet que els processos de fabricació o selecció es puguin automatitzar i que prenguin velocitats molt més altes que si ho fessin un humà. A més, amb el perfeccionament de les tècniques, cada vegada té més aplicacions i baixos costos, el que permet la seva expansió des de la indústria de l'automoció, a l'electrònica, agrícola i fins i tot logística.
Tècnica
El que es fa durant el procés és bàsicament tenir una càmera / so sensor per capturar imatges d'objectes o de l'entorn, processar-ràpidament mitjançant un programari que s'executa en un ordinador, extreure informació rellevant d'aquestes imatges i poder aplicar-les d'alguna manera. Per exemple, es poden analitzar objectes que passen davant d'una càmera en una cinta transportadora per detectar els que estan danyats i fer que un actuador mecànic els rebutgi perquè no segueixin en la cadena.
Tot sistema de visió artificial passa pels següents passos:
- captació: El sensor captarà la imatge de l'objecte real. Això és mitjançant un sensor òptic, càmera CCD, CMOS, InGaAs, raigs X, IR, termografies, etc. Això també té uns complements associats, com són els d'il·luminació. En aquest cas poden ser fluorescents, LED, llum polaritzada, làser, Backlight, etc.
- digitalització: Converteix la informació captada per les imatges recollides en format digital per poder ser processada pel computador.
- computació: Gràcies a el programari de control permet processar aquesta informació i obtenir dades sobre les quals s'actuarà / decidirà en etapes posteriors.
- Resultats: S'obtenen els resultats i s'actua d'acord amb ells.
Tots aquests passos necessiten de diversos mòduls o parts per poder funcionar com:
- Mòdul d'imatge: L'encarregat de captar el senyal o imatge de l'objecte o entorn.
- mòdul digitalitzador: El que converteix el senyal analògic de la càmera en digital.
- Mòdul de visualització: No cal confondre-ho amb el primer, és el que converteix el senyal digital resident en una memòria intermèdia en senyal visual per mostrar-se a través d'un monitor o pantalla en cas de ser necessària la seva monitorització.
- Processador d'imatge: Pot ser per programari o per maquinari. Independentment de la seva implementació, s'encarrega d'interpretar les imatges digitalitzades que ha captat la càmera. Per descomptat, en qualsevol cas necessita d'un computador.
- Mòduls d'I / S: L'entrada i sortida gestiona la captació d'imatge i la sortida de control en funció de les dades obtingudes.
- Comunicació : És el bus o interfície pel qual es pot comunicar el sistema de visió artificial amb la resta d'elements. Poden ser sense fil, Ethernet, RS232, ...
Objectiu o funcionalitat
Si per aquesta cinta transportadora passen uns quants objectes cada minut, un humà podria fer-ho de forma eficient. Però si estan passant desenes, centenes o milers d'elles, es fa molt complicat o impossible. És aquí on la visió artificial pot accelerar aquests processos i portar-los a terme.
Per això, la visió artificial és una gran eina per accelerar la producció industrial. Tot gràcies a processos basats en solucions integrals que s'adapten als processos productius de cada indústria. Amb capacitat per a l'escalabilitat, actualització i personalització en cas de ser necessari.
Per a això, es poden emprar multitud de dispositius, des de simples sensors òptics, Fins a una càmera més avançada o un grup d'elles per aconseguir el 3D.
Avantatges i desavantatges
A més del que s'ha dit, també hi ha una sèrie de avantatges i desavantatges dels sistemes de visió artificial. La més notable és la millora de l'rendiment pel que fa a la producció en la indústria, però hi ha més.
Entre els avantatges es poden destacar:
- Elimina la subjectivitat de la inspecció: Mitjançant la implantació de sistemes de visió artificial es pot aconseguir una millora en aquest sentit i millorar el rendiment a l'hora de quantificar i avaluar paràmetres per unitat de temps.
- flexibilitat: Els propis sistemes permeten adaptar-se i escalar-per poder adaptar-se millor als processos productius si s'han canviat. Això permet estalviar molt de temps i permet un ràpid començament després de cada canvi, sense haver de formar el personal per al canvi ni res per l'estil. Només una simple configuració.
- Asequible: Tot i que no són elements barats per a la majoria de les butxaques de particulars, però permet estalviar molts diners a la llarga a l'empresa. A més, aquesta tecnologia està prou madura i és prou comprensible com per ser cada vegada més barata. Els computadors, el programari o els components opto-electrònics cada vegada abarateixen més els seus preus i milloren la seva eficiència.
- costos: Aquests sistemes de visió artificial redueixen els costos en molts sentits, com els costos per devolució de comandes, les de personal substituït per aquests sistemes, costos temporals, augment de la producció (majors guanys), etc.
- Metrologia: Permet mesurar o obtenir informació de forma extremadament ràpida de les magnituds físiques que apareixen en les imatges captades. Per exemple, podria determinar en una fracció de segon la dimensió d'una peça, la seva àrea, la distància entre parts, diàmetres, angles, posició, etc. Una cosa que un humà no pot fer amb tal rapidesa.
- Classificació: Gràcies a l'anterior avantatge, es té una altra com és la classificació industrial ràpida i eficaç. Això permet classificar i automatitzar tasques a velocitats de vertigen atenent a aquestes dimensions, patrons, codis de barres, color, àrea, formes, etc.
- Millor producte final: La visió artificial també té un gran avantatge que pot repercutir en el client final, i és la millora de la qualitat de les peces. A el poder ser analitzades d'una manera més eficaç, fins i tot en zones inaccessibles per a un humà, permet produir peces de major qualitat. Això es tradueix en un consumidor més satisfet i la fidelització de clients.
- Altres: També necessita menor atenció, no és tan susceptible a errors visuals com els humans (falta d'atenció, descuits, distraccions, ...), no l'afecta l'absentisme laboral, millora la verificació en llocs inaccessibles per a l'ull humà (pe: mitjançant raigs X per veure l'interior de peces).
Entre els desavantatges, La més destacable és el preu d'aquests sistemes, ja que no té pràcticament punts febles. Només en alguns casos on es necessiti una avaluació mica menys objectiva i més subjectiva pot fallar, ja que en aquests casos no hi ha res millor que les pròpies persones per poder avaluar cada cas.
Aplicacions en la indústria de la visió artificial
Les aplicacions de la visió artificial a la indústria passa per tres camps molt específics com són el control de processos i control de qualitat, Encara que algunes empreses van més enllà i ho estan fent servir per a altres aplicacions no industrials.
exemples pràctics van des del control de temperatura, control de trànsit, verificació de l'correcte acoblament, etiquetatge i marcat, inspecció de soldadures, control de qualitat d'objectes, selecció i filtrat, control d'utillatge, control d'acabats superficials, sistemes pick-up & place per guiar robots industrials, detecció de cossos estranys en envasos, etc.
Exemples pràctics en l'àmbit industrial
Les aplicacions de la visió artificial en el sector industrial és bastant àmplia, com pots comprovar. el ventall d'aplicacions en diferents sectors passen per:
- Electrònica: en la indústria de l'electrònica es pot utilitzar la visió artificial en processos de fabricació diversos, com la manipulació i identificació de components, control de qualitat, comprovar la correcta soldadura i embalatge de peces, per a processos pick-up & place per col·locar components en PCBs i soldar, etc.
- automoció: S'usa per a inspecció en el procés de fabricació i acoblament de peces de vehicles. Com en el procés d'estampació, mecanització, soldadura, pintura, rebaves, extrusió, etc.
- Alimentació: La visió artificial en aquesta indústria permet millorar el control de qualitat. Per exemple per veure si els recipients han estat omplerts adequadament o que no tinguin cossos estranys en el seu interior. També s'usen àmpliament per eliminar fruits danyats o podrits, eliminar branques, pedres, closques i altres elements que no han de passar a processos següents, categoritzar per mides, etc.
- Envasat i embalatges: En la logística i packaging de la indústria, la visió artificial pot inspeccionar la presència o absència de certs marcadors. També pot catalogar per codis de barres o etiquetes, inspeccionar lots, dates de caducitat, posar correctament taps, etc.
- Logística i identificació: Permet identificar peces o productes de forma ràpida. S'adapta molt bé a les necessitats de grans magatzems i distribuïdores, com per exemple en els centres de logística d'Amazon.
Visió artificial i la indústria 4.0
La visió artificial, A l'igual que moltes altres tecnologies de digitalització i transició cap a la modernització d'empreses, com el Big Data, la IA, el IOT, i la pròpia núvol o cloud, fog i edge computing, té un paper crucial en l'anomenada indústria 4.0.
Tots aquests paradigmes units permeten millorar totes les condicions d'aquesta nova indústria emergent que pretén revolucionar el sector. I és que després de la revolució industrial amb la introducció de les màquines (1.0), la introducció de l'electricitat en el sector (2.0), l'arribada de la computació (3.0), ara arriba aquesta nova revolució gràcies a aquestes noves tècniques per donar lloc a la versió 4.0.
La visió artificial, de fet, pot agrupar diverses d'aquestes millores en un. Ja que es val de programari i maquinari per funcionar, i pot incloure també la IA per dotar-la de major intel·ligència i capacitat de reconeixement. Tot això dota el a indústria de les grans avantatges i precisió citades anteriorment.
Però si es combina aquesta capacitat amb altres mesures perquè millorin i modernitzin altres àmbits de la pròpia empresa que la implant, pot portar a una indústria 4.0 amb solucions integrals molt més eficients i competitives.
empreses com IBM, Red Hat, Marval, Telefònica, i moltes altres, ja fa temps que intenten ajudar a empreses a aquesta transformació perquè puguin logar seus objectius. A Espanya, moltes empreses importants com Santander, Cepsa, i moltes altres ja han començat a gaudir de les grans millores de la 4.0.
és precisament Marval l'empresa que porta més de 20 anys elaborant sistemes de visió artificial per a la indústria i evolucionant les seves eines. Gràcies a aquests projectes i els d'altres empreses de la competència, s'ha millorat totes les eines de les que la indústria té al seu abast.
Per exemple, imagina un sistema integral d'indústria 4.0 en una fàbrica on un sistema de visió artificial pot seleccionar la quantitat de matèria primera o peces vàlides necessàries. En funció d'aquesta informació, no només es podria descartar les no aptes i deixar que passin a la cadena de producció només les aptes.
Amb la 4.0 es podria passar aquesta informació també al núvol i fer servir altres tecnologies emergents per, per exemple, realitzar comandes a proveïdor de peces o matèria primera en funció de la capacitat de producció i la quantitat de peces descartades, avaluant l'inventari de forma totalment automàtica. O potser que reporti els errors detectats a l'esmentat proveïdor perquè pugui reduir aquests defectes en futurs comandes.
És a dir, en la indústria 4.0 les tecnologies ho abasten tot, Des del primer procés a l'últim, i en tots els departaments i sectors de l'empresa.
Més enllà de la traçabilitat
Els sistemes de visió artificial en una indústria 4.0 pot anar més enllà de les mesures de traçabilitat (Anàlisi morfològica, defectes, marcadors de posició, anàlisi de color, aspecte, objectes estranys, qualitat, lectura de codis, etc.). Podria també utilitzar aquesta informació OCR, OCV, o dades obtingudes després del processament per fer que altres màquines o processos de la factoria estiguin preparats o amb més informació a l'respecte.
Per exemple, imagina que es produeixen objectes de diversa consistència. Un sistema de visió artificial podria determinar el nivell de tolerància, Per exemple la consistència de cada objecte mitjançant diferents sistemes i així marcar-perquè una màquina que ha de estampar-lo en un procés posterior exerceixi la pressió adequada en funció de la seva consistència.
Això simplement és possible entenent el sistema de visió artificial com un element IOT connectat i la màquina de el procés següent com un altre dispositiu Iot connectat. Per tant, poden comunicar-se a través de la xarxa i fins i tot entre un i altre es pot usar altres elements de la fog o el núvol per analitzar certes dades.
Visió artificial i digitalització industrials
Els nous sistemes de digitalització industrial, Eines emergents i visió artificial tindran un paper clau en el present i el futur immediat en empreses de tot tipus de mida. Per exemple en combinació amb sistemes MES / MON (Manufacturing Execution System / Manufacturing Operation Management).
És a dir, els sistemes MES són sistemes de gestió d'informació connectats a equips industrials i línies de fabricació. Amb ells es pot monitoritzar i controlar els processos, el flux de dades de la planta i todoe n temps real mitjançant programari ERP. Així es rastreja i documenta les transformacions des de les matèries primeres fins al producte final.
MOS és una metodologia que permet visualitzar els processos de fabricació des de l'inici fins a la fi per optimitzar l'eficiència. Això garanteix l'execució eficient de la manufactura i millora la productivitat.
Per tant, els sistemes de visió artificial tenen un paper crucial en aquests casos, Ja que són una eina complementària perfecta per traçar aquestes estratègies de digitalització industrial. Especialment al costat dels desenvolupaments PLM (Product Lifecycle Management), és a dir, sistemes de programari per a gestionar el cicle de vida dels productes des que són fabricats fins a la seva eliminació, passant també per la seva posada en servei.
Com pots entendre, per a tot això es necessita de prou informació emmagatzemada en grans bases de dades en el núvol o en local, i que poden ser processades de forma ràpida i eficient per a la seva anàlisi pel Big Data. I aquestes bbdd estaran alimentades per aquests sistemes de visió artificial que són els que poden obtenir informació ràpida de tots els productes.
tot això sense alterar el TTM (Time To Market), tot el contrari, es pot obtenir tota aquesta informació i millorar aquest paràmetre considerablement. És a dir, si que el temps des que un producte es comença a concebre fins que es posa al mercat sigui més gran.
