Procesamiento de imágenes con IA para componentes de alto brillo en el control de calidad

La situación inicial: Superficies complejas, requisitos exigentes

En EVVA, los componentes metálicos pasan por varias etapas del proceso y deben cumplir estrictas especificaciones de calidad. Entre ellos se encuentran, entre otros, cilindros de cierre, núcleos de cilindro y otras piezas de precisión mecanizadas con precisión o galvanizadas destinadas a la tecnología de control de acceso. Se deben detectar defectos mecánicos, como arañazos de menos de 0,1 mm, así como defectos de galvanización —defectos que a menudo son apenas perceptibles a simple vista.

La dificultad principal: Las superficies brillantes reflejan la luz y ocultan características relevantes. Por eso, para realizar una evaluación fiable, a menudo es necesario observar el objeto desde varios ángulos. En la práctica, esto dificulta mantener una calidad elevada y constante en las inspecciones manuales. Se buscaba una solución que detectara los defectos de forma fiable, ayudara a los empleados y se integrara de manera estable en el proceso de producción.

La solución: Caja de pruebas cerrada, iluminación adaptada, IA

Para resolver de forma fiable estas exigentes tareas de ensayo, se ha desarrollado, en colaboración con Danube Dynamics, un banco de pruebas basado en IA. El sistema detecta en un solo paso los componentes colocados de forma ordenada en una caja Eurobox de 400 × 300 mm, evalúa automáticamente los defectos superficiales e integra el control de calidad de forma reproducible en el proceso de producción. En la caja se colocan de forma ordenada hasta 126 componentes, que se inspeccionan en una sola pasada. Para garantizar unas condiciones constantes a pesar de los reflejos, se utiliza una caja de inspección cerrada con iluminación a medida. Cuatro barras RGBW controlables individualmente permiten utilizar diferentes colores y ángulos de iluminación para hacer visibles distintos tipos de defectos. La clave fue la interacción coordinada entre la iluminación, la calidad de la imagen y el análisis mediante IA.

La captura de imágenes es realizada por una cámara industrial monocromática del modelo IDS uEye U3-36P0XCP-M-GL Rev. 1.2. Se basa en el sensor AR2020 de 19,80 MP de onsemi, ofrece una resolución 5K UHD de 5136 × 3856 píxeles y, por lo tanto, es adecuada para la inspección de los detalles superficiales más sutiles. El sensor Rolling Shutter de 1/1.8 pulgadas en relación de aspecto 4:3 permite capturar con gran detalle incluso los defectos más pequeños. El sistema se complementa con una lente IDS con una distancia focal de 8,5 mm (modelo 20M11-C08528).

La cámara captura la Eurobox completa en alta resolución. Los datos de imagen obtenidos de este modo permiten detectar posteriormente, mediante IA, los defectos más pequeños de cada uno de los componentes. Lo decisivo no es solo el número de píxeles, sino la precisión de repetición en condiciones de iluminación definidas. Además, la versión monocromática permite representar con gran contraste las características relevantes de la superficie.

«Precisamente en el caso de superficies muy reflectantes, es fundamental reproducir las diferencias sutiles de forma estable y con gran detalle», destaca Jürgen Hejna, responsable de producto de cámaras 2D en IDS. «La alta resolución del sensor y la sencilla integración de la cámara crean una base sólida para ello en el entorno industrial».

Para Danube Dynamics, la facilidad de integración también fue un factor decisivo. La cámara se puede integrar en el sistema general a través de una interfaz estándar. Esto reduce el esfuerzo de desarrollo y garantiza resultados de inspección estables durante el funcionamiento.

Beneficios cuantificables

Ya en su primera puesta en marcha real quedó patente el potencial de la solución: La IA detectó desviaciones que ni siquiera los especialistas más experimentados habían notado. Sobre todo, la reducción significativa del tiempo de inspección hizo que los beneficios fueran inmediatamente cuantificables.

La inspección visual, que antes se realizaba manualmente y duraba más de 30 segundos por Eurobox, se redujo a menos de cinco segundos. La base para ello son cuatro escenarios de iluminación definidos, de los cuales se generan cuatro imágenes por componente. La inferencia de inteligencia artificial posterior se realiza con un tiempo de ejecución de aproximadamente 10 milisegundos por cilindro.

Al mismo tiempo, el proceso de verificación se ha digitalizado por completo. Los resultados de las inspecciones se documentan ahora de forma sistemática y se analizan estadísticamente. Los productos rechazados y las desviaciones, que antes no se registraban, pueden rastrearse de forma transparente. De este modo, no se sustituye el control de calidad manual, sino que se complementa de forma específica. Se alivia la carga de trabajo de los empleados, los procesos de control son reproducibles y la calidad se integra de forma cuantificable en el flujo de producción.

Otro hito es la posibilidad de volver a entrenar la IA de forma autónoma. EVVA puede integrar por sí misma nuevas variantes de productos y patrones de error en el sistema. Esto aumenta la viabilidad a largo plazo de la solución y permite adaptarla a las crecientes exigencias sin modificar la estructura básica del sistema.