Artículos técnicos

¿Producción con cero defectos gracias a los sistemas de cámaras (3D)?

El análisis informático de imágenes de las cámaras permite detectar precozmente defectos e irregularidades en los procesos de producción. Esta detección precoz dedefectos supone una valiosa contribución al aseguramiento de la calidad. Por esa razón cada vez más líneas de producción se equipan con modernos sistemas de cámara con el fin de estar más cerca de conseguir una producción con cero defectos.

Los procesos de producción sufren cambios constantemente con el fin de aumentar la calidad del producto y de los propios procesos. La alta presión de costes y de tiempo y la necesidad de aumentar la producción y de disminuir el rechazo hace que se inviertan muchos esfuerzos en la automatización de las fases de control e inspección. Sin la ayuda de las máquinas esto no es posible. Con un mayor grado de automatización de la fase de aseguramiento de la calidad se pueden sustituir los controles de laboratorio necesarios pero caros y largos por controles de producto "en línea en la sala de producción". Los sistemas de cámara modernos no pierden de vista en ningún momento ni en ningún lugar los objetos a inspeccionar ni sus características durante la producción sin necesidad de intervenir en el proceso. El uso de imágenes captadas por las cámaras y de su procesamiento ofrece numerosas ventajas y aplicaciones. Los "procesos ópticos de medición e inspección" permiten realizar rápidamente controles de calidad durante el proceso de producción y no están sometidos a ningún tipo de desgaste. Sustituir los lectores de barras sencillos por cámaras industriales permite determinar y analizar, además del contenido del código, su calidad, orientación, color, tamaño, entorno y mucho más. Esto no solo amplía las posibilidades de inspección del producto sino también la calidad de la inspección y facilita además la automatización del control de calidad.

Las cámaras pueden detectar precozmente posibles defectos antes de que se provoquen otros muy difíciles o imposibles de corregir. ¿Qué sistema de cámara puede cumplir los elevados requisitos de los sistemas de medición e inspección y capacitar a las máquinas con la toma de decisiones propias para asistir de forma óptima a las personas o incluso sustituirlas?

"Con el procesamiento de imágenes 3D se puede mejorar enormemente la flexibilidad y la precisión de los procesos de medición e inspección", Dr. Martin Hennemann, Jefe de producto Ensenso de IDS Imaging Development Systems GmbH

Gracias a los sistemas de cámaras 3D actuales los robots están en situación de analizar su entorno para reaccionar de forma autónoma a distintas circunstancias. Además de captar dimensiones y la ubicación en la sala de producción de los objetos, los datos permiten extraer conclusiones precisas sobre desviaciones o defectos comparados con objetos de referencia. Esto permite realizar comprobaciones en línea que muestran si se pueden montar los componentes de producto "correctos".

En la industria de la automoción, en la que se fabrica una gran variedad de modelos, existe un alto potencial de defectos. Los clientes quieren configurar ellos mismos el coche de sus sueños. Pueden elegir entre distintos tipos de neumáticos, motores, chasis o equipamiento interior. Los operarios de la producción se benefician especialmente de sistemas automáticos que disparan una alarma a tiempo antes de que se monte una pieza incorrecta o defectuosa. Esto permite reducir la cantidad de controles posteriores o, lo que sería aún peor, el riesgo de provocar paradas de producción causadas por los defectos.

"El alto nivel de personalización en la configuración de automóviles permite sin duda unagran variedad de modelos, que sería imposible controlar y comprobar sin la ayuda de sistemas de cámaras", Dr. Martin Hennemann

Con el procesamiento de imágenes HALCON 3D se pueden determinar desviaciones mínimas del objeto y del modelo de referencia. Imagen: Demo de IDS, Control 2018, captada con una cámara Ensenso 3D de visión estéreo.
Con el procesamiento de imágenes HALCON 3D se pueden determinar desviaciones mínimas del objeto y del modelo de referencia. Imagen: Demo de IDS, Control 2018, captada con una cámara Ensenso 3D de visión estéreo.

Durante la feria internacional de control de calidad "Control 2018", celebrada en el mes de abril en Stuttgart, IDS presentó un ejemplo de una "Verificación de objetos 3D". Este sistema de demostración reconstruye objetos utilizando una cámara Ensenso N35 3D y a continuación compara los datos con ayuda del sistema de procesamiento de imágenes HALCON. Los datos 3D generados se comparan con un modelo de referencia para detectar desviaciones o defectos. El procesamiento de imágenes 3D detecta irregularidades en objetos de prueba que el ojo humano no puede percibir. La calidad de los objetos fabricados puede mejorarse notablemente para las fases posteriores del proceso gracias a la digitalización altamente precisa con cámaras 3D Ensenso y el consiguiente procesamiento de imágenes para la verificación del objeto.

"Los sistemas de cámaras3D complementan los sistemas 2D. Cada tecnologíatiene sus ventajas. Combinando sistemas 2D y 3D se pueden resolver tareas presentes y futuras y minimizar eficazmente los defectos de producción", Dr. Martin Hennemann

Para el Dr. Martin Hennemann la tecnología 3D complementa los sistemas de cámaras 2D aportando numerosas ventajas. Combinando ambas tecnologías se pueden resolver cada vez más aplicaciones. Cada tecnología tiene sus ventajas particulares para determinadas aplicaciones. Con los datos 3D se pueden determinar la forma, la textura superficial o la posición de los objetos en el espacio. Los datos 2D permiten leer identificadores y detectar de forma precisa los bordes y los colores. En el caso de la demo de control de IDS los datos 3D se utilizan para comparar objetos. Los códigos existentes de las piezas también se pueden utilizar para la identificación. Lo más práctico es utilizar imágenes de cámaras 2D para descodificarlos. También los fabricantes de automóviles utilizan métodos de inspección basados en cámaras 3D y 2D combinadas en el control de calidad final por ejemplo para buscar las franquicias en carrocerías montadas, inspeccionarlas y hacer una medición exacta de acuerdo con las consignas. En general los sistemas de cámara ofrecen muchas posibilidades para acercarse un poco más a una producción con cero defectos. Para minimizar eficazmente los defectos de producción puede ser necesario utilizar una u otra tecnología, o una combinación de ambas en función del criterio de inspección.

En el reconocimiento de textos (OCR) y la detección de bordes las imágenes 2D clásicas son el mejor material de partida para el procesamiento de las imágenes.
En el reconocimiento de textos (OCR) y la detección de bordes las imágenes 2D clásicas son el mejor material de partida para el procesamiento de las imágenes. Source: MVTec HALCON

Los sistemas de cámaras también son de ayuda en los procesos manuales de producción. Controlan las secuencias en los puestos de trabajo manual. Con el análisis de imágenes se controla si se toman las piezas correctas, si se coloca el número necesario de tornillos o si se ha olvidado alguna pieza. Un sistema posterior advierte de si el trabajo se ha ejecutado correctamente o no con avisos acústicos o visuales en un monitor o con una proyección. Este proceso garantiza el control de calidad durante la fabricación.

Los sistemas de cámaras y de producción están en constante evolución. Pero no cada nuevo sistema de cámara sustituye automáticamente a otro existente. La joven tecnología 3D que ha dado pasos de gigante en los últimos años visualiza otras características de un objeto. Permite conquistar otras aplicaciones y complementa a los sistemas de cámara 2D, pero no los sustituye. Por otro lado, las cámaras evolucionan constantemente pasando de "simples" proveedoras de imágenes a soluciones "inteligentes" y flexibles de procesamiento de imágenes. Junto con las cámaras 2D y 3D, los sistemas de visión artificial como la plataforma IDS NXT también hacen una enorme contribución a la prevención de defectos en el control de calidad gracias a una acertada combinación de cámaras, sensores, inteligencia, comunicación y versatilidad.

Una producción "perfecta" sin retoques ni defectos sigue siendo un ideal todavía inalcanzable por mucho dinero que se invierta o por muy moderna que sea la tecnología utilizada. No obstante, si se desea estar mucho más cerca de conseguir una producción con cero defectos no se puede prescindir del uso de sistemas de cámaras y de análisis.

Video: Verificación de objetos 3D" con una cámara 3D Ensenso de visión estéreo y procesamiento de imágenes HALCON