¿Cómo funcionan los sensores de visión?
Los sensores de visión, que no deben confundirse con los sensores digitales que se encuentran en el interior de cámaras, son un tipo de solución de visión artificial destinada a llevar a cabo verificaciones de presencia/ausencia y realizar inspecciones de aprobación/rechazo en situaciones no estructuradas. La capacidad de una cámara de capturar imágenes se combina con la capacidad de procesamiento de una computadora para dar resultados en relación a la ubicación, calidad e integridad de la pieza o del producto que se fabricó. A diferencia de otros tipos de sensores, incluidos los de fibra óptica y ultrasónicos, los sensores de visión pueden manejar múltiples puntos de inspección por objetivo. Esta tecnología también puede detectar productos o empaques por patrón, características y color.
Los sensores de visión se utilizan para inspeccionar productos en todas las industrias. Para dichas inspecciones, primero, se toma una imagen; luego, se busca un objeto o rasgo en la imagen; y después se buscan ciertas características en dicho objeto o rasgo. Antes de que se puedan realizar las inspecciones de manera satisfactoria, se debe configurar el campo visual (FOV). Una vez que esto se lleva a cabo, el operador puede utilizar herramientas visuales para evaluar diferentes características para cuestiones de presencia, integridad u orientación: todo en una sola imagen.
La capacidad de la cámara para grabar una imagen adecuadamente iluminada del artículo inspeccionado depende no solo de la lente, sino del sensor de imágenes dentro de la cámara. Para convertir la luz (fotones) en señales eléctricas, los sensores de imagen suelen utilizar un dispositivo de acoplamiento de carga (CCD) o una tecnología de semiconductor complementario de óxido metálico (CMOS) (electrones). La función principal de los sensores de imagen es captar la luz y convertirla en una imagen digital, a la vez que equilibran el ruido, la sensibilidad y el rango dinámico. La fotografía está compuesta de píxeles. Los píxeles oscuros se producen con poca luz, y los píxeles brillantes se producen con mucha luz. Es fundamental asegurarse de que la cámara cuente con la resolución del sensor adecuado para la aplicación. El tamaño de la pieza, las tolerancias de inspección y otros parámetros influyen en la resolución necesaria. Mientras más alta sea la resolución, más fácil será ver los detalles en la imagen, lo cual permitirá mediciones más precisas.
¿Qué componentes conforman un sensor de visión?
La iluminación, lentes, sensores de imagen, controladores, herramientas de visión y protocolos de comunicación son todos componentes que comparten los sensores de visión. Muchos componentes del hardware de visión artificial, incluidos módulos de iluminación, sensores y CPU, están disponibles en el mercado. También pueden comprarse como un sistema integrado con todos los componentes en un único dispositivo.
Los sensores de visión cuentan con varios componentes de hardware:
• Lente: captura las imágenes y las presenta al sensor en forma de luz.
• Sensores de imagen: convierten la luz en una imagen digital que, luego, se envía al procesador para ser analizada.
• Herramientas de procesamiento de visión: procesan y optimizan una imagen para su análisis. Esto se lleva a cabo al evaluar la imagen y extraer información necesaria o al utilizar algoritmos para ejecutar la inspección necesaria y tomar una decisión relacionada.
• Comunicaciones: una señal de E/S discreta o información enviada mediante una conexión serial a un dispositivo, es decir, registrar información o utilizarla.
• Iluminación: ilumina la pieza a inspeccionar y permite que sus características sobresalgan para que la cámara las pueda ver claramente.
Resolución de aplicaciones con sensores de visión
En muchas industrias, las empresas dependen de sensores de visión para realizar inspecciones sencillas del tipo “aprobado/ rechazado” para garantizar que la calidad de los productos y empaque cumplan con estrictos requisitos estándar. En general, los sensores de visión se utilizan para detectar anticipadamente problemas de equipo y fabricación, lo cual ayuda a ahorrar dinero y evita la pérdida de tiempo de producción.
El primer paso en cualquier aplicación de un sensor es localizar o fijar el objeto o la característica de interés dentro del campo de visión de la cámara. Las herramientas de bordes y patrones sirven para esto, incluso detectan características ligeramente complejas, como objetos brillantes, texto impreso y dimensiones aproximadas, que los sensores fotoeléctricos no pueden detectar.
Una vez que el sensor tiene una referencia, utiliza herramientas de patrón, recuento de píxeles, brillo, contraste y borde para realizar la inspección. Los datos se comparan con las especificaciones, tolerancias o umbrales de las inspecciones para decidir, y luego se comunican como una salida de datos binaria.
Herramientas de visión
Las herramientas de visión juegan un papel importante para las inspecciones más básicas. Las típicas herramientas de visión incluyen recuento de píxeles, brillo, contraste y borde. Aún más importante, los sensores de visión inspeccionan numerosos objetivos dentro de una sola imagen y realizan múltiples inspecciones apoyándose con diferentes herramientas.
Algunas de estas herramientas son:
Herramienta de brillo: Proporciona el brillo promedio de los píxeles en una zona de interés. La iluminación debe ser estable y predecible cuando se utiliza dicha herramienta.
Herramienta de patrón: Funciona mejor cuando se utiliza en una superficie con un patrón con un contraste preciso y en objetivos lo suficientemente pequeños para permitir una variación e irregularidad en el campo de visión. Esta herramienta se puede utilizar para realizar inspecciones y recuentos, así como referencia a una herramienta de inspección.
Herramienta de contraste: es una herramienta útil si hay cambios impredecibles en las piezas con fallas. Se utiliza un alto contraste en las áreas objetivo para comprobar la presencia o ausencia.
