Introduzione
I sistemi di visione artificiale hanno rivoluzionato la produzione e la logistica. Con l'aiuto della robotica, hanno permesso l'automazione delle attività industriali. I sistemi di visione industriale sono in grado di eseguire l'ispezione, la misurazione e il tracciamento dei prodotti.
Esistono diversi tipi di sistemi di visione industriale oggi disponibili sul mercato. Esamineremo ogni tipo di sistema, con le sue caratteristiche e i suoi vantaggi. Dopo aver letto questo articolo, avrete un quadro chiaro di ciò che i diversi sistemi di visione hanno da offrire.
Che cos'è la visione artificiale?
La tecnologia di analisi degli oggetti del mondo reale mediante immagini è nota come visione artificiale. Viene utilizzata nelle ispezioni automatizzate, nel rilevamento dei guasti e nella produzione. La visione industriale rende possibile l'automazione dell'industria fornendo dati in tempo reale a dispositivi di produzione come robot, nastri trasportatori e strumenti di ispezione. La visione industriale è la tecnica attraverso la quale la tecnologia digitale interagisce con il mondo reale. Fornisce dati appropriati al software di controllo industriale per prendere le decisioni corrette.
Tipi di sistemi di visione artificiale
Il numero di dimensioni analizzate da un sistema di visione industriale ne determina la categoria. Ora discuteremo in dettaglio gli usi e i vantaggi di ciascun sistema di visione industriale.
Sistema di visione industriale 1D
Un sistema di visione artificiale monodimensionale analizza una singola linea alla volta. Utilizza una telecamera a scansione lineare per catturare i pixel in modo lineare. La visione industriale monodimensionale è eccellente per analizzare la superficie di oggetti continui. È in grado di identificare deviazioni e modelli per eseguire il rilevamento dei bordi e l'ispezione delle superfici. I sistemi di visione industriale monodimensionale sono ideali per l'acquisizione di dati su nastri trasportatori in movimento. Poiché gli oggetti vengono scansionati in linee frammentate, non è necessario arrestare il movimento del nastro.
Sistema di scansione ad area 2D
Un sistema di scansione 2D ad area acquisisce un'immagine 2D dell'oggetto con una telecamera CCD o CMOS. Un array di pixel rappresenta l'immagine disposta su un piano 2D. I sistemi di scansione ad area forniscono immagini ad alta risoluzione con misure precise. I sensori delle telecamere possono variare da 5 a 30 megapixel e hanno vari livelli di zoom. Gli scanner 2D sono efficienti nel rilevamento dei difetti, nel riconoscimento dei modelli e nell'analisi dei testi. Sono ideali per i nastri trasportatori in lento movimento o per la scansione di oggetti fermi.
Sistema di scansione lineare 2D
Un sistema di scansione lineare 2D costruisce un'immagine acquisendo i dati in sezioni lineari. L'immagine viene acquisita con una telecamera a scansione lineare che comprende una singola linea di pixel. L'immagine viene costruita da una serie di scansioni lineari utilizzando un software di sincronizzazione. Sono ideali per attività ad alta velocità che richiedono l'acquisizione di dati da oggetti in movimento. Sono inoltre efficienti per le attività di smistamento e per l'ispezione delle stampe.
Sistema di visione artificiale 3D
Un sistema di visione artificiale 3D modella un oggetto in tre dimensioni, riportandone i parametri di lunghezza, larghezza e altezza. I sistemi di visione artificiale 3D utilizzano diverse tecniche, come i sistemi stereo, i sensori di spostamento laser, la luce strutturata e l'imaging a tempo di volo.
I sistemi stereo sono costituiti da due telecamere che riprendono un oggetto con angolazioni diverse. Il software di sincronizzazione utilizza queste immagini per costruire un modello 3D dell'oggetto. Questo processo richiede la risoluzione di un compito noto come problema di corrispondenza.
I sensori di spostamento laser sono costituiti da emettitori laser e telecamere. Lancia una linea laser sull'oggetto e il raggio riflesso viene analizzato per modellare gli attributi dimensionali.
Gli scanner a luce strutturata proiettano una griglia di fasci di luce su un oggetto e analizzano la luce riflessa con una telecamera. Il software elabora le perturbazioni nell'immagine catturata per ricreare il modello 3D dell'oggetto.
I sensori a tempo di volo proiettano raggi infrarossi su un oggetto e determinano la distanza misurando il tempo di ritorno della luce. Dopo diverse iterazioni di questo processo, viene preparato il modello 3D.
Qual è il ruolo della visione artificiale?
Rilevamento dei difetti
La visione artificiale consente alle fabbriche di rilevare rapidamente i difetti in campioni di grandi dimensioni. Questo tipo di screening ad ampio raggio aiuta a conservare la manodopera per i casi speciali di difetti insoliti. Il software di visione industriale consente alle linee di assemblaggio di prendere decisioni automatiche, come i controlli "pass/fail", che fanno risparmiare molto tempo e fatica alla produzione. Riducendo i difetti, la visione industriale fa risparmiare tempo, costi e risorse.
Rilevamento e conteggio degli oggetti
L'analisi degli oggetti attraverso la visione artificiale è molto più rapida dei metodi manuali. È in grado di determinare la quantità dei lotti in modo molto più rapido e accurato di quanto possa fare un essere umano. I sistemi di visione artificiale, come gli scanner di linea, sono ideali per le linee di assemblaggio in rapido movimento per il rilevamento e il conteggio degli oggetti.
Misura e misurazione
Uno dei vantaggi principali della visione industriale è la misurazione senza contatto. I sistemi di visione industriale utilizzano strumenti software per analizzare le dimensioni di un oggetto a partire dalla sua immagine. Sono quindi adatti alla progettazione e all'ispezione di tutti i tipi di pezzi. Misure rapide ed efficienti consentono di velocizzare la produzione e l'ispezione dei prodotti, aumentando la produzione complessiva della fabbrica.
Posizionamento e guida
I sistemi di visione artificiale consentono ai robot di prendere decisioni autonome in base all'ambiente circostante. Operazioni robotiche come il prelievo e il posizionamento, lo smistamento, l'ispezione e la navigazione dipendono dai sistemi di visione artificiale. Inoltre, il software di visione industriale fornisce ai robot un feedback in tempo reale. La visione artificiale aiuta a migliorare i processi produttivi riconoscendo schemi, difetti e irregolarità a bassa efficienza.
Lettura dei codici a barre
La lettura dei codici a barre è una delle applicazioni più diffuse della visione artificiale. I sensori a scansione lineare possono leggere i dati criptati dei codici a barre e aggiornare il sistema informativo. Questo aiuta le fabbriche a riconoscere gli oggetti, i magazzini a catalogare i prodotti e le aziende di logistica a tracciare le spedizioni.
OCR/Riconoscimento visivo
Grazie alle tecniche di riconoscimento ottico dei caratteri, i sistemi di visione artificiale estraggono il testo da un'immagine e lo elaborano in un formato leggibile dalla macchina. L'OCR è di grande utilità per le industrie, poiché consente ai dispositivi di riconoscere le informazioni stampate sui prodotti. L'OCR aiuta a recuperare e memorizzare le informazioni sui prodotti, la ricerca di immagini, la navigazione dei robot e la gestione dell'inventario.
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