UREĂ‹WLFD
INFAIMON, S.L. Tel.: +351 234 312 034 ďš˝ Fax: +351 234 312 035 infaimon.pt@infaimon.com ďš˝ www.infaimon.com
'266,(5 6,67(0$6 '( &21752/2 1$ ,1'ý675,$
VisĂŁo ArtiďŹ cial: do Controlo de Qualidade Ă Participação nos Processos de Produção UTILIZAĂ‡ĂƒO DA VISĂƒO NOS PROCESSOS DE PRODUĂ‡ĂƒO Desde hĂĄ relativamente pouco tempo, os sistemas de visĂŁo tĂŞm sido utilizados como um instrumento relevante no processo produtivo e, cada vez com mais frequĂŞncia, observa-se uma estreita colaboração entre a visĂŁo e a robĂłtica, de forma a obter uma maior automatização nas cadeias de fabrico.
A visĂŁo artiďŹ cial, solução essencial nas aplicaçþes de controlo de qualidade industrial, ĂŠ cada vez mais utilizada como uma ajuda nos processos de produção e começa a ser utilizada com mais frequĂŞncia juntamente com robots, naquilo que denominamos de RGV (RobĂłtica Guiada pela VisĂŁo). Dentro desta tecnologia destacam-se dois tipos de aplicaçþes genĂŠricas: Pick & Place e BinPicking. ďšš VISĂƒO E CONTROLO DE QUALIDADE Os sistemas de visĂŁo artiďŹ cial para a indĂşstria (Machine Vision) tĂŞm sido utilizados habitualmente para um controlo de qualidade em aplicaçþes industriais. De um modo geral pode-se destacar uma sĂŠrie de ferramentas projetadas para este objetivo entre as quais se destacam: ďšš Os processos de identiďŹ cação relacionados com a leitura de carateres, e descodiďŹ cação de sĂmbolos 1D e 2D nos produtos. Estas ferramentas permitem solucionar problemas de rastreabilidade dos componentes produzidos, veriďŹ car os lotes de produtos ou ler cĂłdigos impressos; ďšš Outras das tarefas da visĂŁo artiďŹ cial ĂŠ a veriďŹ cação, tanto de componen-
ďšš
tes e montagens como de produtos embalados. Para isso sĂŁo utilizadas ferramentas de posicionamento, medição, identiďŹ cação e deteção de defeitos. Esta identiďŹ cação ĂŠ, muitas vezes, combinada com outros processos, como a medição de dimensĂľes ou a identiďŹ cação mencionada anteriormente, para efetuar uma inspeção a 100% dos produtos. Os sistemas de visĂŁo podem ser tambĂŠm utilizados para trabalhos de medição, onde se podem deďŹ nir diferentes variantes segundo as necessidades, destacando a veriďŹ cação de presença, a conďŹ rmação dimensional de elevada precisĂŁo ou determinar as tolerâncias geometrias. Por Ăşltimo, a visĂŁo ĂŠ sobretudo Ăştil na deteção de defeitos nos produtos. Estes defeitos podem ser uma consequĂŞncia da contaminação, arranhĂľes, ďŹ ssuras, descoloração ou pequenas alteraçþes na aparĂŞncia do produto, que podem indicar outros tipos de problemas. Na maioria dos casos, a determinação de defeitos baseia-se, portanto, na alteração de padrĂľes, cor e textura, ou nas alteraçþes em algum tipo de estrutura ou alguma forma dos objetos a analisar.
As vantagens da sinergia destes sistemas, visĂŁo e robĂłtica, permitem exibilizar os ambientes de trabalho robĂłtico. O auge desta simbiose tem vindo a ser reetido na grande quantidade de artigos publicados recentemente em revistas de automação industrial, nas quais se descrevem diferentes aplicaçþes onde a coordenação destas duas tecnologias permitem resolver muitos dos problemas industriais. A esta combinação de tecnologias foi dado o nome de VGR (Vision Guided Robotics), denominados em portuguĂŞs por RGV (RobĂłtica Guiada por VisĂŁo). Esta tecnologia determina tanto a possibilidade de que uma câmara de visĂŁo artiďŹ cial possa guiar um robot estĂĄ-
UREËWLFD
'266,(5 6LVWHPDV GH &RQWUROR QD ,QGÐVWULD
nologias possui as suas vantagens e desvantagens e, como mencionado anteriormente, não é universal e não resolve todas as possíveis aplicações. Os sistemas de Bin Picking são particularmente complexos porque os elementos podem estar colocados em qualquer posição no espaço, o que significa que o sistema de visão deve conhecer perfeitamente as medidas do objeto nas suas três dimensões. Além do problema da separação dos elementos empilhados através do qual o sistema de visão deve poder identificar o objeto dos restantes conjuntos de objetos.
componentes estejam em contacto e, finalmente, a sincronização do robot com o deslocamento da correia transportadora. O sistema RGV permite ter um controlo total de cada um destes elementos para efetuar o trabalho atribuído. Os diferentes problemas mencionados são resolvidos mediante a utilização de software de visão em 2D que identificam os objetos e obtém a sua posição. Existem numerosas bibliotecas de programação entre as quais se destacam tanto o software Sherlock de TeledyneDalsa, como as livrarias de Halcon de MVTEC. Ambos incorporam múltiplas ferramentas de medição que permitem definir a forma do objeto, a dimensão e a sua posição no espaço. Neste tipo de aplicação os objetos raramente estão sobrepostos, embora pudessem estar em contacto, mas com algoritmos avançados de busca e reconhecimento de standards, embora um problema adicional não implica reconhecer individualmente os elementos que estão em contacto ou que estão ligeiramente sobrepostos. A sincronização do robot e da correia transportadora é uma dificuldade adicional, sempre e quando se tenha em conta a informação da velocidade a que esta correia seja deslocada.
RGV E BIN PICKING Uma das tarefas mais complexas resolvidas pelos sistemas RGV está relacionada com a localização, seleção e recolha de objetos sobrepostos dentro de um reci-
piente. Esta tecnologia denomina-se Bin Picking. Embora à primeira vista, e a partir do conceito de visão humana pareceria fácil e óbvio selecionar o objeto de uma pilha, os sistemas de visão artificial não resolveram o problema de forma generalizada. Existem diferentes formas de aproximar-se e resolver o problema mas nenhum deles é universal. Em princípio, todos os métodos utilizados baseiam-se na tecnologia 3D. De facto, a base do projeto é identificar a posição de um objeto conhecido nas três dimensões do espaço, tendo em conta que o objeto possa estar orientado em qualquer posição. Os métodos mais utilizados em Bin Picking são triangulação laser, tempo de voo e esteroscopia. Cada uma destas tec-
Isto poderia definir-se como o sistema de RGV por excelência, uma vez que à complexidade da identificação por visão se adiciona a dificuldade na manipulação robótica. Uma vez que a visão define a posição exata do objeto a reconhecer, o robot deve aceder a este, mas para isso devem-se definir um ou vários potenciais pontos de fixação. Como mencionado anteriormente o objeto pode estar em qualquer posição no espaço pelo que o robot deve aceder à direção desejada e ângulo preciso para o aperto e, além disso, devido aos objetos estarem localizados no interior do recipiente, a trajetória do robot deve ser muito precisa para evitar colisões. Os sistemas de Bin Picking são, atualmente, um dos principais desafios dos sistemas RGV e empresas desta área começam a ter soluções fiáveis que podem resolver, atualmente, certas aplicações relativamente complexas.