VISIONE ARTIFICIALE
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A cura di Giovanna Sansoni (giovanna.sansoni@ing.unibs.it)
Visione e controlli non distruttivi Vision and non-destructive controls
ABSTRACT The section on Artificial Vision is intended to be a “forum” for Tutto_Misure readers who wish to explore the world of components, systems, solutions for industrial vision and their applications (automation, robotics, food&beverage, quality control, biomedical). Write to Giovanna Sansoni and stimulate discussion on your favorite topics. RIASSUNTO La rubrica sulla visione artificiale vuole essere un “forum” per tutti i lettori della rivista Tutto_Misure interessata a componenti, sistemi, soluzioni per la visione artificiale in tutti i settori applicativi (automazione, robotica, agroalimentare, controllo di qualità, biomedicale). Scrivete alla Prof. Sansoni e sottoponetele argomenti e stimoli. Il tema dei controlli non distruttivi è da sempre di grande interesse per le aziende, specialmente (ma non solo) nei settori della siderurgia, delle trafilerie e dell’automotive. Per queste aziende, il poter (tornare a) essere competitivi dipende in modo sempre più significativo dalla capacità di applicare il controllo di qualità all’interno del processo produttivo, sulla totalità del prodotto e con strumentazione di prestazioni almeno pari a quelle dei dispositivi di verifica che i clienti utilizzano sul prodotto acquistato: è sempre più frequente infatti che la merce venga rimandata al produttore perché non a specifica. Il tema di questa rubrica è dunque incentrato sui risultati dell’indagine dello stato dell’arte e di mercato in materia di controlli non distruttivi, con particolare attenzione alle tecnologie attinenti la visione. L’indagine è stata svolta utilizzando le seguenti parole chiave: optical inspection; vision system; imaging; surface texture; surface inspection; computer vision; range imaging; laser imaging. I siti visitati e i documenti analizzati hanno messo in rilievo quanto segue.
Il controllo non distruttivo di superfici nell’industria metallurgica, delle trafilerie e delle forgerie è classicamente eseguito mediante imaging RX, ultrasuoni ed Eddy currents; si tratta di controlli costosi (è il caso di strumentazione RX o a ultrasuoni, il cui utilizzo è giustificato solo in particolari applicazioni) o di tecnologie ben assestate, e di costo contenuto, che effettuano il controllo fuori linea. A partire dagli anni 2001-2003 ha sempre più prepotentemente preso piede l’utilizzo di sistemi di visione, principalmente di tipo 2D. Il trend è giustificato dall’evoluzione delle tecnologie di visione e di comunicazione, e dallo sviluppo di sistemi software sempre più potenti, grazie (i) all’attività di ricerca da parte delle comunità operanti nell’area Computer Vision, (ii) all’aumentato potere di calcolo dei PC e (iii) alla significativa riduzione dei costi. In parallelo, si è fatto sempre più pressante il requisito del controllo di qualità al 100%, in linee di lavoro riconfigurabili e con tempi di attrezzaggio sempre più brevi, per aumentare la flessibilità della produzione. I sistemi 2D si basano sull’acquisizione d’immagini mediante telecamere a matrice o lineari e sul loro processing. La soluzione è quella classica del siste-
ma di visione 2D: una o più telecamere veloci, opportuni sistemi d’illuminazione, e software dedicati per l’acquisizione, il riconoscimento e la classificazione dei difetti. Ad esempio, nell’ambito produttivo dei laminatoi, vi sono i sistemi prodotti da Cognex [1], da Parsytec [2], e da Siemens-Vai [3]. Particolare accento è posto sulle capacità di classificazione dei difetti, che consentono di discriminare fra graffi, crack, embossed defects, ondulazione e tessiture particolari, legati a determinati difetti di lavorazione. L’utilizzo di telecamere lineari si rivela adatto all’ispezione veloce di parti aventi superfici curve e lucide, perché è possibile, mediante opportuni sistemi d’illuminazione, evidenziare in modo ottimale i difetti anche in presenza di riflettività marcata delle superfici. Una soluzione studiata ad hoc per il controllo superficiale di tubi è quella presentata in [4]: in questo sistema vengono utilizzate tre telecamere lineari, poste a 120° l’una dall’altra, secondo un piano perpendicolare alla direzione di scorrimento del tubo. Poiché il controllo è eseguito a caldo, il sistema d’illuminazione si basa sull’utilizzo di radiazione laser in una finestra poco sovrapposta a quella di emissione, (legata questa alla temperatura del pezzo). Le telecamere sono accordate alla lunghezza d’onda d’illuminazione mediante opportuni sistemi di filtri. In questo modo è possibile disaccoppiare le due sorgenti e ottenere immagini di buona qualità, sulle quali viene effettuata l’elaborazione. Anche in questo caso si tratta di elaborazione 2D per il riconoscimento e l’identificazione dei difetti. Di tipologia simile è anche il sensore commerciale SIMAC 63 (Zumbach, Svizzera) [5]: si tratta di un dispositivo che realizza in versione compatta la struttura basata su tre telecamere lineari disposte a 120°, similmente al caso precedente. Il tubo da ispezionare passa
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1/13 ƒ 55