INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE ... · Figura 2.1 Sensor CCD 39 Figura 2.2 Arreglo matricial del sensor 40 ... Figura 2.13 Filtro de binarización y filtro de

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA

Y ELÉCTRICA UNIDAD ZACATENCO

INSPECCIÓN DEL PROCESO DE ENSAMBLE DE UN

TABLERO DE INSTRUMENTOS AUTOMOTRIZ CON UN

SISTEMA DE VISIÓN INDUSTRIAL

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACION

PRESENTA:

JUAN MANUEL PÉREZ MARTÍNEZ

ASESORES:

DR. CHRISTOPHER RENÉ TORRES SAN MIGUEL

M. EN C. BEATRÍZ ROMERO ÁNGELES

NOVIEMBRE 2011

Inspección del proceso de ensamble de un tablero de instrumentos automotriz con un sistema de visión industrial

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Agradecimientos

Dios

Permíteme señor en este texto expresarte lo inmenso de mi gratitud hacia ti al permitirme ver

culminado un sueño que he perseguido desde hace mucho tiempo y que hoy con voluntad tuya se

vuelve realidad, gracias.

A mis padres

Porque después de Dios es a ellos a quien debo la mayor parte de lo que al momento he logrado y

lo que lograre, gracias.

A ti mamita

Sabiendo que no existirá jamás una forma de agradecerte una vida de lucha, sacrificio y esfuerzo

constante, solo quiero que sientas que el objetivo logrado también es tuyo!

Quiero que sepas que tu forma de luchar es mi ideal y que tu esfuerzo constante es mi fuerza de

voluntad y por eso te quiero, te admiro y te respeto.

A todas aquellas personas; profesores, familiares, amigos y amigas que siempre

creyeron en mí, ¡muchas gracias!


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Contenido Agradecimientos ................................................................................................................................. 2

Índice de figuras .................................................................................................................................. 7

Índice de tablas ................................................................................................................................. 12

Índice de graficas ............................................................................................................................... 12

Objetivo ............................................................................................................................................. 13

Objetivos particulares ....................................................................................................................... 13

Justificación ....................................................................................................................................... 14

Resumen ............................................................................................................................................ 15

Abstract ............................................................................................................................................. 15

Introducción ...................................................................................................................................... 16

Capítulo I. Panorama general de un sistema de visión industrial ..................................................... 19

1.1 Componentes físicos de un sistema de visión ......................................................................... 20

1.2 Sistema de iluminación ........................................................................................................... 20

1.2.1 Fuentes de iluminación, ventajas y desventajas para el sistema de visión ..................... 21

1.2.2 Técnicas de iluminación, sus efectos y sus beneficios para el sistema de visión ............ 22

1.2.3 Técnica con fuente de luz directa .................................................................................... 23

1.2.4 Técnica de iluminación con luz posterior ......................................................................... 23

1.2.5 Técnica de iluminación estructurada ............................................................................... 24

1.2.6 Técnica de iluminación difusa en los ejes ........................................................................ 25

1.2.7 Técnica de iluminación difusa fuera de los ejes o de domo ............................................ 27

1.3 Cámara de visión Artificial ....................................................................................................... 27

1.3.1 Cámaras monocromáticas ................................................................................................ 28

1.3.2 Cámaras a color ................................................................................................................ 29

1.3.3 Cámaras de alta resolución .............................................................................................. 30

1.3.4 Cámaras de alta velocidad ............................................................................................... 30

1.3.5 Cámaras alta sensibilidad ................................................................................................. 31

1.3.6 Cámaras lineales monocromáticas................................................................................... 31

1.3.7 Cámaras lineales TDI ........................................................................................................ 32

1.3.8 Cámaras lineales a color ................................................................................................... 32

1.3.9 Cámaras inteligentes ........................................................................................................ 32

1.3.10 Cámaras infrarrojas o térmicas ...................................................................................... 32


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1.4 Lentes ...................................................................................................................................... 33

1.4.1 Profundidad de campo ..................................................................................................... 34

1.5 Módulo de entradas y salidas ................................................................................................. 34

1.6 Actuadores externos ............................................................................................................... 35

1.6.1 Alarmas visuales y panel de estado ................................................................................. 35

Planteamiento del problema ............................................................................................................ 37

Sumario ......................................................................................................................................... 38

Capítulo II. Funcionamiento de los componentes de un sistema de visión. ..................................... 40

2.1 Sistema de captación .............................................................................................................. 40

2.2 Definición del campo de visión ............................................................................................... 41

2.2 Instalación de lente ................................................................................................................. 41

2.3 Conexión de la cámara, y descripción de terminales .............................................................. 42

2.4 Proceso de captura y adquisición mediante Digitalización de la imagen ............................... 43

2.5 programa de cómputo In-sight explorer ................................................................................. 44

2.5.1Facil construcción (easy builder) ....................................................................................... 44

2.5.2 Hoja de cálculo (spreadsheet) .......................................................................................... 45

2.6 Calibraciones y ajustes de la cámara previos a una captura ................................................... 45

2.7 Filtros ....................................................................................................................................... 46

2.8 Métodos de Localización e Inspección .................................................................................... 47

2.8.1 Localización o inspección mediante búsqueda de patrones ............................................ 47

2.8.1.1 Región modelo (model región) ..................................................................................... 48

2.8.1.2 Región de búsqueda (find region) ................................................................................. 48

2.8.1.3 Funciones matemáticas y operadores .......................................................................... 49

2.9 Inspección mediante extracción de histograma ..................................................................... 49

2.10 Inspección mediante Borde .................................................................................................. 50

2.10.1 Búsqueda de segmentos ................................................................................................ 50

2.11 Inspección mediante búsqueda de Blobs (manchas) ............................................................ 51

2.12 Sumario ................................................................................................................................. 51

Capítulo III. Metodología para la inspección de un tablero de instrumentos automotriz ................ 53

3.1 Reseña sobre los tableros de instrumentos automotrices ..................................................... 54

3.1.1 Indicadores ....................................................................................................................... 55


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3.1.2 Testigos ............................................................................................................................ 55

3.2 Partes del tablero .................................................................................................................... 56

3.2.1 Caja de luz ........................................................................................................................ 56

3.2.2 Difusor .............................................................................................................................. 57

3.2.3 Visualizador ...................................................................................................................... 57

3.2.4 Marco de sujeción ............................................................................................................ 57

3.2.5 Guía de luz ........................................................................................................................ 58

3.2.6 Diales o cuadrantes .......................................................................................................... 58

3.2.7 Agujas indicadoras ........................................................................................................... 59

3.2.8 PCB o tarjeta de circuito impreso ..................................................................................... 59

3.2.9 Tapa trasera...................................................................................................................... 60

3.2.10 Porta vidrio ..................................................................................................................... 60

3.2.11 Botones pulsadores ........................................................................................................ 61

3.2.12 Vidrio .............................................................................................................................. 61

3.3 Descripción del proceso de ensamble del tablero de instrumentos automotriz NBNF .......... 62

3.3.1 Colocación de display ...................................................................................................... 62

3.3.2 Colocación de la tarjeta de circuito impreso PCB y conexión .......................................... 63

3.3.3 Tapa trasera...................................................................................................................... 64

3.3.4 Colocación de cuadrantes ................................................................................................ 65

3.3.5 Inserción de agujas indicadoras ....................................................................................... 66

3.3.6 Colocación de botones, porta vidrio y vidrio ................................................................... 67

3.4 Ajustes previos en la cámara y en el programa de computadora para poder capturar

imágenes y desarrollar un el algoritmo......................................................................................... 68

3.4.1 Conexión con la cámara ................................................................................................... 68

3.4.2 Ajustes de enfoque y sensibilidad de la cámara .............................................................. 70

3.5 Inspección del primer punto crítico “correcto clipsado de la tarjeta PCB” ............................ 72

3.5.3 Inspección de los clips superiores .................................................................................... 76

3.5.4 Localización de los clips inferiores ................................................................................... 81

3.4.5 Inspecciones de los clips inferiores .................................................................................. 82

3.5.6 Inspección para la correcta conexión del cable plano ..................................................... 83

3.6 Verificación de versión e inspección de clipsado del cuadrante tacómetro ........................... 87

3.6.1 Patrón de localización ...................................................................................................... 88


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3.6.2 Verificación de versión correcta del cuadrante ............................................................... 90

3.6.3 Inspección de clipsado del cuadrante tacómetro ............................................................ 91

3.7 Verificación de versión e inspección de clipsado del cuadrante gasolina .............................. 93

3.7.1 Patrón de localización ..................................................................................................... 93

3.7.2 Verificación de versión correcta del cuadrante ............................................................... 94

3.7.3 Inspección de clipsado del cuadrante tacómetro ............................................................ 95

3.8 Verificación de versión e inspección de clipsado del cuadrante gasolina .............................. 96

3.9 Sumario ................................................................................................................................... 97

Capítulo IV. Integración del sistema de visión. ................................................................................. 99

4.1 Entorno visual entre el operario y el sistema de visión industrial .......................................... 99

4.2 Creación de un entorno visual que sirva como interfaz entre el operario y el sistema de

visión industrial en la inspección de clipsado de diales .............................................................. 104

4.2.1 Ajuste de parámetros debido a variación de dimensiones en material ........................ 106

4.2.2 Cambio de versión de cuadrante ................................................................................... 106

4.3 Interconexión del sistema de visión con el panel de visualización y sus resultados (panel

view) ............................................................................................................................................ 110

4.4 Posicionamiento de la cámara para las diferentes tomas .................................................... 113

4.4.1 Posicionamiento de la cámara para inspección posterior ............................................. 114

4.4.2 Posicionamiento de la cámara para inspección frontal en tres posiciones diferentes .. 116

4.5 Sumario ................................................................................................................................. 117

Resultados ....................................................................................................................................... 119

Tableros producidos ................................................................................................................ 120

Tiempo de retrabajo ................................................................................................................ 121

Tiempo de inspección.............................................................................................................. 121

5.1 Antes y después .................................................................................................................... 122

5.2 Localización ........................................................................................................................... 122

5.3 Trabajos a futuro ................................................................................................................... 123

Conclusiones ................................................................................................................................... 126

Referencias ...................................................................................................................................... 128

Anexos ............................................................................................................................................. 130

Algoritmo desarrollado para la aplicación de datos que comandara el sistema de visión,

inspección posterior .................................................................................................................... 130


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Algoritmo desarrollado para la aplicación de datos que comandara el sistema de visión,

inspección posterior .................................................................................................................... 132

Algoritmo para control de disparo de cámara para inspección posterior .................................. 135

Algoritmo para control de disparo de cámara para inspección frontal ...................................... 137

Índice de figuras Figura 1.1 Componentes de un sistema de visión 19

Figura 1.2 Mismo objeto diferentes posiciones de iluminación 21

Figura 1.3 Iluminación con fuente de luz directa 22

Figura 1.4 Iluminación con luz posterior 22

Figura 1.5 Iluminación de anillo e iluminación posterior 23

Figura 1.6 Aplicación de iluminación posterior en medición 23

Figura 1.7 Iluminación estructurada 23

Figura 1.8 Iluminación estructurada superficie plana e iluminación estructurada superficie con relieve 24

Figura 1.9 Iluminación difusa en ejes 24

Figura 1.10 Iluminación natural de ambiente 25

Figura 1.11 Iluminación de campo brillante 25

Figura 1.12 Iluminación natural de ambiente 25

Figura 1.13 Iluminación de campo brillante 25

Figura 1.14 Iluminación de domo 26

Figura 1.15 Cámara de visión artificial 26

Figura 1.16 Escala de grises 27

Figura 1.17 Escala de valores RGB y HSI 28

Figura 1.18 Aplicación de cámaras de alta velocidad 30

Figura 1.19 Cámara capturando espectro infrarrojo 32

Figura 1.20 ejemplo de captura con un lente con poca profundidad de campo (izquierda) y con gran profundidad de campo (derecha) 33

Figura 2.1 Sensor CCD 39

Figura 2.2 Arreglo matricial del sensor 40

Figura 2.3 Acoplamiento de lente a la cámara 40

Figura 2.4 Conector Enet 41

Figura 2.5 Conector 24VDC 41


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Figura 2.6 Identificación de terminales 42

Figura 2.7 Imagen aumentada para apreciación de pixeles 42

Figura 2.8 Programa de computo In-Sigth Explorer 43

Figura 2.9 Localización del logotipo In-Sigth con fácil construcción (easybuilder) 43

Figura 2.10 Localización del logotipo In-Sigth con hoja de cálculo (spreadsheet) 44

Figura 2.11 Con distorsión radial 45

Figura 2.12 Sin distorsión radial 45

Figura 2.13 Filtro de binarización y filtro de un color especifico 46

Figura 2.14 Localización mediante un patrón de la misma pieza en distintas posiciones y diferente escala 46

Figura 2.15 Delimitación de la región modelo 47

Figura 2.16 Delimitación de la región de búsqueda 47

Figura 2.17 Inspección de nivel de refresco en botellas mediante extracción de Histogramas 48

Figura 2.18 Localización de bordes en arco, circulo y línea 49

Figura 2.19 Localización de un segmento blanco 49

Figura 2.20 objeto susceptible de ser inspeccionado por la herramienta Manchas (blobs) para identificar puntos blancos 50

Figura 3.1 Tablero de instrumentos con indicadores de aguja y visualizador (display)

Para mostrar el estado del auto 44

Figura 3.2 Tablero con todos sus testigos encendidos 54

Figura 3.3 Caja de luces para el tablero denominado NBNF High line y low line 54

Figura 3.4 Difusor de visualizador para tablero NBNF high line 55

Figura 3.5 Visualizador (display) 55

Figura 3.6 Marco de sujeción 55

Figura 3.7 Guía de Luz utilizada en el dial de velocidad con cuatro puntos de Iluminación perpendiculares al plano de la guía de luz 56

Figura 3.8 Cuadrantes tacómetro, velocidad, y gasolina para NBNF 56

Figura 3.9 Agujas para velocímetro (grande), gasolina (pequeña) y tacómetro (pequeña) 57

Figura 3.10 Tarjeta de circuito impreso para tablero NBNF 57

Figura 3.11 Tapa trasera de tablero NBNF 58

Figura 3.12 Porta vidrio para tablero NBNF 58

Figura 3.13 Botones pulsadores 59

Figura 3.14 Vidrio de tablero NBNF 59


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Figura 3.15 Caja de luz con difusor 61

Figura 3.16 Visualizador sobrepuesto al difusor 61

Figura 3.17 Visualizador asegurado 61

Figura 3.18 Guía de luz colocada 62

Figura 3.19 Vista posterior del ensamble 62

Figura 3.20 Tarjeta de circuito impreso 62

Figura 3.21Cable plano conectado 63

Figura 3.22 Tablero cerrado por la parte posterior 63

Figura 3.23 Vista Frontal del tablero 64

Figura 3.24 Cuadrante velocímetro colocado 64

Figura 3.25 Cuadrante tacómetro colocado 64

Figura 3.26 Cuadrante gasolina colocado 65

Figura 3.27 Tablero sujetado listo para colocar plantilla guía para inserción de agujas 65

Figura 3.28 Guía sobrepuesta al tablero 66

Figura 3.29 Colocación de agujas para ser insertadas 66

Figura 3.30 Adición de botones pulsadores 66

Figura 3.31 Porta vidrio colocado 67

Figura 3.32 Vidrio colocado y tablero cerrado 67

Figura 3.33 Sub menú agregar sensor o dispositivos a la red 68

Figura 3.34 Icono de acceso rápido para agregar sensor o dispositivo 68

Figura 3.35 Ventana que muestra el listado de los dispositivos que se encuentran

Conectados en la red y permite establecer una conexión con cualquiera de ellos 69

Figura 3.36 Opción live video para visualizar imágenes en tiempo real en el menú imagen 70

Figura 3.37 Perillas para ajustar sensibilidad de luz y enfoque 70

Figura 3.38 Imagen de tarjeta PCB con los dos clips superiores a inspeccionar clipsados 71

Figura 3.39 Resultado de la herramienta color a escala de grises y su resultado en Escala de grises 72 Figura 3.40 Ventana emergente de parámetros que deben ser establecidos 72

Figura 3.41 Implementación de la herramienta de lo localización (findpatterns) Y visualización de resultados 74

Figura 3.42 Valores obtenidos fila(X), columna (Y) y ángulo 75

Figura 3.43 Visualización grafica de resultados 75

Figura 3.44 Condiciónif, mayor que 85 resuelve 1 de lo contrario resuelve -1 75

Figura 3.45 Configuración del indicador de estado (status) 76


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Figura 3.46 Herramienta encontrar línea (findline) 76

Figura 3.47 Parámetros a configurar de la herramienta encontrar una línea (findline) 77

Figura 3.48 Asignación de región de búsqueda para borde de clip 77

Figura 3.49 Estructura de borde (edge) resultado de la inspección encontrar línea

(findline) 78

Figura 3.50 Sintaxis de la función dentro de rango (inrange) y sus argumentos 79

Figura 3.51 Resultado de la función con resultado 1 y 0 de acuerdo al resultado dentro o fuera de rango 79

Figura 3.52 Resultado de las funciones adicionales 79

Figura 3.53 Estructuras de inspección para ambos clips 80

Figura 3.54 Generación de un resultado global con las dos inspecciones como argumento 80

Figura 3.55 Selección del conector como patrón de región modelo y establecimiento De la región de búsqueda 81

Figura 3.56 Estructura para el patrón de localización de la parte inferior del tablero 82

Figura 3.57 Regiones de búsqueda para clip izquierdo inferior y clic derecho inferior 82

Figura 3.58 Algoritmo para la inspección y valoración de la posición de los clips inferiores 82

Figura 3.59 Ventana de configuración de parámetros para herramienta inspección de borde 85

Figura 3.60 Ventana de configuración de parámetros para la herramienta de inspección de borde por posición 86

Figura 3.61 Resultado de la inspección de borde por posición para cada pestaña del cable plano 87

Figura 3.62 Algoritmo para las herramientas inspección de borde por posición y sus resultados numéricos 88

Figura 3.63 Imagen capturada para realizar verificación e inspección de correcto clipsado 89

Figura 3.64 Parámetros de configuración para la localización de la imagen 90

Figura 3.65 Región modelo, región de búsqueda y patrón localizado en color rojo, azul yverde respectivamente 91

Figura 3.66 Estructura de localización mediante patrón y sus resultados 91

Figura 3.67 Resultado de la aplicación de la herramienta leer código ID (readIDcode) 92

Figura 3.68 Asignación de regiones para búsqueda de segmentos con pixeles blancos En una región negra 93

Figura 3.69 Estructuras de borde para hallar segmentos de pixeles, resultados e implementación de funciones dentro de rango (inrange) y función lógica (and) 93

Figura 3.70 Imagen capturada del cuadrante de gasolina para realizar inspección


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sobre ella 94

Figura 3.71 Patrón de localización para inspección en cuadrante gasolina 95

Figura 3.72 Resultado de la estructura encontrar patrón por bordes para localización de cuadrante gasolina 96

Figura 3. 73 Estructura de código ID y resultado de lectura del código 96

Figura 3.74 Asignación de regiones de búsqueda para segmentos blancos 97

Figura 3.75 Estructuras para identificación de segmentos en ambos clips del cañón que anida el cuadrante gasolina 97

Figura 3.76 Patrón de localización para inspección en cuadrante velocímetro 98

Figura 3.77 Estructuras de localización, lectura de código datamatrix, y búsqueda de segmexntos, así como sus resultados 99

Figura 4.1 Interconexión del sistema de visión 100

Figura 4.2 Implementación de la herramienta and para la inspección superior 101

Figura 4.3 Tabla con todos los resultados y uno general para cada inspección 101

Figura 4.4 Ventana de configuración para customview 102

Figura 4.5 Personalización de la pantalla de vista para el operario 103

Figura 4.6 Estructura del comando imprimir campo (plotstring) 103

Figura 4.7 Configuración del condicionamiento de celda 104

Figura 4.8 Visualización de un ensamble bueno y un ensamble malo 105

Figura 4.9 Visualización de resultados en panel de visualización: localización, versión y clipsado 106

Figura 4.10 Implementación de campos para edición de valores 106

Figura 4.11 Sintaxis de la herramienta cuadro de listado (listbox) y resultado 107

Figura 4.12 Visualización de resultados en panel y accesos para configurar parámetros 107

Figura 4.13 Estructura de la condición para imprimirá datos cuando la sea de éxito (1) y cuando falle (2) donde C99 corresponde al resultado C100 y C101 corresponden al resultado de la verificación de versión y el resultado de la inspección de cuadrante clipsado respectivamente 108

Figura 4.14 Grafico relativo al resultado de la inspección exitosa 108

Figura 4.15 Grafico relativo al resultado de la inspección fallida 108

Figura 4.16 Programa para computadora VisionView emulador 109

Figura 4.17 Pantalla primaria de visualización 109

Figura 4.18 Lista de sensores detectados y sensores seleccionados 110

Figura 4.19 Imagen ofrecida por el panel de visualización virtual 111

Figura 4.20 Pantalla para modificación de valor numérico máxima distancia de clip 1 En tacómetro 111


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Figura 4.21 Pantalla para modificación del cuadrante velocímetro 112

Figura 4.22 Dos posiciones requeridas para posicionamiento de cámara 113

Figura 4.23 Actuador neumático con mesa deslizable acoplada 113

Figura 4.24 Par de guías lineales sobre riel 114

Figura 4.25 Localización de objetos 114

Figura 4.26 Segmentación de las 3 regiones de interés 115

Figura 4.27 Localización de objetos, movimiento en eje X 116

Figura 5.1 Ensamble de cuadrantes, “antes” 121

Figura 5.2 Ensamble cuadrantes, “después” 121

Figura 5.3 Localización de bancos de ensamble 122

Figura 5.4 Panel de visualización para sistemas de visión industrial 123

Índice de tablas

Tabla 1.1 Tipos de fuente de iluminación, sus efectos, y sus beneficios para el sistema 21

Tabla 2.1 Descripción de terminales en cable (pinout) 42

Tabla 5.1 Resultados en tiempo de una inspección a cargo de un humano 118

Tabla 5.2 Resultados en tiempo de una inspección a cargo del sistema de visión 118

Tabla 5.3 Localización 120

Tabla 5.4 Características del panel de visualización propuesto 121

Índice de graficas

Grafica 5.1 Tableros producidos por hora 118

Grafica 5.2 Tiempo de retrabajo por hora 119

Grafica 5.3 Tiempo de Inspección 119


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Objetivo Realizar una metodología que permita verificar mediante un sistema de visión autónomo el

correcto ensamble de los componentes en un tablero de instrumentos

Objetivos particulares Para el total cumplimiento del objetivo general se han creado estratégicamente una serie de

objetivos, cada uno de esos objetivos encausaran directamente al cumplimiento del objetivo

general conforme sean cumplidos

Conocimiento de los sistemas de visión, ¿qué es un sistema de visión? ¿Cómo estas

compuestos? ¿conocimiento de cada uno de los componentes? ¿Cuáles son sus

variantes?, ¿condiciones determinantes en su funcionamiento?

Compresión del principio de funcionamiento de un sistema de visión y cada uno de sus

componentes, la interacción entre cada uno de ellos y la metodología para desarrollar

algoritmos que al comandar un sistema de visión sean capaces de inspeccionar

propiedades específicas de un objeto

Reconocimiento del objeto a inspeccionar, proceso de ensamble y puntos de interés

Generación de un algoritmo que mediante la inspección de los puntos de interés se capaz

de determinar entre un objeto bueno y uno malo

Propuesta de componentes para integrar el sistema de visión

Integración del sistema de visión

Verificación de resultados obtenidos

Comparación inspección humana contra inspección mediante sistema de visión

Generación de conclusiones


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Justificación En la línea de producción de tableros de instrumento NBNF de la marca Volkswagen se he

encontrado un problema de ensamble recurrente, este problema es detectado al final de la línea,

en el momento en que se realiza la prueba o inspección final, entre algunos de los problemas más

comunes se halla el atoramiento de agujas al girar, cuadrantes de versión equivocada, o que el

visualizador (display) no enciende, estos problemas tienen su origen en un mal ensamble realizado

en estaciones intermedias, el primero y el segundo de ellos, debido a un cuadrante mal colocado

en la estación 30 y el tercero, debido a una mala conexión del cable plano en la estación 20, si

ahora se considera que debido a que no se cuenta con un sistema automatizado para verificar el

100% de la producción, entonces habría que sumar como causa potencial, el no contar con un

método de inspección del 100% de la producción que no sea susceptible de errores en algún

momento.

Estos errores de ensamble cometidos por las operadoras impactan directamente en la calidad del

producto, los niveles de producción de la línea y en los costos de producción, debido a que por

cada error se debe realizar un retrabajo.

Un sistema de visión ofrece una solución integra a los problemas que actualmente enfrentan tales

ensambles, pues mediante dicho sistema se podría verificar el 100% de la producción y además,

detectar y corregir un mal ensamble tan pronto como ha sido realizado, y no tener que detectarlo

hasta que el tablero ya fue ensamblado en su totalidad y proceder a un retrabajo o

desacoplamiento de las partes para corregir el error.

Si se analiza más a fondo esta situación, el poder detectar el mal ensamble en el mismo momento

en que es realizado y corregirlo en el mismo momento; está permitiendo el aseguramiento de la

calidad, un incremento en la eficiencia de la línea; al no tener que realizar retrabajos, y una

reducción de costos pues no se invierte mayor tiempo-hombre en corrección de errores, no se

debe pagar un salario a un inspector de calidad permanente para la línea, ni se deben hacer gastos

adicionales por sustitución de piezas debido a posibles daños en piezas al momento de

desacoplarlas para corregir el mal ensamble.


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Resumen

Este trabajo muestra el desarrollo de 2 algoritmos que comandan a dos sistemas de visión

independientes uno de otro, dichos sistemas de visión son implementados en una línea de

ensamble del tablero de instrumentos automotriz denominado NBNF destinado para un auto de la

marca Volkswagen, tal línea de ensamble produce alrededor de 380 tableros por turno de 8 horas,

siendo 2 turnos los que se trabajan por día. El sistema de visión fue aplicado al 100% de la

producción para inspeccionar cinco puntos importantes en 2 etapas, por ello 2 sistemas de visión

independientes, los sistemas fueron puestos en marcha y se verificaron los resultados obtenidos.

Abstract

This research show the development for 2 sequence programs that will provide to two vision

systems single one by the other, those vision systems will be added to an assembly production line

for create the automotive instrument cluster called NBNF it’s created for be used with a

Volkswagen car, the production line crops approximately 380 instrument clusters every turn, the

production line works 2 turns at day. The vision system will be applied to the 100% of the total

production in order to review the 5 most important things by two steps, that’s the reason for they

be independent one by the other, the two systems will be driven on march and the results will be

verified.


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Introducción

En la industrias MagnetiMarelli S.A. de C.V. Industria donde se producen autopartes para algunas

de las principales marcas ensambladoras de autos se produce el tablero de instrumentos

denominado NBNF destinado para un auto de la marca Volkswagen, en la actualidad el proceso de

ensamble ha mostrado serios problemas en puntos específicos del ensamble, estos puntos

específicos son de gran trascendencia en la calidad final del producto e incluso en el

funcionamiento de tal tablero de instrumentos debido a que las características que hacen de ese

sub-ensamble crítico un sub-ensamble bueno o un sub-ensamble malo son demasiado pequeñas y

difíciles de percibir por un humano, se ha pensado en la implementación de un sistema de

visiónencargado de realizar la inspección de tales puntos críticos en el ensamble.

En este trabajo de tesis se desarrollara la forma en que se implementara un sistema de visión

industrial para el caso específico de la inspección del ensamble de un tablero de instrumentos

automotriz en sus puntos más críticos, buscando determinar en forma autónoma por el sistema de

visión si el sub-ensamble en cuestión fue o no fue realizado correctamente.

Este trabajo se enriquece con investigación sobre las condicionantes más importantes para un

sistema de visión, como son la óptica y los efectos de la iluminación sobre una captura de imagen,

en este trabajo se presenta temas como: las técnicas de iluminación y sus efectos, también las

distintas fuentes de iluminación sus ventajas y desventajas; siempre buscando lograr una

inspección de buena calidad mediante un sistema de visión industrial que otorgue la fiabilidad

debida.

Otro tema importante que se aborda es la forma en como una cámara realiza la captura de una

imagen analógica para después convertirla en una archivo digital susceptible de ser procesado por

un controlador para su análisis, los tipos de sensores, y los accesorios que te brindan ventajas o

desventajas según el caso en particular, accesorios como filtros o tipos de lentes que de acuerdo a

las propiedades del objeto beneficiará la correcta selección de cada uno de ellos.

Una cuestión no menos importante es la interconexión en el medio físico entre la cámara, la

computadora y un medio de visualización para el operario, pues será finalmente el quien este en

estrecho contacto con el sistema de visión industrial.

La computadora aunque desarrolla un papel eventual es de suma importancia, un sistema de

visión industrial pueda diferenciar entre un objeto bueno y un objeto malo primero debe saber

que es considerado un objeto bueno y que es considero un objeto malo, o en su defecto conocer

por lo menos que es un objeto bueno para a partir de ese conocimiento poder discriminar

cualquier objeto que no coincida con lo que se ha establecido como objeto bueno.

Esta tesis muestra el desarrollo de un algoritmo que de forma autónoma determine si el sub-

ensamble fue realizado correctamente, sí es asícontinua con el ensamble del tablero en cuestión y

de no ser así el sistema de visión informa al operario cual es la falla para que estesea corregirlo y


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sometidoa una nueva evaluación con el objetivo de que sea aprobado por el sistema de visión

siempre buscando evitar la aparición de los problemas que se detallan como principales y que

afectan gravemente a la calidad y la funcionabilidad del producto.

Como parte complementaria al desarrollo del algoritmo se desarrolla la integración del sistema de

visión donde se busca como principal objetivo crear una interfaz con el operador, también

producto de todo esto se define los resultados y se da una sentencia sobre ellos.

Un sistema de visión otorgara resultados de precisión siempre y cuando las condiciones estén

dadas para tal fin por lo que también, se integran las condiciones físicas para que el sistema de

visión sea consistente.


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CAPÍTULO I. PANORAMA GENERAL DE UN SISTEMA DE VISIÓN

Este capítulo es en realidad un compendio de

información sobre lo que son los sistemas de visión,

cuales son los componentes que integran un sistema

de visión, así como las variantes de cada uno de los

componentes, sus ventajas y sus desventajas

1


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Capítulo I. Panorama general de un sistema de visión industrial

Los sistemas de visión industrial, son una combinación de dispositivos físicos (hardware) y

programas de computador (software) que permiten capturar imagen y aplicarle una serie de

técnicas, que ayudan a transformar y sustraer información importante, con la finalidad de que el

sistema tome una decisión binaria.

Basados enla técnica de adquisición de imágenes en dos dimensiones generalmente, para después

procesarlas de manera digital con el fin de extraer y medir determinadas propiedades de las

imágenes previamente adquiridas. Esta tecnología intenta entonces generar una analogía para

analizar e interpretar imágenes de la forma en que se realiza una inspección visual

humana.[Cognexeducationalservices, 2010]

Estos sistemas reciben el nombre de: sistemas de inspección visual automatizados, y actualmente

estos sistemas se han convertido en una importante herramienta en diversos campos como;

medicina, astronomía, geografía, industria automotriz, manufactura, etc.

La inspección visual autónoma se define como: proceso de control de calidad que mediante

técnicas de procesamiento digital de imágenes y reconocimientos de patrones, determina

automáticamente si un producto se desvía de las especificaciones de fabricación. [Newman y Jain,

1995]

La mayoría de los procesos industriales donde se han introducido los sistemas de inspección visual

automáticos, es en compañías donde las líneas de producción requieren:

Inspección del 100% de la producción.

Se tiene alto valor añadido de cada pieza.

Revisar grandes volúmenes de producción.

Garantizar la inspección frente a inevitables distracciones humanas.

Necesidad de control de calidad no solo del producto final sino también de los

subproductos intermedios de la cadena de producción.

Los sistemas de visión junto a otras tecnologías complementarias, permiten uniformizar el proceso

de inspección, así como también la inclusión de la inspección en etapas intermedias del proceso

productivo, con la posibilidad de ajustar dicho proceso antes de ser culminado, al tiempo que

facilitan eliminar piezas defectuosas en dichas etapas, con el correspondiente ahorro de costos y la

oportunidad de reciclar el material. [Groover, et al., 1989]


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1.1 Componentes físicos de un sistema de visión Un sistema de visión está compuesto en esencia por:

Sistema de iluminación

Cámara

Lente

Tarjeta de adquisición de datos (módulo de entradas y salidas)

Controlador o CPU (algoritmo de control)

Interface

Actuadores externos (opcional)

Figura 1.1Componentes de un sistema de visión.

1.2Sistema de iluminación La iluminación cumple la función básica de resaltar o disimular la forma de los objetos visibles,

desde el punto de vista de la cámara, las imágenes son creadas cuando la luz se refleja dentro de

la cámara, por tanto, el éxito de un buen reconocimiento de imagen depende en gran medida de

una buena difusión o dispersión de luz.

Para garantizar que el sistema sea estable es necesario acondicionar las imágenes que se están

adquiriendo lo que hace necesario obtener en ellas constantemente un alto contraste a pesar de

los diferentes cambios y condiciones exteriores tales como: ruido por luces externas, variación de

materiales, el cambio de una pieza por otra durante la inspección continua, etc.

Lente

Cámara

Cubierta de la

lente

Módulo de entradas y

salidas conectado a la

alimentación

Switch con

conexión en RED

a otros equipos


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Dentro del procesamiento de imágenes es la luz la principal responsable de otorgar siempre y en

todo momento una imagen estable y nítida para mantener en buen nivel el grado de

detección.[Cognexeducationalservices, 2010] ”lighting”

1.2.1 Fuentes de iluminación, ventajas y desventajas para el sistema de visión

Cada fuente de luz debe ser analizada de acuerdo a la manera en que contribuirá en el proceso de

adquisición de imágenes, estudiando los beneficios que cada una otorgara.

Tipo de iluminación Ventajas Desventajas

Halógeno

Muy brillante

Intensidad ajustable

Imposible ser estroboscópica

Alta temperatura

La calidad de la luz se degrada con el tiempo

Incandescente

Bajo costo

Gran disponibilidad


La calidad de la luz se degrada con el tiempo

Fluorescente

Amplia gama de formas tamaños

Luz difusa y mínimo brillo(deslumbramiento)


Intermitencia en la emisión de luz, Utiliza unbalastro de alta frecuencia para reducir la intermitencia en la luz

Se degrada con el tiempo

Dificultad para atenuar dicha luz

Laser

Luz altamente colimada

Los diodos laser pueden ser estroboscópica

Puede mostrar dimensiones 3D (dimensión Z)

Se expande

Luz no uniforme (textura granulosa)

Frágil

La seguridad es aún un problema, el uso de una línea de transmisión de luz mediante fibra óptica aporta al incremento de seguridad


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Tabla 1.1 Tipos de fuentes de iluminación, ventajas y desventajas [Cognexeducationalservices, 2010] ”lighting”

1.2.2Técnicas de iluminación, sus efectos y sus beneficios para el sistema de visión

La forma en que incide un haz de luz sobre un objeto es determinante al momento de obtener

contrastes de la imagen adquirida, cada técnica ofrece determinado beneficio pues el ángulo y la

dirección con que esta incide puede cambiar extremadamente la apariencia del objeto durante la

captura de la imagen.

Figura 1.2 Mismo objeto, diferentes posiciones de iluminación.

Xenón

Puede ser estroboscópica

Alta intensidad por cortos periodos

Se degrada con el tiempo

Los viejo estrobos fueron de Xenón

LED (light-emittingdiode)

Larga duración, 10,000 horas o mas

Puede ser estroboscópica

Disponible en especificas longitudes de onda (colores)

Baja intensidad (en el pasado)

Las intensidades de los LEDs se han desarrollado dramáticamente en los últimos años.


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1.2.3 Técnica con fuente de luz directa

Es una iluminación muy direccional como su nombre lo indica, como consecuencia produce

sombras muy pronunciadas, este tipo de luz se obtiene con fuentes de iluminación puntuales

“SOPTS”.

Ventajas:

Fácil de ser establecida

Se obtiene un contraste alto

Desventajas

Objetos 3D emitirán sombra

Causa reflexión tipo espejo en partes

brillantes

Figura 1.3Iluminación con fuente de luz directa.

Esta técnica de iluminación se utiliza cuando se necesita máximo contraste en imágenes de bajo

contraste, también es usada estroboscópicamente para congelar imágenes en movimiento.

La desventaja de generación de sombras en objetos 3d puede ser disminuida utilizando dos o más

fuentes de luz, o de lo contrario las sombras pueden ser utilizadas para desarrollar niveles de

contraste.[Cognexeducationalservices, 2010+ ”lighting”

1.2.4 Técnica de iluminación con luz posterior

Los objetos a iluminar se sitúan en el centro de la fuente de luz, justo sobre ellas, se suele utilizar

difusores delante de las fuentes para suavizarlas, el objeto de esta iluminación al iluminar toda la

parte posterior del objeto es proyector sombras hacia la cámara.

Ventajas

Crea un contraste optimo

Simplifica las imágenes, creando solo siluetas

Desventajas

Se pierden los detalles de la cara

Dificultad para usar en accesorios fijos

Tiene su aplicación potencial en la medición, especialmente

en medición de borde a borde en contornos o agujeros, es

recomendable utilizar un difusor de luz colimada para

obtener alta precisión.[Cognexeducationalservices, 2010] Figura 1.4 Iluminación con luz posterior.


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Figura 1.5 Iluminación de anillo e Iluminación posterior, mismo objeto.

Figura 1.6Aplicación de iluminación posterior en medición.

1.2.5 Técnica de iluminación estructurada

Este tipo de técnica permite obtener perfiles, profundidades y topografías, se sirve de la

proyección de puntos, franjas o rejillas sobre la superficie de trabajo, en función de cómo se

deforme este patrón de luz sobre la superficie se puede detectar las singularidades de la pieza

objeto de análisis.

Ventajas

De bajo costo para medir alturas o profundidades

Muestra el perfil de la superficie en bajo contraste

Desventajas

Los emisores de Laser son de costo elevado y se deben tratar

con cuidado

El análisis en eje Z no es de alta precisión

Figura 1.7 Iluminación estructurada.


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Este tipo de iluminación tiene su aplicación potencial en la medición de características continuas

como se puede notar en la siguiente figura

Figura 1.8 Iluminación estructurada superficie plana e Iluminación estructurada superficie con relieve.

1.2.6 Técnica de iluminación difusa en los ejes

Este tipo de iluminación proporciona el mejor contraste para imágenes de características

marcadas o grabadas en la superficie plana con iluminación en eje uniforme, las superficies

marcadas absorben la luz y parecen obscuras.

Ventajas

La cámara es normal con respecto al

objeto

Crea un efecto de campo brillante

Desventaja

Cualquier movimiento o vibración del

espejo puede generar una doble imagen

Figura 1.9 Iluminación difusa en ejes.

Debido a que este tipo de luz es una luz totalmente directa produce efectos de alto contraste en

las imágenes capturadas respecto al relieve de los objetos, estos efectos otorgan una gran ventaja

cuando se aprovechan los contrastes generados para la identificación de características específicas


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Efecto de campo brillante

En esta técnica los rayos de luz se hacen incidir perpendiculares a la superficie sobre la cual se está

haciendo incidir la iluminación.

Sus principales características serán:

Hace a las superficies difusas obscuras

Hace a las superficies planas y pulidas brillantes

Utilizada para enfatizar cambios de altura

Figura 1.10 Iluminación natural de ambiente figura 1.11 Iluminación de campo brillante

Efecto de campo obscuro

Contrario a la técnica de campo brillante los rayos de luz se hacen incidir sobre la superficie del

objeto analizado con cierto ángulo de inclinación como se observa en la figura.

Sus principales características serán:

Hace a las superficies difusas brillantes

Hace a las superficies planas y pulidas obscuras

Utilizada para enfatizar cambios de altura

Figura 1.12Iluminación natural de ambiente. figura1.13 Iluminación de campo obscuro.


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1.2.7 Técnica de iluminación difusa fuera de los ejes o de domo

Ventajas

Una iluminación difusa completa por lo tanto elimina las

sombras

Evita receptaculos con altas temperaturas y

deslumbramientos

Desventajas

Punto muerto debido al orificio de la cámara

Intensidad de iluminación reducida

[Cognexeducationalservices, 2010] Figura 1.14 Iluminación de domo.

1.3Cámara de visión Artificial

La función de las cámaras de visión es capturar la

imagen proyectada en el sensor, vía las ópticas,

para poder transferirla a un sistema electrónico.

Las cámaras han tenido una rápida evolución en los

últimos años. Las cámaras que se utilizan en visión

artificial requieren una serie de características

específicas, como:

El control del disparo de la cámara para

capturar las piezas exactamente en la posición

requerida. (tiempo y señales)

Control de la velocidad de obturación

Control de la sensibilidad a la luz

Figura 1.15Cámara de visión artificial.

Las cámaras de visión artificial son más sofisticadas que las convencionales, ofreciendo un

completo control de los aspectos que se enunciaron arriba tanto en aplicaciones científicas como

industriales.

Hay múltiples tipos de cámaras que se han separado en este trabajo según sus características de

utilización, cada uno de estos tipos de cámaras se describirá por separado y se consideran


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generalmente tecnologías completamente distintas. Sin embargo hay muchas características que

se superponen en estos tipos de cámaras. [Infaimon, S.L., 2010]

1.3.1 Cámaras monocromáticas

Este tipo de cámaras otorgan como resultado de su inspección una imagen en escala de grises, son

cámaras muy versátiles pues en la mayoría de los casos las inspecciones buscan determinar entre

un objeto bueno y uno malo, luego entonces si el color no es un factor determinante las cámaras a

color ofrecen una muy buena alternativa de solución, las cámaras son capaces de captar 255

tonalidades diferentes yendo desde el color negro que se considera como la tonalidad número

cero hasta el color blanco que es considerado como la tonalidad 255.

Figura 1.16Escala de grises

Cámaras de visión

artificial

Cámaras monocromáticas

Cámaras a color

Cámaras de alta resolución

Cámaras de alta velocidad

Cámaras de alta sensibilidad

Cámaras lineales monocromáticas

Cámaras lineales TDI

Cámaras lineales color

Cámaras inteligentes

Cámaras 3D

Cámaras infrarrojas/térmicas

Cámaras multiespectrales


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1.3.2 Cámaras a color Este tipo de cámaras no son utilizadas a menos que el color juegue una característica importante en la inspección a realizar, para una cámara a color cada color está compuesto de tres colores separados, por tanto cada color captado estará representado como una combinación de esos tres colores:

rojo, verde y azul (RGB) por sus siglas en ingles red, Green andblue

color, saturación e intensidad (HSI) por sus siglas en ingles hue, saturation and intensity

Figura 1.17 escala de valores RGB Y HSI

Cada componente de un pixel es convertido a un valor entre 0 y 255 para cada color

COLOR RGB HSI

ROJO (RED) 255,0,0 0,255,85 VERDE (GREE) 0,255,0 85,255,85 AZUL (BLUE) 0,0,255 170,255,85

Tabla 1.1Equivalencias entre RGB Y HSI

Algunas de las herramientas disponibles que proporciona una cámara de visión artificial a color

son las siguientes:

Presencia o ausencia de un color (mancha o área de color)

Conteo de pixeles de un color

Conteo de manchas de un color

Medición de área en un color

Conversión a escala de grises

Conversión de color a binario[Cognexeducationalservices, 2010]


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1.3.3 Cámaras de alta resolución

Una inspección es tan buena como es la calidad de la imagen que se está inspeccionando, la

calidad de una imagen depende de la cantidad de pixeles por la que está compuesta, una cámara

de alta resolución es aquella que captura imágenes segmentadas en una cantidad alta de pixeles,

en la actualidad una cámara de alta resolución ofrece imágenes del orden de los 5 mega pixeles.

Este tipo de cámaras tienen su aplicación potencial en procesos en los que se deben inspeccionar

detalles demasiado pequeños o que la calidad de la inspección es rigurosa.[Infaimon, S.L., 2010]

1.3.4 Cámaras de alta velocidad

Capaces de capturar desde 1.000 a 1.000.000 imágenes por segundo.

Los sistemas y cámaras de alta velocidad (slowmotion) se emplean en multitud de aplicaciones,

industriales, científicas, militares y de aeronáutica. Entre las aplicaciones más destacadas se

encuentran: pruebas de "crash" de automoción, estudio de proyectiles, balística, control de

fabricación, estudios en fluídica, control de turbulencia, visualización de explosión, biomecánica,

anuncios de publicidad, etc.


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Figura 1.18Aplicación de cámaras de alta velocidad.

1.3.5 Cámaras alta sensibilidad

Este tipo de cámaras se utilizan en aplicaciones donde se requiere de una imagen con gran calidad

pero en condiciones de muy baja iluminación, para mejorar la iluminación los sensores de estas

cámaras están cubiertos con polisilicio que es transparente a las longitudes de onda altas pero que

es opaca a las longitudes de onda más cortas 400nm.

Las cámaras de alta sensibilidad se utilizan habitualmente en entornos científicos.

1.3.6 Cámaras lineales monocromáticas

El concepto de barrido lineal se asocia a la construcción de una imagen línea a línea utilizando un

sensor lineal de forma que la cámara se desplaza con respecto al objeto a capturar, o bien el

objeto se desplaza con respecto a la cámara.

Este tipo de tecnología es desarrollada para aplicaciones de inspección de materiales fabricados en

forma continua, como papel, tela, o cualquier producto de este estilo, este tipo de materiales no

tienen un inicio y un fin definido, y pueden tener una longitud indeterminada, por tanto las

cámaras lineales pueden capturar una imagen de anchura conocida (tamaño del sensor) y de una

longitud ilimitada.


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1.3.7 Cámaras lineales TDI

La tecnología TDI (time delayintegration) utiliza el movimiento sincronizado para capturar

múltiples tomas de una misma línea y sumarlas obteniendo una línea con sensibilidad amplificada,

es decir en este método se combinan muchas líneas individuales a la vez con el fin de incrementar

la sensibilidad.

Con las cámaras TDI, por tanto, se puede alcanzar más velocidad con relativamente baja

iluminación con lo que es posible utilizar sistemas de iluminación más económicos, sin embargo

hay que tener en cuenta que este tipo cámaras tienen dos requerimientos fundamentales; estar

perfectamente alineadas con la dirección de movimiento de la aplicación y que la velocidad de la

aplicación sea bastante constante.

1.3.8 Cámaras lineales a color

Existen de dos tipos, las que incorporar 3 sensores lineales o las que trabajan con un solo sensor

con filtros de color para cada uno de sus pixeles.

Monosensor

Sus sensores CCD lineales que incorporan pixeles adyacentes con filtros

correspondientes a cada uno de los tres colores principales: rojo, verde y azul, esta

arquitectura tiene una buena sensibilidad.

Prisma

Los sensores se posicionan en tres caras de un prisma, este tipo de cámaras

pueden utilizarse en cualquier tipo de aplicación ya que los pixeles R, G y B

coinciden en la misma posición del objeto, este tipo de cámara tiene como

inconveniente que el prisma reduce la transmisión de luz por lo tanto se requiere

de un sensor más sensible o en otro caso utilizar una iluminación más potente.

1.3.9 Cámaras inteligentes

Este tipo de cámaras además de incorporar los elementos tradicionales de las cámaras de visión

artificial cuenta también con un procesador, memoria y sistema de comunicaciones con el exterior

puerto serie, I/O, Ethernet) y por lo tanto compone ella misma un sistema de visión artificial

completo.

Estas cámaras se encuentran disponibles en diferentes versiones; desde cámaras de resolución

estándar, hasta cámaras progresivas de alta resolución o cámaras a color.

1.3.10 Cámaras infrarrojas o térmicas

Debido a las características de los objetos a evaluar dentro de la Aplicación se pudiera requerir de

soluciones que van más allá del espectro visible, esto es aplicaciones que se encuentran dentro del

infrarrojo lejano (más de los 1µm).


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Este tipo de cámaras son capaces de determinar la temperatura de los cuerpos a partir de su

radiación infrarroja, las longitudes de onda en las que puede trabajar una cámara infrarroja son de

2µm a 5µm y de 7µm a 12µm.

Figura 1.19 Cámara capturando espectro infrarrojo

1.4Lentes Muchas cámaras utilizan lentes intercambiables, la diferencia entre estos lentes reside en esencia

en la longitud focal, la longitud focal es la distancia que existe entre el centro óptico y el punto en

donde está enfocado (plano de foco).

La longitud focal es lo que determina cuan cerca o cuán lejos aparecen los objetos cuando la

imagen se proyectó en la película o sensor de imagen, esto es el aumento y la potencia de este

aumento se mide en milímetros.

Una clasificación para los diferentes tipos de lentes se encontrara de la siguiente forma:

De ángulo amplio

Longitud focal menor que el tamaño de la diagonal que se podría trazar por el tamaño del

sensor, lente de 6mm aprox. Amplia profundidad de campo, distancia de enfoque corta.

Lente telescópico

Longitud focal mayor a la diagonal del sensor, lente de aprox. 25mm, poca profundidad de

campo, hace parecer más grandes a los objetos lejanos.

Lente con aumento o Zoom

Este tipo de lentes cuentan con una longitud focal variable regularmente oscila entre los

35 y 75mm.


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Lente tipo macro

Este tipo de lente es un lente que ha sipo optimizado para aplicaciones de gran aumento,

con este tipo de lente se logra que el tamaño de la imagen sea igual al tamaño del objeto

capturado (1:1).

Telecéntrico

Son aquellos que no distorsionan la perspectiva aun cuando se utilice un Zoom.

1.4.1 Profundidad de campo

Se entiende por profundidad de campo al rango de altura en el cual la imagen se mantiene

correctamente enfocada, este es un aspecto critico a considerar en aplicaciones de medición, esta

profundidad de campo está directamente relacionada con la apertura del lente, cuanto más

pequeña sea esta es mejor para la aplicación de medición o inspección.

Figura.1.20 Ejemplo de captura con un lente con poca profundidad de campo (izquierda) y con gran profundidad de

campo (derecha).

1.5Módulo de entradas y salidas Un Módulo de entradas y/o salidas será lo que proporcione el vínculo entre la CPU del controlador

y los dispositivos de campo del sistema. A través de estos se origina el intercambio de información

ya sea para la adquisición de datos o la del mando para el control de máquinas o actuadores del

proceso.

Están diseñados para simplificar las conexiones y ampliar las posibilidades de entradas y salidas de

los sistemas de visión, este tipo de dispositivos cuentan con un puerto de comunicación RS232

para dispositivos de serie.

Debido a que existen gran variedad de dispositivos exteriores (captadores actuadores), existen

diferentes tipos de módulos de entrada y salidas, cada uno de los cuales sirve para manejar cierto

tipo de señal (digital o análoga) a determinado valor de tensión o de corriente en DC o AC.


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Módulos de entradas digital

Módulos de salidas digitales

Módulos de entrada analógica

Módulos de salida analógica

1.6Actuadores externos Tienen como finalidad generar un efecto sobre un proceso automatizado, este recibe la orden de

un controlador y en función a ella genera la orden para activar un elemento final de control como

una válvula por ejemplo.

Las actuadores se pueden clasificar de acuerdo al tipo de señal que reciben y envían:

Electrónicos

Son actuadores de gran precisión, un ejemplo de este tipo de actuadores serían los

servomotores utilizados como actuadores de posicionamiento preciso.

Hidráulicos

Estos funcionan a base de fluidos a presión, ofrecen como principal ventaja altos coeficientes

de fuerza pero una respuesta lenta, un ejemplo de este tipo de actuadores son los cilindros

hidráulicos.

Neumáticos

Son aquellos mecanismos que realizan trabajo mecánico teniendo como fuente de energía aire

comprimido, este tipo de efectores debido a las propiedades de los gases tienen buena

velocidad de respuesta y aunque la fuerza que pueden imprimir es menor a la de un efector

hidráulico, no deja de ser considerable. Como ejemplo se puede considerar a cilindros de

simple y doble efecto neumáticos.

Eléctricos

Solo requiere de energía eléctrica como fuente de poder, es altamente versátil, un ejemplo de

estos es un motor eléctrico, pero una de sus desventajas es su velocidad y su operación, esto

ocasiona que en la mayoría de los casos se deban utilizar reductores.

1.6.1 Alarmas visuales y panel de estado


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Desarrolladas en la mayoría de los procesos de manufactura o ensamble para atraer la atención

del operario hacia un indicador del estado de la máquina, dependiendo del tipo de proceso esta

alarma puede ser simple o más sofisticada y puede ir desde un simple punto de iluminación que de

acuerdo a un código de colores estandarizado muestra un estado especifico del equipo o hasta un

panel de visualización en el cual se puede monitorear el estado del equipo pero pueden llegar a

ser tan precisos que estos pueden mostrar el estado de cada una de las variables del PLC o CPU.

Además de visualizar el estado de cada una de las variables algunos modelos de panel view

ofrecen la posibilidad de modificar incluso el estado de las variables en el PLC o CPU, este tipo de

paneles adoptan el nombre de HMI (human machine interface) interfaz hombre maquina por sus

siglas en ingles.


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Planteamiento del problema Una inspección humana ofrece como principal ventaja el bajo costo de inversión, pero no

garantiza la inspección, pues esta será relativa a la apreciación de cada individuo, si a esto se suma

que el tiempo que tomara a un individuo realizar la inspección pudiera ser alto, esta inspección

podría ser eliminada desde la primera instancia cuando se habla de una producción de clase

mundial.

Una inspección por sensores es fiable y de costo moderado, además de que ofrece rapidez pues la

inspección no tomara más de unos cuantos segundos, solo el tiempo para que la señal sea

transmitida al controlador, que esta sea procesada y evaluada para después recibir un juicio por

parte del controlador, controlador que contendrá una lógica establecida relativa a la evaluación

que debe realizar.

Un sistema de visión aunque es más costoso, sin ser excesivo, ofrece mayor rapidez y lo realmente

importante, accesibilidad, pues algunas inspecciones para sub ensambles delicados resultarían

imposibles de realizar con sensores y muy fáciles de realizar con un sistema de visión, otra ventaja

del sistema de visión es que las cámaras están dotadas con un controlador, con esto se logra la

lógica de control desde la misma cámara y se obtienen salidas como respuesta de cada inspección.

En el ensamble de tableros de instrumentos automotrices para autos comerciales actuales se

cuentan con partes como:

caja de luz

tarjeta de circuito impreso o PCB por sus siglas en inglés printedcircuitboard

difusor

visualizador o display

guía de Luz

cuadrantes

agujas

porta vidrio

lente o vidrio

tapa trasera

Entre otras dependiendo el modelo, versión y clase de auto mismas que al ser ensambladas deben

ser revisadas inmediatamente después de haber sido montadascada una de estas.

Algunos de estos sub ensambles pueden ser evaluados directamente por el operario del banco de

ensamble pero algunos otros deben ser inspeccionados de forma más minuciosa debido al alto

impacto que tiene dicho sub ensamble para la calidad final del producto o por ser estos sub

ensambles de trascendente importancia para el funcionamiento del producto, luego entonces

dichos sub ensambles no pueden tomarse tan a la ligera pues la eficacia con que se realicen cada

uno de estos ensambles será en si la calidad del tablero de instrumentos en cuestión.


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Durante el ensamble de un tablero de instrumentos los errores más frecuentas son debido a una

mala inspección en el ensamble y estos son los siguientes:

Tarjeta de circuito impreso PCB mal clipsado lo que ocasiona que esta no este fija y tenga

movimiento dentro del tablero de instrumentos.

Cable plano del indicador o display mal colocado que en efecto se traduciría al

funcionamiento incorrecto de tal objeto o en algunos casos definitivamente a que este no

funcionara.

Cuadrantes o diales mal clipsados lo que ocasiona interrupción del movimiento de las

agujas indicadoras generar un desplazamiento como respuesta de la magnitud medida.

Cuadrantes equivocados de versión, es decir un tablero de línea equipada (high line) con

cuadrantes de línea base (low line).

Este trabajo busca mediante un sistema de visión industrial disminuir la frecuencia con que

suceden estos principales errores de ensamble buscando aumentar la eficiencia de la línea de

producción de la empresa, con esto evitar retrabajos así como perdidas.

Sumario

En el capítulo primero se han revisado las posibles variantes de cada uno de los componentes del

sistema de visión, se ha descrito la forma de utilización así como las ventajas y/o desventajas que

cada variante de cada componente ofrece.


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CAPÍTULO II. FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES DE UN SISTEMA DE VISIÓN.

En el desarrollo de este capítulo se muestran las

características detalladas de los objetos que

constituyen el sistema de visión, objeto de este

trabajo, así también el principio de funcionamiento de

los mismos, y la descripción de la manera en que

trabajan algunas de las herramientas con que se

realiza inspección.

2


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Capítulo II. Funcionamiento de los componentes de un sistema de

visión. Como cualquier sistema, un sistema de visión es constituido persiguiendo un objetivo, este

sistema está compuesto de más de un dispositivo, y cada uno de estos dispositivos cumple una

tarea en particular y solo con el cumplimento de las tareas que cada uno tiene encomendado en

conjunto se puede lograr el funcionamiento del sistema de visión.

2.1 Sistema de captación La cámara es el dispositivo de que utilizando un tipo específico de lente reconstruye una imagen

sobre un elemento sensible o sensor, y la transmite al sistema de adquisición del procesador o

controlador, dicha transmisión puede ser digital o analógica. En otras palabras los sistemas de

captación son los transductores que convierten la radiación luminosa reflejada (escena), en

señales eléctricas de video.

La cámara desempeña la función de sensor en un sistema de visión, los sensores de imagen son

componentes sensibles a la luz, que modifican su señal eléctrica en función de la intensidad

luminosa que perciben. Existen distintas tecnologías para la captura de imágenes, siendo la

naturaleza del proyecto, la que determine la más adecuada en cada caso.

Las cámaras más comunes son las basadas en CCD por sus siglas en inglés (chargecoupleddevices)

o dispositivos de acoplamiento de carga, son las comunes debido a su bajo costo, bajo consumo,

buena resolución, durabilidad y facilidad en el manejo. Son consideradas como dispositivos que

poseen una baja deformación geométrica de la imagen, buena sensibilidad de luz, así como

resolución, el tiempo de captura de la imagen, se encuentra característicamente en el rango de

1/60 s y 1/10000 s. utilizan un arreglo CCD que se ha convertido en el estándar tecnológico de

dichas cámaras.

Figura 2.1 Sensor CCD.

El mecanismo de transferencia de la carga de un CCD se produce cuando la luz o fotones incide en

la superficie del CCD, entonces se acumula una cantidad de carga o electrones en cada celda del

sensor de CCD (elementos fotosensibles) esta energía acumulada estará en función de la luz

incidente. Finalizada esta etapa, la carga de cada una de las celdas del sensor de CCD debe

transferirse hasta el dispositivo de salida para que la información de exposición sea transformada

mediante el proceso de digitalización en una imagen digital.[Vargas, 2010]


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Figura 2.2 Arreglo matricial de sensor CCD.

2.2 Definición del campo de visión Este parámetro es importante debido a que tanto mayor sea el área destinada al campo de visión,

menor será la resolución para el sensor, esto es debido a que cada pixel deberá contener más

información, esto es el campo de visión es inversamente proporcional al grado de detalle que se

visualizara, el campo de visión viene determinado por la longitud focal del objetivo y el tamaño del

sensor de imagen, ambos se hallan especificados en una hoja de datos de la cámara.

La longitud focal del objetivo se define como la distancia entre el objetivo de entrada y el punto en

que convergen todos los rayos de la luz hacia un punto (sensor de la cámara). Cuanto mayor es la

longitud focal, más estrecho es el campo de visión.

La manera más rápida de averiguar la longitud focal de objetivo necesaria para campo de visión

concreto es utilizar una calculado de objetivos en line, para realizar este cálculo se debe conocer el

tamaño del sensor, la distancia de la cámara al objetivo y el tamaño de la imagen a capturar.

2.2 Instalación de lente La instalación de un lente adecuado permitirá al sistema de visión adquirir imágenes de video en

tiempo real para realizar los primeros ajustes, la longitud focal exacta necesaria depende de la

distancia de trabajo y de la profundidad de campo que cada aplicación de visión requiera.

Figura 2.3 Acoplamiento del lente a la cámara.


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2.3 Conexión de la cámara, y descripción de terminales

El sistema de visión cuenta con un conector denominado ENET y otro de alimentación, 24VDC, el

primero de estos provee de la conexión Ethernet para la comunicación de la cámara con la red y el

conector 24VDC entrega la conexión para la fuente de alimentación a 24 volts de corriente directa,

entradas y salidas, trigger para la adquisición, y la comunicación serial.

Figura 2.4 Conector ENET

El conector ENET es un conector tipo M12 y en su contraparte el cable es del tipo RJ45, esta otra

terminal se debe conectar ya sea al computador o al switch o router, según sea el caso.

Figura 2.5 Conector 24VDC


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Figura 2.6 Identificación de terminales

Numero de PIN Señal Color del cable

1 Alimentación +24VDC Blanco y verde (rayado) 2 Trigger + Verde 3 Trigger - Blanco y naranja (rayado) 4 Salida 0 de alta velocidad Azul 5 Salida 1 de alta velocidad Blanco y azul (rayado) 6 Receptor RS232 Naranja 7 Transmisor RS232 Blanco y café (rayado) 8 Tierra cafe

Tabla 2.1 Descripción de terminales en cable (pinout)

2.4Proceso de captura y adquisición mediante Digitalización de la imagen El sensor CCD convierte la iluminación a una señal de voltaje analógico, luego la cámara convierte

el voltaje analógico en una salida digital, ya como variable digital la imagen es dividida en un mapa

de cuadros llamados pixeles.

Cada pixel contiene una localización especifica dentro de la imagen (coordenadas X/Y) y un valor

de intensidad de brillo.

Figura 2.7 Imagen aumentada para apreciación de pixeles.


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2.5programa de cómputo In-sightexplorer

Figura 2.8Programa de cómputo in-sightexplorer

In-sightexplorer provee de una robusta, flexible y eficiente plataforma para configurar las

herramientas además de que a través de él se maneja la aplicación de datos creada para una

aplicación de visión, existen dos modalidades de desarrollo dentro del software, fácil construcción

(easybuilder) y hoja de cálculo (spreadsheet).

2.5.1Facil construcción (easybuilder)

Ofrece como principal ventaja una forma de trabajar demasiado simple pero su uso se halla

limitado a las propias funciones con las que cuenta el software, es decir no cuenta con gran

versatilidad, pero es tan simple como jalar herramientas desde los menús de estas, y es también

demasiado grafico a cerca del tipo de trabajo que está realizando, por tanto es muy entendible

pero poco funcional cuando de aplicaciones específicas se trata.

Figura 2.9 Localización de logotipo in-sight con easybuilder.


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2.5.2 Hoja de cálculo (spreadsheet)

Realizar una aplicación de datos de un sistema de visión es más complicado si esta se realiza en

hoja de cálculo pero la eficiencia de la aplicación tendrá como único limite la creatividad del

desarrollador, pues al uso de hoja de cálculo como plataforma permite al desarrollador el uso de

herramientas matemáticas y lógicas que harán de la aplicación una aplicación sumamente

poderosa, tan poderosa y robusta como el mismo desarrollador lo desee.

Figura 2.10 Localización del logotipo in-sight con hoja de cálculo.

2.6 Calibraciones y ajustes de la cámara previos a una captura Debido a la forma de cada lente óptico estos presentan un efecto de distorsión en la imagen que

se está capturando llama distorsión radial

Para obtener coordenadas o magnitudes reales es necesario realizar una calibración, esta

calibración será la relación de aspecto entre el mundo real y en imagen (pixeles), esta calibración

dependerá siempre la distorsión radial que genere en la imagen capturada y esta a su vez es

resultado de la distancia de trabajo, el montaje de la cámara, y el lente que se utiliza.

Cada cámara dependiendo de la forma en que esta se halle colocada puede mostrar una distorsión

de perspectiva, a manera esta distorsión de perspectiva se debe colocar la cámara perpendicular a

la cara del objeto a inspeccionar.


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Figura 2.11 Con distorsión radial. Figura 2.12Sin distorsión radial.

2.7Filtros Son utilizados como herramientas adicionales a la captura, estos filtros resaltan alguna propiedad

en específico de la imagen como resaltar contrastes o brillos, se debe mencionar que

dependiendo la situación los filtros no siempre suelen ser de gran ayuda.

En la siguiente imagen se muestran solo de manera ilustrativa el efecto de dos de ellos

Figura 2.13 Filtro de binarización y filtro de un color en específico.


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2.8Métodos de Localización e Inspección Antes de realizar una inspección se debe analizar cuidadosamente lo siguiente:

Determinar qué es lo que necesita ser inspeccionado (presencia y posición)

Comprender que es considerado bueno y que es considerado malo (características que lo

determinan)

Decidir qué resultados y como deben ser mostrados al usuario.

Cuando se realiza una inspección, esta inspección se asigna a cierta región dentro de la región

visible para la cámara, pero si se considera que la pieza no estará siempre en el mismo lugar

debido a que se trata de una producción en serie, entonces es siempre recomendable hacer una

localización de cada imagen buscando en ella una característica sobresaliente del objeto que se

inspecciona para a partir de ella lograr una referencia para todas las demás herramientas

2.8.1 Localización o inspección mediante búsqueda de patrones

La herramienta de búsqueda de patrones será utilizada en aquellos casos en los que se trate y

busque un modelo específico o un patrón en la imagen, findpatternses demasiado útil cuando

todas las partes que se inspeccionaran mantienen una propiedad constante o que parece similar

para todas.

Esta herramienta puede ser utilizada ya sea bien para determinar presencia o ausencia de un

patrón o para localización y referencia de una captura siempre y cuando todas mantengan una

propiedad especifica en común dentro de la imagen

Figura 2.14Localización de misma pieza en distintas posición y distinta escala mediante patrón.


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2.8.1.1 Región modelo (model región)

Se entiende por región modelo a esa parte especifica de la captura por la que se buscara en cada

imagen obtenida.

Figura 2.15Delimitación de la región modelo.

2.8.1.2 Región de búsqueda (findregion)

Entiéndase como el espacio dentro del cual es permitido encontrar el modelo entrenado.

Figura 2.16 Delimitación de la región de búsqueda.

De una inspección o localización mediante búsqueda de patrones se obtendrá como resultado los

siguientes datos:

Row (X) fila

Col (Y) columna

Angle (°) ángulo

Scale (%) escala

Score (%) calificación

Una vez que se cuenta con los valores numéricos de cada una de las características que se

enlistaron, entonces estos datos pueden ser procesados o analizados en la manera en que resulte

más conveniente para obtener un dato deseado ayudándose de las funciones matemáticas.


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2.8.1.3 Funciones matemáticas y operadores

Dado que esta herramienta es desarrollada teniendo como plataforma una hoja de cálculo; se

tendran disponibles para uso herramientas como las siguientes, entre otras:

Lógicas: and, if, inrange, not, or

Búsqueda: choose, counter, switch

Matemáticas: abs, exp, random, sqrt

Stadisticas: max, mean, min, sdev

Trigonometricas: cos, radians, sin, tan

2.9Inspecciónmedianteextracción de histograma Extracción de histograma es una herramienta que realiza un cálculo estadístico en relación a la

escala de grises en una región específica de una imagen

escala de grises = 0 → blanco

escala de grises = 255 → negro

Figura 2.17 Inspección de nivel de refresco en botellas mediante extracción de histograma.

Los resultados que se obtienen de una inspección mediante extracción de histograma son los que

siguen:

threshold es el parámetro que se toma como referencia para realizar la binarizacion,

la separación de blanco y negro (0-255)

darkcount numero de pixeles de debajo del threshold

brightcount numero de pixeles por encima del threshold

avarage promedio en el que se encuentran la mayoría de pixeles sobre la escala de

grises


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2.10Inspección mediante Borde Un borde representa el lugar de una imagen en la que se da una transición de obscuro a claro o

viceversa, estos bordes pueden ser rectos, curvos o incluso un circulo completo.

Figura 2.18Localización de bordes en arco, circulo y línea.

Este tipo de inspección tiene su aplicación potencial en medición de partes, encontrar círculos,

localizar partes rápidamente o determinación de contrastes.

2.10.1 Búsqueda de segmentos

La búsqueda de segmentos es una herramienta complementaria a una búsqueda de bordes, una

búsqueda de segmentos tiene como objeto localizar un par de bordes en polaridad opuesta

Figura 2.19Localización de un segmento blanco.

Al usar este tipo de inspección se tiene como resultado valores de distancia y promedio (contraste

entre los 2 ejes), al igual que esta herramienta existen algunas otras que operan de forma similar

como son encontrar línea, encontrar círculo, encontrar curva, etc.


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2.11Inspección mediante búsqueda de Blobs (manchas) Tiene como objeto de búsqueda a un grupo de pixeles unidos de bajo o por encima de un límite de

aceptación (threshold) respecto a una escala de grises.

Figura 2.20Objeto susceptible de ser inspeccionado por blobs para identificar puntos blancos.

En la búsqueda de manchas se detectan formas blancas en un fondo obscuro o formas obscuras en

un fondo claro.

2.12 Sumario El capítulo segundo se ha estudiado la forma en como el principal componente funciona, es decir

el modo en que trabaja la cámara y como procesa la imagen, también se han revisado las

principales herramientas a utilizar para desarrollar una aplicación de datos que comande al

sistema de visión y los conceptos implícitos en ellos


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CAPÍTULO III. METODOLOGÍA PARA LA INSPECCIÓN DE UN TABLERO DE INSTRUMENTOS AUTOMOTRIZ.

Esta sección es destinada a mostrar la forma en que

es ensamblado un tablero de instrumentos

automotriz, los puntos en los que la producción de

este tablero presenta complicaciones de ensamble y

la forma en que se realiza una inspección de esos

puntos mediante un sistema de visión.

3


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Conocimiento de las partes que lo

componen

Se conoce ya

el proceso

Identificación de los puntos

críticos de ensamble

Se conoce ya

puntos críticos

Creación de condiciones para el

funcionamiento de la cámara

Captura de imágenes para desarrollar

posible algoritmo de inspección

I

Capítulo III. Metodología para la inspección de un tablero de

instrumentos automotriz El tablero de instrumentos en cuestión es ensamblado por partes, la línea completa consta de 7

estaciones o bancos de ensamble, el sistema de visión será aplicado solo a dos de ellos, pues por la

propia naturaleza detales ensambles es difícil de inspeccionar mediante sensores, en las

estaciones anteriores la aprobación de tablero para continuar a la siguiente estación se realiza

mediante sensores orientados a un algoritmo cargado en un PLC que es finalmente quien

determina si el o los ensambles son correctos, estas dos estaciones a las que se aplicara el sistema

de visión son estaciones intermedias, aun así se explicara todo el proceso de ensamble como el fin

de que este sea comprendido, se ha desarrollado una estrategia de trabajo que a continuación se

detalla.

Inicio

Reconocimiento del producto

si

no

Estudio del proceso de ensamble del

tablero de instrumentos automotriz

si

no


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Formulación de posible algoritmo de

solución

Es capaz de

Localizar la imagen

Identifica los

puntos de interés

Discierne entre

ensamble bueno y malo

Integración del sistema y creación de

interfaz con el usuario

Creación de informe de resultados y

emisión de conclusiones

Funciona

adecuadamente

3.1 Reseña sobre los tableros de instrumentos automotrices

El funcionamiento normal de una máquina de combustión interna genera desgaste en sus

componentes, este desgaste es mayor cuando estos componentes son sometidos al límite de su

capacidad mecánica por lo que es necesario contar con instrumentos de control adecuados que

prevengan el deterioro prematuro del conjunto del motor.

Un panel de instrumentos o cuadro de instrumentos es un conjunto de instrumentos en

indicadores en vehículos que comprende:

I

Fin

si

no

si

no

si

no

si

no


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Indicador de velocidad del vehículo

Tacómetro o cuentarrevoluciones

Indicador de temperatura del refrigerante

Indicador de combustible restante

Figura 3.1 Tablero de instrumentos con indicadores de aguja y display para mostrar estado del auto.

Estos indicadores funcionan de la forma que funcionaria un reloj analógico o digital o una mezcla

de ambos. Además de estos se encuentran una serie de testigos luminosos de simbología

normalizada, por ejemplo: el testigo de presión de aceite, carga de batería, indicadores

intermitentes, entre otros.

3.1.1 Indicadores

Inicialmente el desplazamiento de la aguja se hacía por medios magnéticos, actualmente se

realiza por medio de motores a paso, el movimiento de estos motores a paso es generado

electrónicamente por medio de un circuito integrado.

Los cuadros de instrumentos de última generación llevan incorporados microprocesadores

capaces de mostrar gráficos en pantallas LCD, si bien se siguen utilizando instrumentos con agujas

es esto solo por ser más fáciles de visualizar.

La forma en que cada indicador se actualiza es porque el microprocesador del tablero de

instrumentos mantiene una conexión permanente con el bus CAN de la computadora del vehículo.

3.1.2 Testigos

Los testigos no son más que lámparas integradas en el tablero de instrumentos agrupadas de

manera racional y capaces de llamar la atención del conductor, buscando alertar sobre posibles

problemas de seguridad o mecánicos graves con el fin de evitar daños, algunos de los testigos que

debe incluir un tablero de instrumentos son: presión de aceite, carga de batería, temperatura

excesiva del refrigerante, nivel del líquido de frenos, entre otros.


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Figura 3.2 Tablero con todos sus testigos encendidos.

3.2Partes del tablero Como se ha mencionado un tablero de instrumentos automotriz es compuesto por distintos

objetos, cada uno de estos con un objetivo en particular por desarrollar, en conjunto constituyen

al tablero de instrumentos y cada una de estas partes tiene su grado de importancia, es

importante conocer a cada uno a fin de poder tener un mejor panorama sobre la problemática

que podría causar su ensamble.

3.2.1 Caja de luz

La caja de luz es el objeto que tiene por fin, alojar dentro de ella la fuente luminosa, en este caso

Diodos LED, aloja a la fuente luminosa buscando evitar fugas o desperdicios de luz y también

busca direccionar la emisión de luz de modo que esta pueda ser aprovechada de la mejor forma.

Al ser la iluminación del tipo LED y contar además con diferentes colores al contar con iluminación

general y de propósito específico como es el caso de los pilotos, la caja de luz debe contener

diferentes cavidades, aisladas o compartidas una de otra según convenga al propósito de la

iluminación.

El material del que está constituida una caja de luz por razones de su misma utilización deber ser

material que no transfiera la luz a través del, así solo la direccionara sin absorber ni una parte de

ella.

Figura 3.3 Caja de luces para el tablero denominado NBNF.


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3.2.2 Difusor

Generalmente se trata de un dispositivo plano que tiene como objeto distribuir uniformemente

sobre su superficie la luz que incide sobre él, para así después de haber cruzado la luz sobre el esta

sea emitida en condiciones de uniformidad.

Figura 3.4Difusor de display par tablero NBNF.

3.2.3 Visualizador

Tiene como objeto mostrar información importante al usuario a cerca del estado del auto.

Figura 3.5Visualizador (display) NBNF.

3.2.4 Marco de sujeción

Estructura plástica con forma predefinida a fin de que sujete firmemente al visualizador (display) y

al difusor a la caja de luces

Figura 3.6Marco de sujeción.


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3.2.5 Guía de luz

Objeto que tiene como propiedad esencial el que puede transmitir luz sin absorberla, es utilizado

cuando la fuente de luz no se encuentra directamente focalizada sobre lo que se quiere iluminar,

además de transmitirla la distribuye uniformemente, esta guía está en contacto directo con la

fuente de luz en puntos específicos solamente.

Figura 3.7 Guía de luz utilizada en el dial de velocidad, con cuatro puntos de iluminación en las extremidades

perpendiculares al plano de la guía de luz.

3.2.6 Diales o cuadrantes

Es en los cuadrantes donde se encuentra la graduación sobre la cual se mostrara la medición

obtenida de cada parámetro (revoluciones por minuto del motor, velocidad y gasolina), además de

que debido al trabajo de serigrafía al que fueron sometido, en ellos se encuentran grabados como

transparencias cada uno de los testigos con que cuente cada tablero, existen dos tipos de

cuadrantes para cada parámetro, esto es, son diferentes entre sí, los cuadrantes para high line y

para low line

Figura 3.8Cuadrantes tacómetro, velocidad y gasolina para NBNF


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3.2.7 Agujas indicadoras Objetos que tiene como fin posicionar la extremidad con punta cerca de algún digito en los

cuadrantes, buscando otorgar la indicación de la magnitud de la propiedad que esta designado a

medir, en la otra extremidad exactamente al centro y perpendicular a la misma barra o aguja

cuenta con un cañón de diámetro y longitud definidas, este cañón está destinado a alojar dentro

de el al eje de un servomotor, el cual será el responsable de posicionar a la aguja en la posición

correcta relativa a la magnitud medida.

Figura 3.9 Agujas para velocímetro (grande), gasolina (pequeña) y tacómetro (pequeña)

3.2.8 PCB o tarjeta de circuito impreso

Aloja en ella toda la electrónica necesaria que se encargara de realizar toda la lógica de control

para la medición de las variables de interés, entro los más importantes componentes se

encuentran, el microprocesador, los servomotores, bocina, phototransistor, conector, también

cuenta con algunos otros componentes más comunes pero no por eso menos importantes como,

resistencias, capacitores, transistores, inductores, diodos y diodos LED etc.

Figura 3.10 Tarjeta de circuito impreso con sus componentes para tablero NBNF high line.


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3.2.9 Tapa trasera

Puesto que la tarjeta PCB es el último objeto en la parte posterior, se vuelve necesario proteger a

esta de cualquier contacto con el exterior, debido a eso se coloca una taba en la parte posterior

como la siguiente:

Figura 3.11 Tapa trasera de tablero NBNF.

3.2.10 Porta vidrio

Este artefacto, da una elevación o separación a partir de los diales hacia el vidrio, además sección

perfectamente a cada área de indicación, tacómetro, velocidad y gasolina.

Figura 3.12 Porta vidrio para tablero NBNF High Line.


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3.2.11 Botones pulsadores Dispositivos plásticos mediante los cuales se logra la permutación o cambio de estado de los

switches en PCB para verificar odómetro y restablecerlo a cero.

Figura 3.13Botones pulsadores.

3.2.12 Vidrio

Tiene como objeto proteger al tablero de instrumentos de agentes como: polvo o intervenciones

en el funcionamiento, esto sin bloquear la visibilidad de los indicadores, aun cuando se le llama

vidrio, este no es propiamente de ese material pues sería un tanto riesgoso, más bien se trata de

un tipo de polímero (acrílico).

Figura 3.14Vidrio del tablero NBNF.


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3.3Descripción del proceso de ensamble del tablero de instrumentos automotriz NBNF La caja de luz fungirá como el alma del tablero ya que sobre ella se encuentran alojados todos los

componentes que lo integran.

3.3.1 Colocación de display

a) colocación del difusor de luz del display en la

caja de luz con el fin de que la iluminación en display

sea uniforme

Figura 3.15 Caja de luz con difusor.

b) colocación del display sobre el difusor, se

debe mencionar que el display va sujetado

a la caja de luz mediante clips

Figura 3.16Visualizador (display) sobrepuesto al difusor.

c) colocación del marco de sujeción para fijar al

display y al difusor, este va clipsado en cuatro puntos a

la caja de luz

Figura 3.17Visualizador (display)asegurado.


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d) 1.4 colocación de la guía de luz para el

segmento de velocímetro, esto hará que la

luz se transmita a toda la superficie del

cuadrante o dial

Figura 3.18Guía de luz colocada.

3.3.2 Colocación de la tarjeta de circuito impreso PCB y conexión

En la caja de luz por la parte posterior, se encontrara el primer punto crítico para inspeccionar

dentro de nuestro sistema de visión, se debe garantizar la firme sujeción de la tarjeta PCB a la caja

de luz.

Figura 3.19Vista posterior del ensamble.

a) Fijación del PCB a la caja de luz utilizando

guías (pivotes) para obtener posición adecuada y

clips para fijarla a la caja de luz

Figura 3.20Tarjeta de circuito impreso colocada.


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En el siguiente paso se hallael segundo punto de interés, y esto será verificar la correcta conexión

del cable plano a la tarjeta.

b) Conexión del cable plano del display a la

tarjeta

Figura 3.21Cable plano conectado.

3.3.3 Tapa trasera

Esta es montada a presión y al igual que la tarjeta es guiada por pernos o pivotes y sujetada

solamente por clips

Figura 3.22Tablero cerrado por la parte posterior.


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3.3.4 Colocación de cuadrantes Trátese nuevamente sobre la parte frontal al tablero

Figura 3.23Vista frontal del tablero.

El siguiente paso será la colocación de cada uno de los diales en su respectiva posición, he aquí el

tercer punto crítico de inspección para el sistema de visión, el correcto clipsado de los cuadrantes

para evitar atoramientos en la trayectoria de las agujas, y otro más será verificar que el cuadrante

colocado sea el correcto pues el cuadrante es diferente para las versión bajo de gama y alta de

gama.

Figura 3.24Cuadrante velocímetro colocado.

Figura 3.25Cuadrante tacómetro colocado.


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Figura 3.26Cuadrante gasolina colocado.

3.3.5 Inserción de agujas indicadoras

Como siguiente paso se debe realizar la inserción de las agujas en los ejes de los servomotores, la

inserción y fijación se realiza solamente a presión, se debe recordar que las agujas tienen un cañón

xplástico, el cual alojara al perno del motor, debido a que la inserción de la aguja se realiza

mediante posicionadores de precisión, se debe garantizar siempre la misma posición del tablero

con respecto a las agujas

Figura 3.27Tablero sujetado listo para colocar plantilla guía.

Debido a que las agujas deben ser colocadas siempre en una misma posición “cero”, el tablero

debe ser energizado para que el microprocesador envíe a los motores a cero y entonces colocar

una plantilla que garantice que la inserción de las agujas se estará haciendo precisamente en esa

posición “cero”.


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Figura 3.28Guía sobrepuesta al tablero.

Figura 3.29Colocación de agujas para ser insertadas.

3.3.6 Colocación de botones, porta vidrio y vidrio Una vez que ya se han colocado las agujas lo que resta es cerrar el tablero, pero antes de cerrar el tablero es necesario la adición de los botones mediante los cuales durante el funcionamiento del tablero de instrumentos se podrán ajustar parámetros como el kilometraje de viaje, la versión en cuestión está dotada de dos botones pulsadores que debido a la forma del tablero deben ser de gran longitud para lograr un rebase con respecto del cristal.

Figura 3.30Adición de botones pulsadores.


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Figura 3.31Portavidirio colocado.

Figura 3.32Vidrio colocado y tablero cerrado.

3.4Ajustes previos en la cámara y en el programa de computadora para

poder capturar imágenes y desarrollar un el algoritmo Una vez que se han ubicado los puntos de interés para la inspección se procede a la recolección de

eventos para poder formar un patrón de inspección, ese patrón de inspección tiene como primer

paso la localización de la imagen o la creación de una referencia.

3.4.1 Conexión con la cámara

Antes de comenzar a desarrollar una aplicación de datos se debe de realizar una comunicación

entre la cámara y la PC, la comunicación se realiza vía Ethernet por tanto cada cámara y equipo o

PC serán identificados con una IP, cada uno de ellos tendrá una IP diferente y mediante esa IP

serán identificados, es importante mencionar que la PC se debe adaptar a la IP de la cámara, esto

es si por alguna razón llegaran a tener la misma IP lo más conveniente sería modificar la de la

computadora.


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Una vez que se ha ejecutado el software In-sightexplorer se tendrá una pantalla como la que

continua y en la barra de menús, en el menú sistema se buscara la opción agregar sensor o

dispositivo a la red “add sensor/devicetonetwork”

Figura 3.33Submenu agregar sensor o dispositivo a la red de trabajo

Figura 3.34Ícono de acceso rápido para agregar sensor o dispositivo

Será abierta la siguiente ventana que después de hacer un escaneo en toda la red, mostrara un

listado de las cámaras que se encuentren conectadas en ese momento, de igual forma mostrara

los datos de IP, , submascara de RED, Gateway, servidor DNS, etc, mediante un clic sobre el sensor

al que se desee conectar se inicializará la conexión en línea con tal cámara, a partir de entonces

cualquier aplicación que se desarrolle o modificación en la aplicación quedara guardada en el

procesador o CPU de la cámara siempre y cuando se indique guardar los cambios.


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Figura 3.35 Ventana que muestra el listado de los dispositivos que se encuentran conectados en la red y permite

establecer una conexión con cualquiera de ellos.

A la izquierda de la pantalla en la ventana in-sightnetworksse visualizan los dispositivos que se

encuentran actualmente conectados a la red, en este caso se observara JUANMANUEL-PC, pues

este dispositivo es un emulador conectado virtualmente a la red.

Una vez que se ha logrado entablar una conexión con la cámara se ha logrado una comunicación

entre ella y la computadora, entonces se obtienen imágenes de ella,de lo que la cámara está

captando, es importante mencionar que antes de realizar cualquier captura se debehacer algunos

ajustes previos como ajuste de enfoque y sensibilidad a la luz en el lente.

3.4.2 Ajustes de enfoque y sensibilidad de la cámara

Una vez que se ha asegurado una posición firme de la cámara y también de la pieza u objeto a

inspeccionar, se verifica que la imagen que se está obteniendo de la cámara sea una imagen de

buena calidad, susceptible de ser inspeccionada, una imagen clara y desde luego que contenga

dentro de ella el objeto de interés, para que este ajuste pueda ser realizado de mejor manera se

deberá configurar la cámara para que otorgue una imagen en línea en tiempo real o imagen en

vivo.

En la barra de menús, se selecciona la opción video en vivo “live video”, entonces la cámara estará

enviando una imagen en tiempo real de lo que está capturando, esto hará que el ajuste de

enfoque y sensibilidad de luz de la cámara puedan realizarse de mejor forma, logrando siempre

visualizar y evaluar la calidad de la imagen que se está recibiendo, no está demás mencionar que

este ajuste se debe hacer con el objeto en la posición en la que a partir de ahora será presentado

para cada inspección subsecuente, a fin de que el ajuste que se haga sea el correcto para todas las

capturas.


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Figura 3.36 Opción live video para visualizar imágenes en tiempo real en el menú imagen

Figura 3.37 Perillas para ajustar sensibilidad de luz y enfoque

Ajuste de sensibilidad de luz ‘iris’

Ajuste de enfoque


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3.5 Inspección del primer punto crítico “correcto clipsado de la tarjeta

PCB” En este segmento se verificara que después de haber clipsado la tarjeta a la caja de luces los clips

estén en posición correcta para poder asegura que la tarjeta fue colocada correctamente.

Cuanto más restringido sea el campo de búsqueda el programa será más robusto pues se estará

restando posibilidad de error al sistema de visión, otro factor que se debe considerar para que

nuestra aplicación sea robusta es asegurar en la medida de lo posible la misma posición del objeto

a inspeccionar.

Figura 3.38 Imagen de tarjeta PCB con los 2 clips superiores a inspeccionar clipsados

3.5.1 Conversiones de color a escala de grises mediante uso de filtros

En este caso se hallara una limitación física pues al ser la tarjeta PCB color verde se pensó en una

iluminación roja con el objeto de poder ver el color verde casi como un negro en una cámara

monocromatica, y asi poder obtener un gran contraste entre la tarjeta de circuito impreso y la caja

de luces, tal cual fue colocada la iluminación roja, solo que nunca se consideró que la cámara con

la que se contaba para esta aplicación era una cámara a color, una cámara a color no es necesaria

a menos que lo que se pretenda inspeccionar sea precisamente eso, color.

Para esta aplicación una cámara monocromática sería la mejor, luego entonces habrá que hacer

uso de filtros a fin de convertir la imagen de color que se está obteniendo en una imagen en escala

de grises que evitara disturbios causados por la saturación de color, cabe mencionar que aun así

podría ser inspeccionada.


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Toca el momento de que se incorpore un filtro a la imagen obtenida para después poder

desarrollar todo sobre la imagen que el filtro otorgue.

Se utilizara una herramienta llamada “colortograyscale”que se encuentra dentro de las

herramientas de imagen, para poder insertar cualquier herramienta se debe posicionar el cursor

sobre la celda en la que se desee insertar la herramienta o descargar la información.

Figura 3.39 Resultado la herramienta color a escala de grises y su resultado en escala de grises.

Una vez que la herramienta ha sido insertada inmediatamente emergerá una venta con el fin de

que sean fijados ciertos parámetros como se verá a continuación.

Figura 3.40 Ventana emergente de parámetros que deben ser establecidos para el funcionamiento de la imagen.


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El primer parámetro imagen “image”, será la imagen o captura sobre la cual tendrá

efecto el filtro, por lo tanto se seleccionara la casilla A0, la casilla A0 será siempre la que

contenga la captura de la imagen.

El segundo parámetro fijación de objeto “fixture”, se utiliza solo cuando se tiene un

parámetro de localización y se desea referenciar la herramienta a ese parámetro de

localización, por lo que por ahora se dejara tal valor en 0,0,0 que significan a su vez fila,

columna y ángulo de ubicación respectivamente.

El tercer parámetro de región, es aquel que indicara como su nombre lo dicta, el área o

región de la imagen donde será aplicado dicho filtro los valores que ocupa para tal fin son

X,Y, altura, espesor, y ángulo pero resulta demasiado complicado poder otorgar tales

datos de la imagen por lo que la configuración de este parámetro se realizara

gráficamente dando un clic sobre la palabra región, esto permite seleccionar gráficamente

el área de interés

El cuarto parámetro muestra una variedad de las propiedades que pueden ser filtradas y a través

de la cual se lograra la conversión a escala de grises, se tomara como 255 de escala de grises a la

propiedad que sea seleccionada.

Por ultimo en el parámetro show se establecerá que resultados se desea que sean mostrados

3.5.2Localización

Un patrón de localización debe cumplir con requisitos tales como:

ser único en toda la imagen (irrepetible)

el objeto de inspección no debe estar contenido en el patrón de localización

preferentemente

diferente de lo demás con un amplio margen

Para realizar una localización se utilizara una herramienta de búsqueda que dentro de sus

resultados otorgue valores de fila, columna y ángulo, con el objeto de referenciar a dicha

herramienta todas las demás herramientas que sean utilizadas, si se analiza la imagen que se está

obteniendo del objeto a inspeccionar se tendrá muy claro que el conector de la tarjeta ofrece un

patrón muy distinto a todo lo demás que aparece en la imagen por lo que la localización quedara

de la siguiente manera


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Figura 3.41 Implementación de la herramienta de localización (findpatterns) y visualización de resultados.

Una vez que se ha logrado la localización de la pieza, entonces se cuenta con coordenadas

mediante las cuales se pueden referenciar las herramientas de inspección que se deban usar en

cada cambio de imagen, como ya se sabe los valores que se utilizarán son fila, columna y ángulo

(row, col, y angle)

Figura 3.42 Valores obtenidos row, col y angle.

Se adiciona un indicador mediante el comando STATUS, el cual encenderá en color verde cuando

el objeto sea localizado y en rojo cuando este no sea localizado

Figura 3.43 Visualización de resultados.

El comando STATUS trabaja con valores de 1 para verde y -1 para rojo, luego entonces a partir del

score obtenido de la localización se agrega una condición IF la cual otorga como resultado un 1 si

el objeto fue localizado o un 0 si el objeto no fue localizado.


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Figura 3.44 Condición if mayor que 85 resuelve un 1 si no resuelve un -1.

Ahora bien la forma para referenciar la celda de condición IF se debe escribir en una celda vacía la

palabra STATUS y dar enter, resultado de eso emergerá la siguiente ventana que pregunta a cerca

de la celda que condicionara el estado del indicador status y las banderas o etiquetas que se

asignara a cada estado.

Figura 3.45 Configuración del indicador STATUS.

3.5.3 Inspección de los clips superiores

Cuando se ha logrado establecer las mejores condiciones para la captura de la imagen y se ha

logrado localizar la imagen en cada captura entonces se puede comenzar con una inspección para

la primera tarea se halla la problemática de verificar que la tarjeta de circuito impreso este

clipsada correctamente para esta actividad se ha decidido implementar una herramienta llamada

encontrar línea (find line) dentro de la cartera de herramientas de bordes (edge), para la

implementación de esta herramienta bien se puede teclear directamente dentro de alguna celda

vacía el comando encontrar línea (find line) o bien seleccionar directamente de la paleta de

herramientas


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Figura 3.46 Herramienta encontrar una línea

Figura 3.47 Parámetros a configurar de la herramienta encontrar una línea (find line)

Algunos de los parámetros que se deberán establecer para esta herramienta ya son conocidos

como: la imagen,la cual se debe referenciar a la estructura del filtro aplicado, el punto de fijación

(fixture) que se obtendrán como resultado de la localización previa, la región modelo se localizara

gráficamente como se puede ver en la siguiente figura.


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Figura 3.48 Asignación de región de búsqueda para borde de clip.

Para la configuración del siguiente parámetro es importante mencionar que en cada cuadro o

figura que se utiliza para delimitar una región de búsqueda gráficamente se podrá observar una

flecha, esta flecha indicara el sentido de búsqueda, lo cual es importante para el siguiente

parámetro de configuración, que son

Polaridad (polarity): existen dos posibilidades, hallar un borde creado por la transición de

blanco al negro o de negro a blanco; se debe seleccionar alguna de las dos de acuerdo a

las condiciones del borde que se pretende encontrar y en referencia al sentido de

búsqueda, existe una tercera posición que es cualquiera (either) pero si se establece esta

opción se puede tener un resultado muy ambiguo.

criterio para selección de borde(findby): en caso de que existan más de un borde, se

puede hacer una búsqueda más específica con las siguientes opciones: la mejor

calificación, el primer borde encontrado de acuerdo al sentido de búsqueda o el ultimo

encontrado

umbral de aceptación (acceptthresh):en él se establecerá una calificación mínima del

borde hallado para que pueda ser considerado como borde o como el borde que se está

buscando

normalizar calificación (normalize score): el accionamiento de esta casilla hace de la

calificación, una calificación relativa al patrón que se entrenó, el no accionar esta casilla

hará que la calificación sea una calificación absoluta

rango de ángulo (anglerange): permite a la herramienta hallar un borde cuando este

pueda tener variación entre cada evento, el número que se fije será la desviación positiva

y negativa que se permitirá de acuerdo al borde entrenado

ancho del borde (edgewidth): este parámetro establece el ancho mínimo para que un

borde encontrado pueda ser considerado como el borde que se busca, sus unidades serán

pixeles.

Una vez que se han establecido todos estos parámetros solo se deben confirmar los datos

ingresados dando clic en el botón aceptar y se tendrá como resultado la estructura que a

continuación se muestra.


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Figura 3.49 Estructura de borde (edge) resultado de la inspección encontrar línea (find line).

Ahora bien si se considera que una pieza mala seria aquella que no se encuentre bien clipsada,

esto es que el clip no este correctamente cerrado se entiende entonces que el clip estará

desplazado en el eje Y, viéndolo ahora desde el punto de vista desde el que lo interpreta el

programa de computo la variación se hallaría en los valores de columna (row0 y row1) por tanto la

condición para discernir entre una pieza bien clipsada y un mal clipsada deberá estar en función de

tales valores

Se ha convenido que se utilice una función lógica que pueda resolver a través de una evaluación

de máxima y mínima posición del borde, si este borde se encuentra o no en la posición correcta e

implícitamente al dictar si ese borde está en la posición correcta estará indicando si el clip se

encuentra en la posición adecuada, esto es; cerrado o abierto lo que sería una tarjeta bien clipsada

o mal clipsada, a continuación se encuentra la implementación de la función lógica rango (in

range)

Figura 3.50 Sintaxis de la función in range y sus argumentos

Figura 3.51 Resultado de la función con resultado 1 y 0 de acuerdo al resultado dentro o fuera de rango

Como se puede observar en este caso se adiciona una función la cual es libre de error (errfree)

tiene como objeto evitar que en pantalla aparezca la leyenda error, esta leyenda error puede

aparecer cuando por algún motivo la pieza no fue localizada por tanto no existirá valor para ser

evaluado en la función pues debido a que la pieza no fue localizada no existen valores de su

posición, entonces la función enviara como resultado una leyenda de error, pero se debe recordar

que en resultado de esta función será enviado a otra función llamada status con el fin de generar

una visualización gráfica del resultado (estado) que se ha revisado antes y como se sabe a la

función estado (status) solo se le debe dar como argumento valores de -1, 0 y 1.

Figura 3.52 Resultado de las funciones adicionadas


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Ahora que se conoce la forma en que se realiza la inspección del clip derecho, resultara menos

complejo adicionar la inspección del clip izquierdo y a partir de las dos inspecciones generar un

resultado general que determine si la tarjeta está o no bien clipsada.

Ahora bien si se ha comentado que la configuración de las herramientas tendrá como única

variación la región de búsqueda cualquiera podría pensar que se podría solo copiar, esto es

totalmente valido siempre y cuando se considere que existen celdas absolutas y celdas relativas,

por lo que será posible únicamente seleccionar las celdas deseadas y realizar una copia, ajustando

después los parámetros que deban ser ajustados

Figura 3.53 Estructuras de inspección para ambos clips

Una vez que se ha logrado inspeccionar el estado de cada clip, restaría únicamente añadir una

función que pueda otorgar una resultado global o absoluto por ambos clips como se comentó

anteriormente el programa In-sightexplorer permite el uso de funciones lógicas y matemáticas por

tanto esta cuestión podrá sr resuelta si se agrega una función AND que contenga como argumento

el resultado de las dos inspección 1 o 0.

Figura 3.54 Generación de un resultado global con las dos inspecciones como argumentos


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3.5.4Localización de los clips inferiores

Tal cual como fue desarrollado en el segmento anterior se realizara un algoritmo con el objeto de

inspeccionar el correcto estado de los clips inferiores y como en cualquier inspección, antes de

inspeccionar cualquier cosa primero se debe realizar una localización del objeto de inspección

Se debe mencionar que para realizar esta segunda captura la cámara será posicionada en un

nuevo sitio mediante un actuador neumático, el cual será detallado en su momento.

Debido a que es la cámara la que se reposicionara no habrá necesidad de aplicar un segundo filtro,

en el peor de los casos lo únicamente necesario seria reajustar la región de efecto del filtro que

convierte de color a escala de grises.

Después de realizar un análisis siempre apegado al criterio que se ha establecido para seleccionar

una referencia de localización y después de haber visualizado las imágenes con que hasta ahora se

cuenta para realizar el desarrollo del algoritmo se puede afirmar que el objeto que más idóneo

para funcionar como referenciar es el conector del cable plano en la tarjeta PCB

Figura 3.55 Selección del conector como patrón (región modelo) y establecimiento de la región de búsqueda

En la imagen se puede observar como se ha definido en patrón mediante bordes para el conector

de la tarjeta, patrón que en lo adelante servirá para localizar y referencia la inspección de los clips

inferiores y también la inspección que dictara si el cable plano se encuentra bien conectado, de

esta forma el algoritmo seria como sigue:

Figura 3.56 algoritmo para el patrón de localización de la parte inferior del tablero.


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3.4.5Inspecciones de los clips inferiores

Debido a que la inspección es muy similar a la realizada anteriormente con los clips de la parte

superior no se hallan explicados los por menores del algoritmo pero a continuación se enlistaran

aquellos detalles importantes que hace de esta inspección diferente de la anterior.

La primer y más importante modificación es desde luego la ubicación de las regiones para

búsqueda de borde, como es de esperarse se deben establecer dos regiones de búsqueda, una

para cada clip, y a continuación se muestra cómo es que tales regiones fueron configuradas.

Figura 3.57 Regiones de busqueda para clip izquierdo inferio y clip derecho inferior.

A diferencia de la inspeccion anterior (clips superiroes) el muestreo para encontrar un bode se

hace como la flecha del recuadro rojo indica haciendo una transicion del blanco al negro, por tano

ese sera uno de los parámetros que se deberan modificar en los valores de configuracion de la

herramienta encontrar un borde (findedge).

Una peculiaridad para este caso especifico sera que debido a que la transicion de pixeles que

dibujan el borde es de blanco a negro según indica el muestro, la calificacion (score) obtenida de la

inspeccion resultara como una calificacion negativa, este signo megativo unicamente indica que el

tipo de transicion, blanco a negro.

A modo de poder realizar una logica matematica para evaluar si el borde es apto para inspeccion

debido a su calificacion se debe realizar un paso adicional y esto es obtener el valor absoluto de tal

calificacion y entonces una vez que se cuente con tal valor es evaluara la calificacion.

Debido a que la determinacion de si el clip se encuentra en posicion correcta o no se realiza

mediante una limitacion de rango de la posicion en el eje y o bien con los valores de fila (row0 y

row1) y dado que estas cordenadas son absolutas, entonces tambien seberan ajustar los limites

inferior y superior permitidos para que la posicion del clip sea considera como adecuada y esto

valores seran direccionados a la funcion dentro de rango (inrange).

Fuera de estas discrepancias el algoritmo resultara muy similar por lo que a continuacion se

muestra la imagen con el algoritmo desarrollado para la inspeccion de los clip inferiores en la cual

se puede notar los cambios que se mencionaron.


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Figura 3.58 Algoritmo para la inspección y valoración de la posición de los clips inferiores.

3.5.6 Inspección para la correctaconexión del cable plano

Para realizar esta inspección no será necesario una reubicación de la cámara pues la imagen que

se capta para realizar la inspección de los clips ofrece el marco perfecto para poder inspeccionar la

conexión del cable plano, es por eso mismo que para esta inspección no existirá la necesidad de

realizar una localización de la pieza en la imagen, el punto de fijación (fixture) para esta inspección

será exactamente el que ofrecen las coordenadas de la herramienta de localización anteriores, es

decir en la que la pieza se localizó mediante la ubicación del conector de la tarjeta de circuito

impreso.

Debido a que la conexión correcta del cable plano en la tarjeta de circuito impreso es una

condición sumamente critica la inspección de este debe ser un tanto más minuciosa en cuanto a

su posición, por lo que ahora se utilizara una herramienta especializada en hallar defectos de

bordes o posiciones de bores, la cual te permite un precisión para discriminar de hasta 3 pixeles.

Para la utilización de esta herramienta posición de borde (edgeposition), es necesario integrar una

herramienta auxiliar que proporcionara información a la herramienta posición de borde, se debe

mencionar que esta información es estrictamente necesaria para el funcionamiento de la

herramienta por tanto es imposible utilizar la herramienta de posición de borde sin una

herramienta previa llamada inspección de borde (inspectedge).

Le herramienta inspeccionar borde lo que hará será dividir un borde hallado en una serie de

segmento de un tamaño definido por el usuario en pixeles y seguidos uno de otro o espaciados

según convenga a la aplicación.


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El comando para agregar esta primeraherramienta será inspectedge, una vez que el comando sea

digitado en una celda emergerá la ventana de configuración de parámetros, que adicional los

parámetros que ya se concen tendrá:

talla o tamaño (heigh): establece el ancho en pixeles de los segmentos en que será

subdivido el borde para su análisis, cuando más pequeño sea este parámetro existirán más

subdivisiones llamadas para el programa de computadora calipers.

Desplazamiento de repetición (repeat offset): este parámetro de configuración establece

cada cuantos pixeles se adicionara un nuevo segmento al análisis, cuenta a partir del

comienzo del caliper anterior al comienzo del caliper siguiente, por tanto si el tamaño del

caliper y el desplazamiento del caliper tienen un valor igual, estos calipers serán del mismo

tamaño y estar colocadas contiguas exactamente una detrás de la otra

Desplazamiento inicial (initial offset): establece en unidades de pixeles una distancia a

partir del primer segmento, si no se desea esta área perdida basta con fijarlo como cero.

Contraste mínimo (mínimum contrast): este parámetro es de suma importancia pues

establece el contraste mínimo para considerar una línea de pixeles en transición de color

como borde

Anchura del borde (widthedge): establece el número mínimo de pixeles en transición de

color a lo ancho del borde para que un borde sea considerado como borde

Figura 3.59 Ventana de configuración de parámetros para herramienta inspección de borde.


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Resultado del correcto establecimiento de los parámetros de configuración se obtendrá como

resultado una estructura en cual además de la estructura de inspect un valor numérico

correspondiente al número de calipers en que fue seccionado el borde hallado.

Una vez que se cuenta la herramienta auxiliar inspección de bordes, se procederá a la aplicación

de la herramienta que determinara la correcta posición de ambos bordes a los extremos del

conector

El siguiente comando a utilizar será inspección de posición de borde (inspectedgeposition), el cual

se halla localización dentro de la paleta de herramientas de inspección de bordes, una vez que el

comando sea digitado en una celda emergerá la ventana de configuración de parámetros, que

adicional los parámetros que ya se conocen tendrá:

Inspección de borde (inspectedge): este parámetro solo solicita la referencia hacia una

estructura de inspección de borde, esto es; la herramienta auxiliar que ya fue

implementada.

ajuste de línea(Line fit): especifica el tipo de línea o borde, línea recta o círculo o cualquier

tipo de borde.

dirección para localizar (Findedgedirection): especifica la dirección en la que se hallara el

borde con respecto a los calipers.

primer borde (edge: first): especifica el tipo de transición de color para el eje, de blanco a

negro o de negro a blanco.

calificación del borde (edgescoring): establece las normas bajo las cuales se asignara una

calificación al borde, en este parámetro se asignara la máxima distancia permitida del

borde hallado respecto al borde entrenado para determinar si está o no bien colocado.

Ajustes avanzados del borde (advanced line fit): en esta celda se establecen parámetros

de ajustes avanzados como si existen o no dentro del borde zonas pérdidas o que no

importan para la inspección.


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Figura 3.60 Ventana de configuración de parámetros para la herramienta de inspección de borde por posición.

Figura 3.61 Resultado de la inspección de borde por posición para cada pestaña del cable plano.


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Figura 3.62 Algoritmo para las herramientas inspección de borde por posición y sus resultados numéricos.

Como se puede observar esta herramienta arroja como resultado las coordenadas de los

segmentos que se hallan fuera de rango conforme a lo entrenado, por tanto solo resta adicionar

una condición que ayude a determinar entre una pieza buena y una pieza mala, resulta fácil de

deducir como se hará esto, pues al igual que en caso de la inspección de clips, estos resultados

arrojados serán sometidos a una función dentro de rango (inrange) y así tener como resultado de

esta función una variable de tipo booleana, es decir, un cero para la condición en la que sea una

pieza mala o un uno para el caso en el que se trate de una pieza buena.

3.6Verificación de versión e inspección de clipsado del cuadrante

tacómetro Es necesario saber que no todas las inspección se pueden hacer con la misma cámara, pues debido

a la naturaleza de cada característica a inspeccionar se deben crear ciertas condiciones específicas

para cada inspección, en el caso anterior las inspecciones fueron realizadas juntas pues ambas

características se hallaban en la parte posterior del tablero y ambas características podían ser

capturadas incluso con una misma imagen, si ahora se requiere verificar que los cuadrantes se

hallen correctamente colocados la imagen por obvias razones debe ser capturada teniendo hacia


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la cámara el frente del tablero, aquí existen tres cuadrantes a verificar tacómetro, velocímetro y

gasolina, a su vez, cada uno de ellos tendrá que ser doblemente verificado pues antes de saber si

está bien colocado o no se debe verificar que efectivamente sea el cuadrante correspondiente a la

versión que se está manufacturando

Una vez que se han logrado hacer capturas de las imágenes que se estarán obteniendo durante el

proceso, con estas imágenes se podrá desarrollar un algoritmo para que sea ejecutado por el

controlador y puede decidir entre si una pieza es la correcta y si está bien clipsado o no, a

continuación una de las imágenes que se han lograda capturar para la inspección del cuadrante

tacómetro

Figura 3.63 Imagen capturada para realizar verificación de versión e inspección de correcto clipsado.

3.6.1 Patrón de localización

Como siempre se ha mencionado antes de comenzar con a utilizar una herramienta de inspección

se debe localizar la pieza para poder obtener así un punto de fijación, y en base a el poder

referenciar las demás herramientas que se utilicen.

El patrón de localización se debe elegir siempre tomando en cuenta que en la medida de lo posible

este debe ser único, diferente a lo que se encuentra en la imagen y de ser posible que este no sea

susceptible de ser inspeccionado

Para localizar esta imagen se hará uso del comando encontrar patrón (findpatterns) por el método

de bordes y a través de esa localización se obtendrá el punto de fijación.


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Esta herramienta de localización no contiene más parámetros que deban ser configurados que la

región modelo y la región de búsqueda los cuales pueden ser establecidos gráficamente, anqué

existen más parámetros a configurar estos solamente ayudaran a hacer un tanto más fina la

búsqueda por lo que no son de suma importancia, los resultados obtenidos de esta herramienta

serán, la posición en X, en Y, el ángulo de posición, la escala, y una calificación que será relativa a

el patrón entrenado

Figura 3.64 Parámetros de configuración para la localización de la imagen.

Como se puede observar en tal imagen existe un objeto bien definido en la parte extrema derecha

de la imagen, objeto que debido a sus propiedades tiene perfil exacto para ser patrón de

localización por tanto la región modelo y la región de búsqueda se fijaran a modo de encontrar los

bordes de tal objeto.


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Figura 3.65 Región modelo, región de búsqueda y patrón localizado en color rojo, azul y verde respectivamente.

Al observar la imagen anterior se puede notar que exactamente al centro de los bordes localizados

aparecen dos flechas en color verde perpendiculares una de otra y un circulo azul con una cruz

dentro del, las coordenadas que se obtendran como resultado de la herramienta y que a su vez

serán utilizadas como punto de fijación serán precisamente las de ese punto.

Figura 3.66 Estructura de localización mediante patrón y sus resultados.

3.6.2 Verificación de versión correcta del cuadrante

Existen diferentes versiones del auto en relación a su equipamiento, otra condicionante de la

versión de cuadrante es el continente para el que está destinado el tablero que al momento se

produce pues mientras que en algunos países se utilizan los kilómetros por hora para medir

velocidad en otros se utilizan las millas por hora, una condicionante mas es que debido al tipo de

motor con que este equipado el carro este consumirá gasolina o diesel por ejemplo un motor a

gasolina a diferencia de uno que trabaja a diesel puede trabajar a mayores revoluciones mientras

que uno que trabaja a diesel trabaja a menos revoluciones por tanto el tacómetro de un tablero

que este destinado para ser montado en un carro con motor a gasolina tendrá grabado hasta las

8000 revoluciones por minuto, mientras que uno que este destinado para un carro con motor a

diesel marcara solo hasta las 6000 revoluciones por minutos

La forma de identificar cada versión de cuadrante sin un sistema de visión seria verificar

directamente un numero o serie de tras del cuadrante, lo cual resulta seriamente riesgoso, como

se puede observar en la imagen que se ha logrado capturar en la parte inferior izquierda, por

encima del tacómetro si se viera en la posición adecuada se observa un código matriz de datos

(DataMatrix), con ese código se obtiene exactamente la mismo información que se halla detrás del


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cuadrante en números comunes con la diferencia que este puede ser capturado por la mismo

sistema de visión, convertido a la información que contiene y susceptible entonces de ser

comparada para ser verificado, la herramienta que se utilizarán para tal fin será leer código ID

(readIDcode), como resultado de la utilización de tal herramienta se tiene la información que tal

código contiene

Figura 3.67 Resultado de la aplicación de la herramienta leer código ID (readIDcode).

Resultado de la implementación de la herramienta lectura de código ID, se obtendrá la cadena de

caracteres precisamente no como un dato numérico sino como caracteres, por lo que con esto

solo restara implementar una función que haga una comparación entre la cadena de caracteres

leídos y una cadena de caracteres preestablecida de acuerdo a la versión del cuadrante la cual

tendrá un valor afirmativo solo cuando la comparación entre tales datos sea exacta.

3.6.3 Inspección de clipsado del cuadrante tacómetro

El siguiente paso será inspeccionar el correcto clipsado del cuadrante en la caja de luz, el

cuadrante es clipsado en la caja de luz mediante dos clips que se hallan a los costados del cañón

en donde tiempo después será insertada la aguja, y la forma en que se posicionan en el ángulo

correcto es haciendo coincidir en perno que se halla en la caja de luz con un orificio en la parte

superior del cuadrante, ambas parte tato el perno como el orificio se hallan en posiciones que una

vez ensamblado el tablero no estarán a la vista del usuario, por tanto el objetivo para esta

inspección será verificar la existencia o no existencia de los clips, pues si fuera el caso de que el

cuadrante no estuviera bien colocado obviamente este estaría por encima del clip, luego entonces

en la imagen capturada el cilp desaparecería, se hará uso la herramienta encontrar un segmento

(findsegment) esta herramienta lo que hace es buscar un segmento de únicamente pixeles blanco

o negros según se configure en parámetros dentro de un área determinada y con un sentido de

búsqueda especifico.


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Las regiones de interés se asignara como a continuación se verá en la imagen, cabe mencionar que

para la obtención de tal segmento la herramienta por si sola construye un par de bordes que serán

los que permitirán saber si es o no el borde que seestá buscando

Figura 3.68 Asignación de regiones para búsqueda de segmentos con pixeles blancos en una región negra.

Resultado de la implementación de la herramienta se obtendrá la distancia entre borde y borde en

pixeles por lo que con este resultado se puede implementar una función dentro de rango (inrange)

para con el resultado de esta función su pueda establecer una condición que determine si el

cuadrante está o no bien clipsado

Figura 3.69 Estructuras de borde para hallar segmentos de pixeles resultados e implementación de funciones dentro de

rango (inrange) y función lógica Y (and).

Con el objeto de hacer el resultado más grafico se implementa también la herramienta estado

(status) para poder verificar gráficamente cuando la inspección ha resultado favorable o no.


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3.7 Verificación de versión e inspección de clipsado del cuadrante

gasolina Debido al tipo de lente que se encuentra ensamblado en la cámara es imposible poder realizar la

verificación e inspección de los tres cuadrantes con una misma imagen por lo que la cámara será

reposicionada para cada caso, esto es, se realizaran tres capturas para cada tablero y y en cada

evento para esas tres capturas la cámara será reposicionada

Una vez que la cámara ha sido reposicionada se podrá realizar la captura para obtener una nueva

imagen susceptible de ser inspeccionada y como siempre antes de cada inspección se deberá

realizar una localización.

Figura 3.70 Imagen capturada del cuadrante de gasolina para realizar inspección sobre ella.

3.7.1 Patrón de localización

Como se puede observar en la imagen anterior existe un objeto similar al que fue utilizado para

localizar la imagen cuando se inspeccionoel cuadrante tacómetro, tal objeto cumple en mayor

medida que cualquier otro la condición de que se único, diferente de lo demás y no está

contemplado para ser utilizado con una herramienta de inspección


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Figura 3.71 Patrón de localización para inspección en cuadrante gasolina.

Los parámetros son para esta herramienta son muy similares a los que fueron establecidos para la

localización del cuadrante tacómetro, resulta obvio mencionar que los únicos parámetros que

cambiaran con respecto a la herramienta de localización anterior serán las regiones modelo y de

búsqueda para la nueva imagen que como resultado obvio estarán referenciadas al nuevo objeto

en cuestión.

Figura 3.72 Resultado de la estructura encontrar patrón por bordes para localización de cuadrante gasolina.

El resultado de esta herramienta es de suma importación para poder realizar todas las

inspecciones que se quieran realizar pues las coordenadas que se obtienen de esta herramienta

serán el punto de fijación para cualquier herramienta que se implemente en lo sucesivo parra esta

imagen.

3.7.2 Verificación de versión correcta del cuadrante

La problemática que obliga a verificar la versión de cada cuadrante es que un tablero de

determinada versión, por ejemplo línea alta (highline) no salga de producción con unos cuadrantes

de línea baja (lowline) o que indicadores con unidades europeas sean embarcadas en

producciones desinadas para américa.

El procedimiento para tal verificación será muy similar debido a que ahora los cuadrantes han sido

dotados de un código datamatrix, la cámara puede leer directamente la versión del cuadrante en

la captura de la imagen y después de haber obtenido la cadena de caracteres que que contiene el

código datamatrix, esta será comparada con una preestablecida de acuerdo a la versión que se

produce


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Figura 3.73 Estructura de código ID y resultado de la lectura del código

Las funciones que aquí aparecen además de la lectura de código ID, son una función exacto (exact)

pues mediante ella se compara el código para que este sea exactamente el mismo al

preestablecido por producción, una función libre de error (errorfree) con el objeto de obtener

cero y uno y no una leyenda de error cuando la pieza no sea localizada debido a que se realiza la

inspección de otro cuadrante, el resultado de la herramienta será después instrumento de la

siguiente herramienta que será el estado (status) con el fin obtener un indicador grafico de la

verificación del código, una vez que se ha verificado la versión de cuadrante y que se sabe que el

cuadrante es correcto se puede realizar la siguiente inspección que es revisar el correcto clipsado

del cuadrante

3.7.3 Inspección de clipsado del cuadrante tacómetro

Para verificar que el cuadrante este o no bien clipsado lo que se hará será buscar en la imagen los

clips externos del cañón de a aguja sobrepuestos al cuadrante, esto es, si el cuadrante no se halla

bien colocado el dial se encontrara sobre el clip y por tanto en la imagen capturada será imposible

ver tal clip.

Para lograr tal fin se implementara una herramienta que busque segmentos de color blanco en un

fondo negro, de la implementación de la herramienta encontrar un segmento (findsegment) se

obtiene como resultado la siguiente estructura con la asignación de regiones como se puede

observar

Figura 3.74 Asignación de regiones de búsqueda para segmentos blancos


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Figura 3.75 Estructuras para identificación de segmentos en ambos clips del cañón que anida el cuadrante gasolina

3.8 Verificación de versión e inspección de clipsado del cuadrante

gasolina En este caso los objetivos son los mismos que para las dos inspecciones anteriores, se debe

verificar la versión del cuadrante y el clipsado del cuadrante gasolina por tanto se tendrán

herramientas similares, parámetros similares pero regiones de modelo diferentes.

Como ya se ha podido observa ninguna de las posiciones anteriores garantiza la imagen del

cuadrante, debido a esta situación la cámara deberá ser reposicionada para captar una mejor

imagen del cuadrante y así poder inspeccionar el estado de tal cuadrante, debido a que ya se

conoce la metodología para inspección de los cuadrantes anteriores, solo se mostraran las

regiones modelo para cada herramienta y las estructuras como resultado de todas.

Con el objeto de seguir conservando alguna de los dos objetos que fueron utilizados para las

localizaciones anteriores se colocara la cámara estratégicamente para que alguno de estos dos

objetos aparezca dentro de la imagen capturada y sea usado nuevamente como patrón de

localización

Figura 3.76 Patrón de localización para inspección en cuadrante velocímetro


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A continuación se mostrar únicamente el resultado de todas las estructuras necesarias para

cumplir el objetivo de tal inspección, la metodológica para la asignación de regiones que son los

únicos parámetros diferentes de las herramientas anteriores ya se conoce

Figura 3.77 Estructuras de localización, lectura de código datamatrix, y búsqueda de segmentos, así como sus resultados

3.9 Sumario

En el capítulo tercero se halla contenida la evidencia referente al desarrollo del algoritmo que

funcionara como aplicación para el controlador de la cámara, las evidencias abarcan desde el

momento en que se establece la comunicación de la computadora con la cámara hasta que se ha

verificado el correcto funcionamiento de la aplicación de datos


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CAPÍTULO IV. INTEGRACIÓN DEL SISTEMA DE VISION.

Este capítulo muestra el estado físico, la

interconexión de los componentes del sistema de

visión que se está desarrollando y además se

desarrolla una interfaz visual a través de la cual no

solo se visualizara lo que la cámara capta, sino que

también se podrán modificar los parámetros de

evaluación en el algoritmo que sean susceptibles de

cambio.

4


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Capítulo IV. Integración del sistema de visión.

Este apartado está dedicado para realizar la interconexión de los elementos del sistema de visión y

a crear una interfaz entre el programa de computadora de inspección y el operario, esto es que el

operario pueda ver que es lo que la cámara está viendo y también que exista una señalizacion por

parte del programa para cuando sea el caso en que la inspección no sea satisfactoria, para tal caso

se hará uso de un panel de visión, lo único que hace es ver lo que se vería directamente en el

programa que ya se ha elaborado previamente por lo que a los programas de computadora se le

deberán adicionar ciertos ventanas, comentarios y gráficos, para que estas puedan ser mostradas

en los paneles de visualización y el operador sepa que es lo que debe corregir en caso de que la

inspección resultara mala, o un mensaje diciendo que la inspección resulto correcta.

Figura 4.1 Interconexión del sistema de visión

4.1 Entorno visual entre el operario y el sistema de visión industrial Un sistema de visión industrial es desarrollado con el objeto de quitar de las líneas de producción

a personal especializado con conocimientos específicos, pero resulta simple notar que en el estado

en que se encuentran desarrollados los algoritmos resultaría difícil que un operador pudiera

manejarlos, e incluso interpretarlos por eso surge la necesidad de integrar un panel de visión con

el objeto de que el operario sepa que es lo que la cámara está viendo y que este panel le

retroalimente el resultado de la inspección, además en caso de que el ensamble inspeccionado

resulte un mal ensamble deberá indicarle al operario cual es el error para que esto pueda

corregirlo.


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El primer paso es reunir en una variable de tipo booleana el resultado total o general de la

inspección, lo que permitirá discernir solo dos cosas, un ensamble bueno o malo, dado que la

mayoría de las herramientas ya cuenta con un resultado bueno o malo, solo se deberá reunir a

cada una de ellas y obtener una función Y (and) de ellas.

En este caso tendremos para la primera inspección:

Localización del objeto o ensamble

Clip superior izquierdo de la caja de luz en la tarjeta

Clip superior derecho de la cada de luz en la tarjeta

Para la segunda inspección:

Localización del objeto o ensamble

Clip inferior izquierdo de la caja de luz en la tarjeta

Clip inferior derecho de la caja de luz en la tarjeta

Posición de la pestaña izquierda del cable plano

Posición de la pestaña derecha del cable plano

Figura 4.2 Implementación de la herramienta and para la inspección superior

Figura 4.3 Tabla con todos los resultados y uno general para cada inspección

Una vez que se cuenta con los datos que se desea mostrar al operario, en forma esos datos deben

ser mostrados en pantalla con el fin de que el operario pueda visualizarlos.


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Existe una manera de personalizar la vista, para esto se deben seleccionar las celdas que se desean

visualizar en el panel y sobre ellas se da clic secundario y posteriormente se selecciona la opción

customviewsettings que entre otros parámetros solicitara la referencia de las celdas que se

desean mostrar, la posición, y que tipo de información se desea mostrar, imágenes, gráficos, etc.

Figura 4.4 Ventana de configuración para customview

El resultado de la herramienta se puede observar en la siguiente imagen, esto será lo que el

operario vera en pantalla del panel


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Figura 4.5 Personalización de la pantalla de vista para el operario

Si se desea ser un tanto más explícito en cuando al resultado general o a cualquier resultado en

específico se puede imprimir textos o imágenes en pantalla,el comando que se utilizara será:

imprimir un campo (plotstring), a este comando solo se le debe dar como referencia la celda

donde se halla alojado el campo que se desea imprimir, para nuestras inspecciones agregaremos

como indicador gráfico un símbolo que informe que la inspección fue buena y una que informe

que la inspección fue mala

Figura 4.6 Estructura del comando plotstring

Los datos o referencias que se deben fijar para esta herramienta son la celda en que se encuentra

el campo que se desea imprimir en pantalla, las coordenadas en fila y columna, y después el color,

en este caso aunque se indica que imprima en pantalla la letra C y la letra D, en la celda en que se

encuentra el comando plotstring, presionando el botón secundario se deberá configurar el tipo de

letra a símbolos (wingdings) y el tamaño deseado.

Ahora bien es fácil notar que de esta forma tanto el símbolo para ensambles buenos como el

símbolo para ensambles malos estarían apareciendo en todo momento sin importar si el ensamble


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fue bueno o malo, por tanto la impresión de estos gráficos en pantalla se debe condicionar de

alguna forma.

El funcionamiento de cada celda puede ser condicionada, mediante la herramienta estado de

celda (cellstate), pero para poder condicionar el funcionamiento o no funcionamiento de una

celda primero se debe tener una condición que indique cuando una celda debe funcionar.

Para el caso particular debido a que existen dos inspecciones en una misma captura, el

funcionamiento de la celda imprimir en pantalla está condicionado a alguna de las dos

localizaciones y el resultado global de cada localización, para realizar esto, lo único que se debe

hacer es posicionarse sobre la celda plotstring y con ayuda del boto secundario seleccionar la

opción estado de celda (cellstate)

Figura4.7 Configuración del condicionamiento de celda

La celda de referencia será aquella que aloje la condición para que tal gráfico sea impreso en

pantalla, y una vez que se han establecido las cuatro condiciones correspondientes lo que

estaríamos visualizando en pantalla seria lo que a continuación se muestra en la figura.


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Figura 4.8 Visualización de un ensamble bueno y un ensamble malo

4.2 Creación de un entorno visual que sirva como interfaz entre el

operario y el sistema de visión industrial en la inspección de clipsado de

diales

De la misma manera como se hizo en la inspección que se realizó por la parte posterior del

tablero, para la parte frontal también se personalizara la vista que se tendrá para el usuario a fin

de que esto pueda ser visualizado en el panel de visualización


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Para esta inspección se buscara mostrar en la vista lo siguiente:

Tacómetro

Localización

Verificación de versión

Correcto clipsado

gasolina

Localización


Correcto clipsado

velocímetro

Localización


Correcto clipsado

Lo primero que se hará será concentrar en un área específica todos los resultados que se deseen

mostrar, así como adicionar una leyenda propia de cada resultado, se colocara un indicador

particular para cada campo y además un indicador global de para cada cuadrante

Figura 4.9Visualización de resultados en panel, localización, versión y clipsado.


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De esta manera se puede visualizar en una forma sencilla el resultado de la inspección creando asi

una interfaz amistosa con el usuario.

4.2.1 Ajuste de parámetros debido a variación de dimensiones en material

Debido a que la caja de luces es creada mediante inyección de plásticos y que debido a la

experiencia del ajustador algunas veces pueden existir en los perfiles de la caja de luz rebabas lo

que cual haría que en algunos casos el sistema de visión tomara alguna pieza como mala cuando

en realidad es buena, por lo que en algunos casos será necesario cambiar los parámetros de

aceptación y debido a esto sería prudente crear también una opción que permita al supervisor o al

usuario modificar tales parámetros lo primero que se debe hacer es cambiar directamente en el

programa los datos que ahora son constantes y que actúan como ventana de aceptación a un

campo que sea susceptible de variar, se adicionara un control grafico llamado editar valor de tipo

flotante (editfloat) para modificar el tamaño del segmento en color blanco que es en esencia lo

que la herramienta busca.

Figura 4.10 Implementación de campos para edición de valores.

Esto se deberá realizar para cada cuadrante si se desea que puedan ser modificados directamente

en el panel de visualización.

En este momento se podrá notar que en algún momento será necesario también cambiar la

versión que se esté produciendo, por lo tanto también se debe crear una interfaz gráfica para el

usuario con la finalidad de que el mismo pueda seleccionar la versión que se estará produciendo

4.2.2 Cambio de versión de cuadrante

Uno de los aspectos importantes y que motivo la implementación de un sistema de visión fue que

por ningún motivo un tablero de instrumentos de cierta versión saliera de producción con

cuadrantes de versión diferente a la propia, el sistema de visión ya ha sido entrenado para

realizarlo, pero que pasara cuando sea necesario cambiar de versión, haciendo una remembranza

se sabe que el algoritmo realiza una comparación exacta de los datos contenidos en el código

datamatrix de cada cuadrante, existe una herramienta llamada cuadro de listado (boxlist), tal

herramienta te permite seleccionar un dato de entre una lista de opciones


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Figura 4.11Sintaxis de la herramienta cuadro de listado y su resultado.

Debido a que de esta herramienta no se puede obtener directamente la cadena de caracteres que

contiene para compararla con la que fue leída en el cuadrante por lo que se adiciona la

herramienta obtener campo de caracteres (getstring) y es precisamente el resultado el que se

observa contiguo a la lista de selección en la figura 4.11, con este nuevo campo se puede realizar

la comparación exacta del valor leído en el código datamatrix en el cuadrante


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Figura 4.12 Visualización de resultados en panel y accesos para configurar parámetros

Es posible también imprimir datos o gráficos en pantalla que sirvan como ayuda para el usuario

adicionalmente se agregara un gráfico que indique que la inspección fue buena o mala según sea

el caso en este caso como ya se sabe se debe utilizar la herramienta imprimir campo y dicha

herramienta se debe referenciar a la celda que contiene el texto, símbolo o imagen que se desea

imprimir en pantalla, una vez que esto se ha logrado las celdas que contienen a la herramienta

imprimir pantalla (plotstring) deben ser condicionadas para que su aparición en pantalla sea

limitada al único evento en el que deba aparecer

Para el caso en el que la inspección sea buena, se puede aplicar una herramienta tipo booleana

que realice una operación Y (and) entre el resultado binario de la localización, la inspección de

clips y la verificación de versión.

En el caso contrario es decir cuando la inspección no sea favorable, la impresión del campo en

pantalla deberá está condicionado a la localización, y a la aparición de cualquier error para la

localización correspondiente es decir de dos resultados positivos con que exista uno negativo la

inspección será considerada mala por lo que se decide aplicar la herramienta tipo booleana de

multiplicación Y entre las dos herramientas de inspección para que cuando una de ellas falle se

pueda encontrar un cero, al resultado de tal herramienta se aplicara la herramienta de tipo

booleana negación (not) para que cuando se presente un cero como resultado este


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transformadoen uno y este uno se multiplicara con la localización, mediante una función Y (and)

para que solo en caso de que la inspección falle se imprima en pantalla el símbolo correspondiente

a la falla

Figura 4.14estructura de la condición para imprimir datos cuando la inspección sea de éxito y cuando sea fallida, donde

C99 corresponde al resultado de la localización, C100 Y C101 corresponden al resultado de la verificación de versión y el

resultado de la inspección de cuadrante clipsado respectivamente

Figura 4.15Gráfico relativo al resultado de la inspección exitosa

Figura 4.16Gráfico relativo al resultado de la inspección fallida


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4.3 Interconexión del sistema de visión con el panel de visualización y sus

resultados (panel view)

Como ya se sabe la cámara de un sistema de visión industrial tiene comunicación con el exterior

mediante comunicación ethernet por tanto cuenta con una dirección IP asignada dentro de la RED

que se formara con el fin intercomunicar a los equipos, nuestro panel de visualización también

cuenta con comunicación Ethernet además de RS232, el panel View debido a que es creado

específicamente para trabajar con sistemas de visión no necesita más configuración solo se

necesitara un concentrador para interconectar los equipos y que a ese panel de visualización se le

asigne la IP correspondiente a la cámara de la cual se pretenda obtener imágenes y en la cual ya se

debe encontrar alojado el algoritmo o programa que se ha desarrollado.

Esta pantalla es una pantalla sensible al tacto lo que permitirá al usuario modificar tantas variables

directamente en pantalla como el administrador lo permita.

Existe un programa para computador que funciona como un panel de visualización virtual, este

programa es VisionView y es propiedad de la marca Cognex, al igual que los paneles de

visualización de los que se ha hablado hasta el momento.

Figura 4.13Programa para computadora VisionView emulador.

Este programa para computadora permitirá tener exactamente la misma vista que se tendría en

un panel de visualización pues tal como se ha mencionado es un emulador o panel de visualización

virtual, la pantalla de visualización virtual tan pronto como es energizada muestra iconos de

posible acceso como:

Lenguaje

Tema de pantalla o estándares de signos

Configuraciones

Salir de visión view


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Selección automática de sensores

Selección manual de sensores

Figura 4.14 Pantalla primaria de visualización

Para el caso particular después de haber definido el idioma a español como predeterminado se da

clic en la opción selección manual de sensores, mediante cualquiera de las dos opciones se pueden

agregar sensores, la diferencia es que debido a que el panel de visualización puede alojar

imágenes de hasta 4 cámaras diferentes, con la opción selección automática de sensores se

agregaran todos los dispositivos que al momento se hallen conectados dentro de la red, en modo

contrario si se selecciona selección manual de sensores la aplicación permite seleccionar

puntualmente la cámara de la cual se desea obtener una imagen

Figura 4.15 Lista de sensores detectados y sensores seleccionados

Una vez que se ha seleccionado el sensor de cual se pretende obtener las imágenes, al aceptar la

configuración que se ha establecido a cerca de él o los sensores seleccionados el panel de

visualización regresara automáticamente a la pantalla primaria y solo restara hacer clic en el icono

ejecutar que se encuentra en la parte esquina inferior izquierda para comenzar a obtener

imágenes


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Figura 4.16 Imagen ofrecida por el panel de visualizaciónvirtual

Entra las ventajas que ofrece el instalar un panel de visualización a diferencia de una PC se

encuentre el espacio que a diferencia de un PC, el panel de visualización puede ser colocado de

manera sencilla ocupando un espacio demasiado pequeño mientras que una PC resulta incluso

estorbosa, el panel de visualización ofrece al usuario una vista en buen tamaño de lo que la

cámara está viendo, al ser una pantalla táctil permite modificar los valores que el administrador

haya preestablecido como variables para el operador o usuario

Entre las modificaciones posibles que pueden existir, se hallan los valores numéricos que

determinan la longitud mínima y máxima del segmento que inspecciona para determinar si el

cuadrante está o no bien clipsado, este puede ser modificado directamente dando un clic sobre el

parámetro que se desea modificar y a continuación aparecerán las teclas que permitirán realizar el

cambio deseado

Figura 4.16 Pantalla para modificación de valor numérico máxima distancia de clip 1 en tacómetro

Durante el desarrollo del algoritmo en el capítulo cuarto se estableció que una posibilidad más

para modificación del programa seria el cambio de versión para verificación de cuadrante debido

al cambio de modelo en el tablero de instrumentos, al hacer un tacto sobre la pantalla en el área


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donde se muestra la versión que actualmente se está verificando la celda resaltara de entre todas

las demás celdas, quedando las otras atenuadas en color, y en el área destinada para menú,

aparecerán las distintas versiones posibles para poder simplemente hacer un clic sobre ella y dar

aceptar, entonces la versión estará modificada.

Figura 4.17 Pantalla para modificación versión del cuadrante velocímetro

Aquí se pueden notar las dos grandes ventajas de utilizar un panel de visualización como el que se

indica pues por una parte el operario puede observar lo que la cámara observa y de manera

gráfica observar específicamente cual es el error que se presenta en caso de que lo hubiera y por

otro lado el supervisor de línea puede modificar parámetros críticos de la inspección.

4.4 Posicionamiento de la cámara para las diferentes tomas Durante el desarrollo del algoritmo para inspección de las propiedades críticas se habló de dos

inspecciones, una dedicada a inspeccionar lo que se encuentra a la vista por la parte posterior y

una más para inspeccionar lo que es posible observar en una vista frontal del tablero de

instrumentos, además se dijo que para cada inspección debido a que en cada inspección se

inspeccionan más de un objeto, la cámara adoptaría diferentes posiciones, como se indica a

continuación

Inspección posterior

Posición 1: superior-inspección de 2 clips en la parte superior

Posición 2: inferior-inspección de 2 clips en la parte inferior, además inspección

del cable plano

Inspección frontal

Posición 1: tacómetro- inspección de versión y clipsado de cuadrante

Posición 2: nivel de gasolina- inspección de versión y clipsado de cuadrante

Posición 3: velocímetro- inspección de versión y clipsado de cuadrante

Por tanto se habla de dos bancos de ensamble uno independiente del otro uno independiente del

otro y en cada uno de ellos se debe lograr un cambio de posición de la cámara.


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4.4.1 Posicionamiento de la cámara para inspección posterior

Debido a la forma en que fue desarrollado el algoritmo de control y la forma en que se ha

predeterminado que sean realizadas las inspecciones, la cámara deberá capturar la imagen

horizontalmente y Para lograr las dos capturas que se desean se utilizara un actuador neumático

que será el encargado de cambiar de posición a la cámara pues para la segunda inspección solo es

necesario moverse en un solo eje y una distancia pequeña

Figura 4.18 Dos posiciones requeridas para posicionamiento de la cámara

Una vez que se sabe que solo se requiere movimiento en un solo eje y también la distancia de

desplazamiento se ha propuesto utilizar un actuador neumático con mesa deslizable acoplada y

ajustable esta mesa cuenta con barrenos predefinidos en ciertas posiciones y como es obvio notar,

resultaría muy difícil que alguno de esos barrenos coincidieran exactamente con los orificios que

se hallan en la cámara destinados para ser fijada, pero ese no es problema se hará un

acoplamiento entre el actuador y la cámara que por un lado coincida con el actuador y por otro

coincida con la cámara este tipo de actuador neumático es de la marca SMC® y precisamente la

cara superior muestra la superficie de la mesa desliza en donde se fijara la cámara

Figura 4.19 Actuador neumático con mesa deslizable acoplada

Región de interés 1

Región de interés 2


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Actualmente se cuenta con una superficie en la cual el tablero es fijado para con la vista frontal

hacia la superficie de la mesa, el tablero es guiado a una misma posición mediante pernos, pero a

modo de obtener una imagen perpendicular del objeto se debería tener la cámara exactamente

sobre el tablero lo cual resultaría riesgoso para el equipo y poco ergonómico para que el usuario u

operador realice la actividad de colocar la tarjeta pues la cámara deberá estar colocada a

aproximadamente una distancia de 20 centímetros a partir de la superficie de la tarjeta de circuito

impreso, por tanto se ha pensado que la cámara se encuentre en una posición alejada del área en

que el operador coloca la tarjeta de circuito impreso y una vez que la haya colocado, este haga

llegar el tablero de instrumentos hasta la posición en que se encuentra la cámara mediante una

mesa con movimiento sobre un solo eje, es decir, únicamente movimiento longitudinal para esto

se deberá acoplar a la superficie con que se cuenta un par de guías lineales con el objeto de hacer

de esta superficie movible sobre una superficie adicional, en este caso la superficie del banco de

ensamble con que se cuenta

Figura 4.20 Par deguías lineales sobre riel

Para los fines particulares dos rieles serán acoplados en la mesa del banco de ensamble y cuatro

guías lineales; dos para cada riel, serán acopladas en la parte inferior de la superficie con que se

cuenta actualmente con el fin de hacer de esta una superficie con dos posiciones, similar a un

cajón, la ventaja que ofrecen este tipo de rieles con guías acopladas, es la exactitud y precisión de

su moviente al tener un muy bajo rango de juego móvil en dirección perpendicular a él.

Figura 4.21 Localización de objetos

Cámara Actuador

neumático

Tablero de

instrumentos

Superficie Riel


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4.4.2 Posicionamiento de la cámara para inspección frontal en tres posiciones

diferentes

Debido a la distancia que se debe garantizar desde el objeto hasta el sensor de la cámara y

también debido a que en tanto de mejor manera sea capturada la imagen serán mejores los

resultados de la inspección luego entonces se debe tratar en la medida de lo posible que la imagen

sea capturada en un posición de perpendicularidad con el plano del objeto a capturar por tanto

deben existir dos posiciones, una para que el operador trabaje colocando los cuadrantes y otra

más para que el tablero de instrumentos en cuestión sea inspeccionado libre de ruidos externos.

Debido a que para que los tres cuadrantes fueran contenidos en una misma imagen la cámara

debería estar demasiado lejos del objetivo, esto es aproximadamente 80 centímetros, se ha

desarrollado el algoritmo para que esta inspección sea desarrollada en tres partes.

Figura 4.22 Segmentación de las 3 regiones de interés.

Al igual que en el caso de la inspección posterior la cámara debe ser reubicada para cada captura

por lo que nuevamente se deberá utilizar un actuador neumático con mesa deslizable acoplada

para que la cámara pueda ser ubicada en las distintas posiciones sujeta al actuador neumático y

así realizar la captura, se debe mencionar que a diferencia del caso en el que se inspecciono el

tablero de instrumentos por la parte posterior, en este caso el movimiento de la cámara será

transversalmente.

Figura 4.23 Localización de objetos, movimiento en eje X.

Actuador neumático

Cámara

Tablero de

instrumentos

Superficie

Rieles


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4.5 Sumario

En el capítulo cuarto se ha desarrollado una interfaz grafica de la cámara con el operario a fin de

que este pueda visualizar lo que la cámara observa y también se ha desarrollado la manera en que

este pueda modificar ciertos parámetros en rangos limitados.

Otra cuestión relatada en este capítulo fue la forma en cómo interactuarían los componentes y su

interconexión.


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RESULTDOS Y TRABAJOS A FUTURO.

5


Página | 119

Resultados Ya se ha hablado a cerca del contraste que se puede observar cuando se comparan los resultados

que otorga una inspección realizada por una persona contra una inspección realizada por un

sistema de visión autónomo.

El objeto de la implementación de un sistema de visión en los puntos de ensamble tratados fue

precisamente eliminar la posibilidad de error en el ensamble debido a una falla por parte de la

persona encargada de inspeccionar y además, garantizar la inspección del 100% de los tableros

producidos

La inspección hasta antes de la implementación del sistema de visión corría a cargo de inspectores

de calidad, que debido a la carga de trabajo, jamás verificaban la calidad de ensamble de cada uno

de los tableros, motivo por el cual, en un día de producción se debía retrabajar al menos alrededor

de 48 tableros, que entre los motivos principales del retrabajo, se encontraba, una mala

colocación del cable plano, un cuadrante de versión equivocada o un cuadrante mal colocado

ocasionando atoramiento de aguja.

Si se considera un promedio de 48 tableros retrabajados por día, entonces se habla de que en un

turno de 8 horas existían por lo menos 24 tableros mal ensamblados debido a una de las causas

mencionadas. Realizar un retrabajo de un cuadrante, conlleva el desacoplar el porta vidrio, los

botones pulsadores y las agujas para después corregir el estado o bien la versión del cuadrante y

después incorporarlos nuevamente a la línea de producción, para que vuelvan a ser ensamblados,

la actividad de desarmar un tablero a ese grado toma por lo menos 4 minutos, pero si se considera

que además de esos 4 minutos, tomara un tiempo adicional, el volverlo a integrar a la línea de

ensamble para que sea nuevamente terminado, entonces se tendría que adicionar

aproximadamente 2 minutos, quiere decir que cada tablero malo está consumiendo 6 minutos de

trabajo de una operadora, si esto a su vez se multiplica por los 24 tableros mal ensamblado en

cada turno, entonces se están invirtiendo 2 horas 24 minutos de trabajo de una operadora, lo cual

no resulta extremadamente caro, pero si ahora se considera que también se paga a un inspector

de calidad, entonces los costos de inspección y retrabajo mensualmente son elevados, y las

consecuencias grandes pues este tipo de inspección reduce la eficiencia de la línea de producción

Al realizar una corrida de 200 tableros durante 5 horas, utilizando como única inspección los

sistemas de visión propuestos se observó que de esos 200 tableros 40 fueron detectados como

malos y de esos 40, 37 de ellos efectivamente se encontraban mal ensamblados, 3 fueron falsas

alarmas debido a mal ajuste de parámetros, el gran beneficio se halla, en que mediante la

implementación de un sistema de visión no será necesario un inspector de calidad fijo para cada

línea, sino que un mismo inspector de calidad podrá atender a más de una línea por no requerirse

de su presencia todo el tiempo, se eliminan los retrabajos cuando alguno de los puntos

inspeccionados fuera la causa pues en el mismo momento que se identifica un error en el

ensamble se corrige y el tablero no pasa a la siguiente estación a menos que realmente se

encuentre bien ensamblado, si se traduce la eliminación del retrabajo más frecuente, a términos

administrativos lo que se está logrando en realidad es hacer a la línea más eficiente.


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Resultados en tiempo de una inspección a cargo de un humano

Tableros producidos

Fallas en ensambles en observación

Tiempo usado en retrabajo

Tiempo para inspeccionar

un tablero

Tiempo de inspección

06:00-07:00 42 2 00:12 00:00:25 00:17:30 07:00-08:00 39 1 00:06 00:00:25 00:16:15 08:00-09:00 47 4 00:24 00:00:25 00:19:34 09:00-10:00 28 3 00:18 00:00:25 00:11:39 10:00-11:00 35 4 00:24 00:00:25 00:14:34

total 191 14 01:24 01:19:32 Tabla 5.1 resultados en tiempo de una inspección a cargo de un humano

Resultados en tiempo de una inspección a cargo del sistema de visión implementado

Tableros producidos

Fallas en ensambles en observación

Tiempo usado en retrabajo misma estac.

Tiempo para inspeccionar

un tablero


06:00-07:00 48 2 00:00:38 00:00:06 00:04:48 07:00-08:00 36 1 00:00:13 00:00:06 00:03:36 08:00-09:00 45 3 00:00:52 00:00:06 00:04:30 09:00-10:00 39 2 00:00:28 00:00:06 00:03:54 10:00-11:00 44 3 00:00:49 00:00:06 00:04:24

total 212 11 00:24 00:21:12 Tabla 5.2 Resultados en tiempo de una inspección a cargo del sistema de visión implementado

Tableros producidos

Grafica 5.1Tableros producidos por hora

0

10

20

30

40

50

60

Inspeccion humana

Sistema de visión


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Tiempo de retrabajo

Grafica 5.2Tiempo de retrabajo por hora.


Grafica 5.3Tiempo de inspección por hora.

El contraste en la eficiencia de la inspección es evidente, el sistema implementado no solo asegura

la calidad del ensamble, sino que otorga una inspección con mayor agilidad y esto a su vez

aumenta la eficiencia de la línea de producción

00:0000:0200:0500:0800:1100:1400:1700:2000:23

00:25

Inspección humana

Sistema de Visión

00:00:00

00:07:12

00:14:24

00:21:36

Tiempo de inspeccion

Sistema de visión

Inspeccion humana


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5.1 Antes y después A fin de notar el contraste entre la forma en cómo se realiza el acoplamiento de los componentes

antes del implementación del sistema de visión y ahora se muestran las siguientes imágenes

tratando de hacer notar la diferencia

Figura 5.1 Ensamble de cuadrantes, “antes” Figura 5.2 Ensamble de cuadrantes, “despues”

5.2 Localización Los dos bancos de inspección desarrollados están localizados en puntos intermedios en las líneas

de ensamble por tanto la localización es como sigue:

Estación 10 Estación 20 Estación 30 Estación 40

Estación

retrabajo

Estación 50 Estación

60

Banco de

inspección

final

Empaque


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Estación 10 Ensamble de caja de luz con phototransistor, difusor, visualizador, marco y guía de luz

Estación 20 Ensamble 10 + tarjeta y conexión de cable plano (inspección mediante sistema de visión)

Estación 30 Ensamble 20 +ensamble de cuadrantes (sistema de Visi

Estación 40 Ensamble 30 + ensamble de agujas Estación 50 Ensamble 40 + botones, portavidrio y vidrio Estación 60 Prueba de vibración Estación 70 Inspección Final Empaque

Tabla 5.3Localización

5.3Trabajos a futuro Al momento debido a limitaciones en el presupuesto económico no se ha instalado los paneles de

visualización, en cambio se ha colocado una computadora y un monitor, a través del cual se

pueden visualizar los resultados de la inspección con un emulador del panel de visualización que

se propone para la aplicación. Queda pendiente la implementación del panel, las siguientes

características cumplen con las especificaciones mínimas requeridas para el funcionamiento del

sistema.

Figura 5.3Panel de visualización propuesto


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Fabricante Cognex®

Tipo de producto modelo Panel de visualización visiónview 700 Tamaño 7” Área visible 6” Tipo de pantalla TFT LCD Resolución 800*480 pixeles (384,000pixeles) Iluminación 400nit Tiempo de vida de la iluminación 10,000 horas al 50% de brillo Tiempo de vida de la pantalla tactil >1 millón de eventos (tacto) Memoria de sistema 64Mb Memoria de video 16Mb Salidas de LED 1 indicador de alimentación, 1 indicador del

estado de trafico de RED puertos de RED 5 puertos de red Ethernet 10/100 Mbps Puertos USB 3 puerto disponibles para grabar imágenes en

una unidad de disco USB Fuente de alimentación 24Vdc +- 10% 2ª

Tabla 5.4Características del panel de visualización propuesto


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CONCLUSIONES.

Se muestra el estado físico, la interconexión de los

componentes del sistema de visión que se está

desarrollando y además se desarrolla una interfaz

visual a través de la cual no solo se visualizara lo que

la cámara capta, sino que también se podrán

modificar los parámetros de evaluación en el

algoritmo que sean susceptibles de cambio.

6


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Conclusiones

Sin duda alguna, un sistema de visión ofrece la mejor solución cuando lo que se requiere es

inspeccionar pequeños detalles con gran rapidez, un sistema de visión hace de un proceso más

robusto pues análogamente a un humano se le estaría dotando del sentido de la vista, sin darle

junto con el sentido de la vista la opción de la distracción, un ser humano después de realizar una

misma actividad por mucho tiempo pierde la concentración en lo que está haciendo de forma muy

sencilla, además ninguna persona puede estar en todo momento disponible para inspeccionar el

100% de los productos lo cual le otorga la gran ventaja al sistema de visión, pues este no es

susceptible a ninguno de esos factores.

La calidad es tan antigua como la misma industria desde el momento en que se comenzó a

producir algo siempre se persiguió que este fuera hecho de la mejor manera, un sistema de visión

puede garantizar esa calidad sin la necesidad de que una persona se encuentre presente para

determinar si es o no un objeto de buena calidad.

La eficiencia es algo que no solo en una línea de producción es perseguida, sino en cualquier

actividad, pero en una línea de producción, la falta de eficiencia se traduce en perdida de dinero,

un sistema de visión aumentara la eficiencia de la línea de producción y con ello reducirá los

costos de producción resultando así un mayor margen de utilidad en el producto.

Aun cuando un sistema de visión ofrece innumerables ventajas, ninguna de estas ventajas se

podrá ver reflejada si no se realiza un entrenamiento correcto pues la cámara por si sola nunca

podrá diferenciar un producto bueno de uno malo, el sistema de visión sabe que producto es

bueno y que producto es malo, por tanto en gran medida los resultados que otorgue el sistema de

visión dependerán de que tan buena haya sido la programación.

Además de la programación existen otros factores que de no ser establecidos en forma adecuada

se verán reflejados gravemente en los resultados de la inspección, entre los que tienen mayor

efecto se encuentran el tipo de iluminación, la técnica de iluminación, el tipo de lente y la forma

en como es colocado el objeto a inspeccionar.


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REFERNCIAS.

7


Página | 128

Referencias

[Cognexeducationalservices, 2010+ ”Hardwareconnections” Tutorial curso básico “software

imageAcquisition”Cognexeducationalservices, 2010, EE. UU., pp. 1.

*Cognexeducationalservices, 2010+ ”Lighting” Tutorial curso básico “Software

imageAcquisition”Cognexeducationalservices, 2010, EE. UU., pp. 18-52.

[Groover et al., 1989] Groover, M., Weiss, M., Ángel, R. y Odrey, N., (1989) “Robótica industrial”

tecnología, programación y aplicaciones. Mc Graw Hill Interamericana

[Infaimon, S.L., 2010+ “Cámaras de visión artificial” catalogo para la industria 2010 pp. 5-9

[Newman y Jain, 1995] Newman, T. y Jain, A., (1995) “A Survey of automated visual Inspection”

computer vision and image understanding.Vol. 61, pp. 231-262

[Somolinos, 2002+ Somolinos, j., (2002) “Avances en robótica y visión por computador”

Marcombo pp. 256-289

[Vargas, Víctor., 2010+ “Sistema de visión artificial para el control de calidad en piezas cromadas”

Tesis de Maestría, ESIME IPN, pp. 13-25


Página | 129

ANEXOS.

8


Página | 130

Anexos Algoritmo desarrollado para la aplicación de datos que comandara el sistema de visión, inspección

posterior


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Algoritmo desarrollado para la aplicación de datos que comandara el sistema de visión, inspección

posterior


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Algoritmo para control de disparo de cámara para inspección posterior

STEP 0

IF NOP

THEN RESET O0.0 'SEGURO MESA ABIERTA

RESET O0.1 'SEGURO MESA CERRADA

RESET O0.2 'EXTENDER ACTUADRO NEUMATICO

RESET O0.3 'RETRAER ACTUADOR NEUMATICO

RESET O0.4 'ENCENDER ILUMINACION

RESET O0.5 'DISPARO

STEP 10

IF I0.4 'SENSOR INICIO DE CARRERA BASE

THEN RESET O0.1 'SEGURO MESA CERRADA

SET O0.0 'SEGURO MESA ABIERTA

STEP 20

IF I0.0 'BOTON



STEP 30

IF I0.1 'SENSOR FINAL DE CARRERA BASE

THEN SET O0.1 'SEGURO MESA CERRADA

STEP 40


AND I0.2 'INICIO DE CARRERA ACTUADOR CAMARA


Página | 136

THEN SET O0.4 'ENCENDER ILUMINACION

STEP 50

IF O0.4 'ENCENDER ILUMINACION

THEN SET O0.5 'DISPARO

STEP 55

IF NOP

THEN RESET O0.5 'DISPARO

STEP 60

IF NOP

THEN RESET O0.3 'RETRAER ACTUADOR NEUMATICO

SET O0.2 'EXTENDER ACTUADRO NEUMATICO

STEP 70

IF I0.3 'FINAL DE CARRERA ACTUADOR CAMARA


STEP 90

IF NOP




SET O0.3 'RETRAER ACTUADOR NEUMATICO


Página | 137

STEP 100

IF I0.2 'INICIO DE CARRERA ACTUADOR CAMARA

THEN RESET O0.2 'EXTENDER ACTUADRO NEUMATICO



STEP 110


THEN SET O0.0 'SEGURO MESA ABIERTA

STEP 120

IF NOP

THEN JMP TO 0

Algoritmo para control de disparo de cámara para inspección frontal

STEP 0

IF NOP







Página | 138

RESET O0.5 'DISPARO

STEP 10


THEN RESET O0.1 'SEGURO MESA CERRADA

SET O0.0 'SEGURO MESA ABIERTA

STEP 20

IF I0.0 'BOTON



STEP 30


THEN SET O0.1 'SEGURO MESA CERRADA

STEP 40


AND I0.2 'INICIO DE CARRERA ACTUADOR CAMARA

THEN SET O0.4 'ENCENDER ILUMINACION

STEP 50

IF O0.4 'ENCENDER ILUMINACION


STEP 55

IF NOP


Página | 139


STEP 60

IF NOP

THEN RESET O0.3 'RETRAER ACTUADOR NEUMATICO


STEP 65

IF I0.5 'MEDIA CARRERA ACTUADOR CAMARA


SET O0.5 'DISPARO

STEP 66

IF NOP



STEP 70

IF I0.3 'FINAL DE CARRERA ACTUADOR CAMARA


STEP 90

IF NOP




Página | 140


SET O0.3 'RETRAER ACTUADOR NEUMATICO

STEP 100

IF I0.2 'INICIO DE CARRERA ACTUADOR CAMARA




STEP 110


THEN SET O0.0 'SEGURO MESA ABIERTA

STEP 120

IF NOP

THEN JMP TO 0

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE ... · Figura 2.1 Sensor CCD 39 Figura 2.2 Arreglo matricial del sensor 40 ... Figura 2.13 Filtro de binarización y filtro de