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Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones
de la visión industrial
Francisco Javier Brosed Dueso
GIFMA Grupo de Ingeniería de Fabricación y Metrología Avanzada
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial
1. Introducción2. Fundamentos3. Sistemas4. Aplicaciones5. Conclusiones
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrialIntroducción4 de junio de 2015
ÍNDICE
Introducción
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Introducción4 de junio de 2015
Visión Industrial
Visión humana:• Identificar objetos• Localizar posición 3D
Adquisición de la imagen
Aplicaciones:Inspección en control de calidadPrototipado rápidoNavegación autónoma en robotsManipulación de objetosMedicina...
Ventaja: automatizaciónDesventaja: dificultad de transmitir la inteligencia y habilidad humana al PC
Interpretación de la imagen
‐ Sistemas basados en cámaras‐ Pueden incorporar elementos de iluminación‐ Aumentan precisión nuevos desarrollos‐ No hay interacción física con la pieza a medir‐Muy rápidos
Fundamentos
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Fundamentos4 de junio de 2015
Modelado y calibración de las cámaras
Modelo matemático de la cámara basadoen elmodelo de cámara pin‐hole.
Fundamentos
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Fundamentos4 de junio de 2015
Modelado y calibración de las cámaras
Modelo matemático de la cámara basadoen elmodelo de cámara pin‐hole.
• Binarizado• Filtros matriciales• Transformada de Hough• Centroide
Fundamentos
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Fundamentos4 de junio de 2015
Tratamiento digital de imágenes
Fundamentos
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Fundamentos4 de junio de 2015
Reconstrucción ‐ Sistemas
Centroide en v (columna)
Centroide en v, con máscara limitada
2D (u,v)
3D (x,y,z)
Resultados de planitud
Sistemas
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrialSistemas4 de junio de 2015
• Sistemas estereométricos activos
Y
Z
X
I
M
fm O
C
Zw
Xw
Yw
Captured Image
3D point
Sistemas
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrialSistemas4 de junio de 2015
SISTEMAS ESTEREOMÉTRICOS ACTIVOS – LASER LINEAL
Medición de superficies libres.
Precisión: 6 – 20 µm (MMC),30 – 40 µm (Brazos).
Distancia del sistema al objeto medido:decenas de centímetros.
Medición de superficies libres.
Precisión: 1/25000 – 1/100000.
Distancia del sistema al objeto medido~ 1 m.
– LUZ ESTRUCTURADA
Sistemas
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrialSistemas4 de junio de 2015
• Sistemas estereométricos activos• Sistemas estereométricos pasivos
Y
Z
X
I
M
fm O
C
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Xw
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Captured Image
3D point
Sistemas
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrialSistemas4 de junio de 2015
SISTEMAS ESTEREOMÉTRICOS PASIVOS – FIJOS
INTRODUCCIÓN
Medición de puntos mediante marcadores.
Precisión: 1/10000 – 1/85000 (depende de la distancia).
Distancia del sistema al objeto medido: hasta 10 metros.
– MÓVILES
Sistemas
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrialSistemas4 de junio de 2015
• Sistemas estereométricos activos• Sistemas estereométricos pasivos• Sistemas monoculares
Y
Z
X
I
M
fm O
C
Zw
Xw
Yw
Captured Image
3D point
Sistemas
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrialSistemas4 de junio de 2015
SISTEMAS ESTEREOMÉTRICOS PASIVOS – MONOCULARES
Medición de puntos mediante marcadores.Precisión: 1/10000 – 1/100000 (depende de la distancia).Distancia del sistema al objeto medido: pocas decenas metros.
Aplicaciones
• Verificación de planitud• Ingeniería ortopédica• Automatización estación de taladrado• Levantamiento de terreno
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Aplicaciones4 de junio de 2015
Aplicaciones – Verificación
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Aplicaciones4 de junio de 2015
Verificación 100% de planitud en intercambiadores de calor
Specularareas
Diffuseareas
Aplicaciones – Verificación
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Aplicaciones4 de junio de 2015
Verificación 100% de planitud en intercambiadores de calor
FLANGEPART
FRAME (PC)
FIXATION BRACKET
END OF PIPE
Aplicaciones – Verificación
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Aplicaciones4 de junio de 2015
Verificación 100% de planitud en intercambiadores de calor
Aplicaciones
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Aplicaciones4 de junio de 2015
Verificación de planitud en intercambiadores de calor
Aplicaciones – Verificación
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Aplicaciones4 de junio de 2015
Calibración del sistema – Aplicación alineación utillajes
60 -120
60
-120
Incremento en V = 1.729píxelesIncremento en Z = 0.157mm
Incremento en U = 7.511íxelesIncremento en X = 0.7392mm
ZX
ZX
Giro en Z (A) = 0.050ºGiro en X (C) = 0.235º
PTP_REL {A 0.05, C 0.23}
Aplicaciones – Verificación
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Verificación de planitud en intercambiadores de calor – Luz estructurada
Aplicaciones – Digitalización
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Aplicaciones4 de junio de 2015
Ingeniería Ortopédica: Digitalización de la planta del pie
Aplicaciones – Automatización
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Aplicaciones4 de junio de 2015
Automatización proceso de taladrado
Aplicaciones – Automatización
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Aplicaciones4 de junio de 2015
Automatización proceso de taladrado
Error<0.070mm en 1250mm
Aplicaciones – Automatización
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Aplicaciones4 de junio de 2015
Automatización proceso de taladrado – Sistemas monoculares
Aplicaciones – Terreno
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial Aplicaciones4 de junio de 2015
Levantamiento de terreno – Sistemas monoculares
Conclusiones
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrialSistemas4 de junio de 2015
AVANCES EN LOS SISTEMAS FOTOGRAMÉTRICOS
Avances tecnológicos:
• Sensores digitales para cámaras
• Procesadores multi‐núcleo
• Tarjetas de procesamiento gráfico (GPU)
• Objetivos de alta definición
• Iluminación LED
Algoritmos de tratamiento digital de imagen:
• Segmentación de imágenes
• Procesado automático de grandes lotes
• Reconocimiento de patrones
• Extracción de características geométricas
• Emparejamiento de imágenes
Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones
de la visión industrial
Gracias por su atención
Francisco Javier Brosed Dueso
GIFMA Grupo de Ingeniería de Fabricación y Metrología Avanzada