Sistemas de visão artificial para medição e inspeção

Os sistemas de visão artificial para medição e inspeção são dispositivos metrológicos que utilizam câmeras digitais, iluminação dedicada e algoritmos de processamento de imagem para adquirir informações dimensionais e qualitativas sobre componentes industriais, sem a necessidade de contato físico. Eles permitem a inspeção de centenas de peças por minuto, inspeção visual automática de defeitos, medição dimensional 2D e 3D, reconhecimento de código e orientação de robôs. Tornaram-se uma tecnologia fundamental no controle de qualidade em linha e na indústria 4.0.

Arquitetura de um sistema de visão

Um sistema de visão típico consiste em uma ou mais câmeras (CCD ou CMOS, monocromáticas ou coloridas, com resoluções que variam de alguns megapixels a dezenas de megapixels), componentes ópticos adequados à cena (lentes telecêntricas para medições de alta precisão, lentes macro, lentes padrão), um sistema de iluminação (difusa, circular, em cúpula, retroiluminação, estruturada, LEDs polarizados) e uma unidade de processamento (câmera inteligente integrada, PC industrial ou sistema dedicado) com software de processamento de imagem. A sincronização com o gatilho do processo permite a aquisição de imagens de peças em movimento.

Algoritmos e funções

As funções de processamento de imagem mais utilizadas são a detecção de bordas com precisão subpixel (detecção de bordas para medições dimensionais), a correspondência de padrões (reconhecimento e localização de geometrias conhecidas), a análise de blobs (análise de áreas conectadas para contagem de defeitos), o OCR/OCV para reconhecimento de caracteres, a correspondência de cores para controle cromático e a análise morfológica. Os sistemas mais avançados integram aprendizado profundo e redes neurais convolucionais para inspeções de qualidade complexas, difíceis de codificar com algoritmos tradicionais.

Aplicações

Os sistemas de visão são utilizados na inspeção dimensional de componentes metálicos, plásticos e eletrônicos, na inspeção da integridade e precisão de montagens, na verificação de etiquetas e códigos, na inspeção de impressões e embalagens, na inspeção de tampas, cápsulas e recipientes farmacêuticos, na medição de geometrias de moldagem de plástico, na verificação de soldas a laser, na inspeção de componentes SMD em placas de circuito impresso e no direcionamento de robôs de pick-and-place. As câmeras inteligentes, em particular, oferecem soluções compactas e autônomas para linhas de montagem.

Padrões e classificação

Para sistemas de visão utilizados como instrumentos de medição, aplicam-se as normas VDI/VDE 2617 e VDI/VDE 2634 (sistemas de medição óptica 3D), ISO 10360-7 (CMMs com sondas ópticas) e ISO 14406 (caracterização de sistemas optomecânicos). A calibração utiliza máscaras de precisão com marcações certificadas pela ISO 17025. Para aplicações de inspeção de qualidade, a verificação de desempenho é realizada com amostras representativas e MSA (Análise do Sistema de Medição).

Critérios de seleção

A seleção de um sistema de visão requer a análise do campo de visão (FOV), da resolução necessária (tamanho do pixel em relação ao defeito a ser detectado), da velocidade do processo, das condições de iluminação, da integração com o CLP e o MES e da escalabilidade para futuras verificações adicionais. Recomenda-se um estudo de viabilidade com amostras reais antes do dimensionamento final do sistema.

A evolução dos sistemas de visão 3D que utilizam luz estruturada e projeção de franjas permite agora a inspeção dimensional de superfícies complexas e de forma livre com precisões comparáveis ​​às das máquinas de medição por coordenadas (MMCs) com sensor de contato, mas com tempos de aquisição muito mais curtos. Essa tecnologia está ganhando popularidade nos setores aeroespacial e médico, bem como na inspeção de componentes impressos em 3D.