El desarrollo de la automatización industrial en China ha alcanzado un alto nivel de madurez y la mayoría de la gente lo comprende hasta cierto punto. Para profundizar su conocimiento de la automatización industrial, este artículo explorará dos aspectos clave: 1. La aplicación de la visión artificial en la automatización industrial y 2. Por qué la automatización industrial utiliza sistemas de visión artificial. Si encuentra intrigante el próximo contenido, no dude en continuar leyendo.
I. Aplicaciones de la visión artificial en la automatización industrial
La visión artificial se ha integrado desde hace mucho tiempo en los sistemas de automatización industrial para mejorar la calidad de la producción y los resultados reemplazando la inspección manual tradicional. Desde operaciones de selección-y-colocación y seguimiento de objetos hasta metrología y detección de defectos, aprovechar los datos visuales mejora el rendimiento general del sistema al proporcionar información directa de aprobación/falla o al permitir bucles de control de bucle cerrado-.
El uso de la visión se extiende mucho más allá de la automatización industrial; También vemos cámaras ampliamente aplicadas en la vida diaria, como en computadoras, dispositivos móviles y especialmente en automóviles. Las cámaras se introdujeron en los vehículos hace sólo unos años, pero hoy en día los automóviles están equipados con numerosas cámaras para proporcionar a los conductores una vista completa de 360 grados del vehículo.
Sin embargo, podría decirse que el avance tecnológico más significativo en visión artificial ha sido la potencia de procesamiento. Con un rendimiento del procesador que se duplica cada dos años y un enfoque continuo en tecnologías de procesamiento paralelo como CPU, GPU y FPGA de múltiples núcleos, los diseñadores de sistemas de visión ahora pueden aplicar algoritmos altamente complejos a los datos visuales, creando sistemas más inteligentes.
Los avances en la tecnología de procesamiento abren nuevas oportunidades más allá de los algoritmos simplemente más inteligentes o más potentes. Examinemos casos de aplicación para agregar capacidades de visión a las máquinas de fabricación. Estos sistemas se diseñan tradicionalmente como redes de subsistemas inteligentes que forman sistemas distribuidos colaborativos, lo que permite un diseño modular.
Sin embargo, a medida que mejora el rendimiento del sistema, la adopción de este enfoque-centrado en el hardware puede plantear dificultades, ya que estos sistemas suelen emplear una combinación de protocolos de interconexión-críticos y no-críticos-de tiempo crítico. Conectar estos sistemas dispares a través de varios protocolos de comunicación puede generar cuellos de botella en latencia, determinismo y rendimiento.
Por ejemplo, si los diseñadores intentan desarrollar aplicaciones utilizando esta arquitectura distribuida manteniendo al mismo tiempo una estrecha integración entre los sistemas de visión y movimiento-como se requiere en las aplicaciones de servovisión-, pueden encontrar importantes desafíos de rendimiento debido a una capacidad de procesamiento insuficiente. Además, el hecho de que cada subsistema tenga su propio controlador reduce la eficiencia del procesamiento.
Por último, este enfoque distribuido-centrado en el hardware obliga a los diseñadores a utilizar diferentes herramientas para cada subsistema: software de visión especializado para el sistema de visión, software-específico de movimiento para el sistema de movimiento, etc. Esto plantea desafíos particulares para equipos de diseño más pequeños, donde un solo ingeniero puede ser responsable de múltiples componentes.
II. Por qué se utilizan los sistemas de visión artificial en la automatización industrial
Hay cinco razones principales para emplear sistemas de visión artificial en el control de la automatización industrial:
Precisión- Debido a las limitaciones físicas del ojo humano, las máquinas tienen una clara ventaja en precisión. Incluso cuando los humanos dependen de lupas o microscopios para inspeccionar productos, las máquinas siguen siendo más precisas y alcanzan una precisión de hasta una-milésima de pulgada.
Repetibilidad- Las máquinas pueden realizar inspecciones repetidamente utilizando métodos idénticos sin fatiga. Por el contrario, los ojos humanos muestran variaciones sutiles en cada inspección, incluso cuando examinan productos idénticos.
Velocidad- Las máquinas inspeccionan los productos más rápido. Esto es particularmente ventajoso cuando se detectan objetos en movimiento a alta-velocidad, como en líneas de producción, donde mejoran la eficiencia de fabricación.
Objetividad-La inspección humana adolece de un defecto crítico: el sesgo emocional. Los resultados fluctúan según el estado de ánimo del inspector, mientras que las máquinas funcionan sin emoción humana, lo que produce resultados consistentemente confiables.
Costo-Las máquinas trabajan más rápido que los humanos, lo que significa que una única unidad de inspección automatizada puede manejar la carga de trabajo de varios trabajadores. Además, las máquinas no requieren descansos, nunca se enferman y pueden funcionar de forma continua, lo que aumenta significativamente la eficiencia de la producción.
Los sistemas de visión artificial capturan rápidamente grandes cantidades de datos, facilitan el procesamiento automatizado y se integran perfectamente con las especificaciones de diseño y los controles de fabricación. En consecuencia, se utilizan ampliamente en la producción automatizada moderna para el seguimiento de procesos, la inspección de productos terminados y el control de calidad. Los sistemas de visión artificial mejoran la flexibilidad de la producción y los niveles de automatización. Suelen sustituir la visión humana en entornos peligrosos no aptos para el trabajo manual o donde las capacidades visuales humanas son insuficientes. En la producción industrial de gran-volumen, la inspección visual manual resulta ineficiente e imprecisa, mientras que los métodos de inspección por visión artificial aumentan sustancialmente la productividad y la automatización. Además, la visión artificial facilita la integración perfecta de la información y sirve como tecnología fundamental para la fabricación integrada-por computadora.