proyecto: sistema de inspeccion automatizado por medio de visión

Ciudad Juárez, Chihuahua, a 12 de junio del 2008
INPECCION VISUAL DE PIEZAS AUTOMOTRICES
Introducción
El proceso de inspección automático puede ser definido como “un proceso de control de
calidad que, mediante técnicas de procesamiento digital de imágenes y reconocimiento
de patrones, determina automáticamente si un producto se desvía de las especificaciones
de calidad mínimas para su fabricación”.
La inspección automatizada es una de las áreas del Procesamiento Digital de Señales que
actualmente más se utiliza, y se han realizado diferentes aplicaciones entre las que se
destacan el reconocimiento de patrones en imágenes médicas y satelitales, la inspección
de áreas de texturas en objetos y la inspección de piezas industriales, por citar algunos
ejemplos.
La inspección o percepción visual puede considerarse como el resultado de l
procesamiento de la información luminosa que llega a nuestro cerebro por medio de
nuestros ojos. Debido a que la información visual es una de las principales fuentes de
datos del mundo real, resulta útil el proporcionar a una computadora la capacidad para
analizar imágenes, que junto con otros mecanismos como el aprendizaje hagan de ésta
una herramienta capaz de detectar y ubicar objetos en el mundo real.
Para poder lograr la inspección automática de un objeto, es necesario contar con
elementos tales como un buen equipo de iluminación, una tarjeta de adquisición de
imágenes/video, cámaras de video de alta resolución y una computadora suficientemente
confiable y veloz. Lo anterior para el caso de un ambiente estático, si se desea un
ambiente dinámico se tendría que añadir una banda transportadora. En el Instituto de
Ingeniería y Tecnología (IIT) aún no contamos con un sistema de este tipo y se cuenta
con el recurso humano e intelectual para realizar proyectos en el área de inspección
automática.
Justificación regional y acadé mica
La infraestructura económica de ciudad Juárez está soportada generalmente por los
siguientes servicios: servicios de negocios (despachos contables, financieros. Jurídicos,
aduanales, etc.), vías de comunicación y servicios de transporte, organismos y
asociaciones empresariales, parques industriales e infraestructura maquiladora,
universidades e instituciones de educación superior y escuelas técnicas, y centros de
investigación. Todos estos sectores de servicio tienen un alto nivel de madurez en la
región fronteriza, exceptuando los Centros de investigación, e instituciones educativas,
las cuales tienen un nivel de madurez intermedia.
Las áreas tecnológicas presentes en la industria establecida en ésta región fronteriza, se
pueden definir en términos generales como las siguientes: la automotriz,
telecomunicaciones, robótica, biomédica, aeroespacial/militar, tecnologías de la
información, electrodomésticos y de consumo. Solamente la industria automotriz se
encuentra en un nivel de madurez alta en la región. Las demás áreas tienen como
característica común, que gran parte de la investigación y desarrollo de nuevos productos
y modificación de los productos existentes se hace fuera de la región, lo que disminuye
en gran medida el posible valor agregado de estos productos que puede ser aportado por
gente de ciudad Juárez. Un alto porcentaje de valor agregado se da a través de las
operaciones de manufactura. Aunque hasta hace algunos años, la principal atracción de
las empresas para instalarse en ciudad Juárez fue la mano de obra barata. Esta situación
ha cambiado, los ciclos de diseño a producto terminado son cada vez más cortos. Es
decir, el tiempo que transcurre entre el diseño de producto y su fabricación, se ha
reducido. Lo que obliga a las empresas a tener sus operaciones más concentradas y ágiles.
Esto ha obligado a que las empresas tengan mas integrados sus departamentos de diseño
y manufactura. Desafortunadamente, hasta hace poco, las instituciones de educación
superior de la localidad, no tenían el elemento humano y/o técnico para complementar
estas tareas.
Además de los centros de diseño que ya existen en la localidad tales como los de Delphi
y Valeo. Otras empresas tales como Thompson, Scientific Atlanta, Emmerson, Siemens
entre otras, se encuentra en planes o ya están en proceso de formar centros de diseño y
desarrollo de tecnología. Sin embargo, estos centros de diseño, los establecidos y los que
se van establecer, necesitaran soporte y servicios e n ciertas áreas del conocimiento como
software embebido, inspección automatizada por medio de visión y prototipos de rápido
lanzamiento al mercado.
Se ha detectado que en la región existe la necesidad de sistemas de inspección
automatizada debido a que no se cuentan con servicios de este tipo, teniendo que
solicitarlo al extranjero cuando se necesitan. Esta constituye un área de oportunidad para
el equipo de visión que se está solicitando.
El presente proyecto lo podemos describir como un proyecto que impacta varios sectores
de la industria regional y al ámbito de la docencia.
Las vertientes analizadas para el presente proyecto fueron la automotriz, la salud y la
educación en el IIT. La industria automotriz tiene, entre sus sistemas de inspección
automatizada la inspección automática de: calidad en faros, tableros electrónicos,
seguridad durante el traslado del vehículo, etc. En el área de la salud existen áreas tales
como la inspección de catéteres, coloración de piel, detección de anormalidades en
imágenes de rayos X entre otras.
Actualmente, en el IIT se tiene la Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica, la cual
cuenta con veintiséis estudiantes. Dentro de sus materias bases se encuentra la materia de
Procesamiento Digital de Señales, básica para cualquier área de las telecomunicaciones,
el control y el procesamiento digital de imágenes. Las materias dentro de las
especialidades son Wavelets y Bancos de Filtros, Procesamiento Digital de Imágenes y
Dispositivos Electrónicos Avanzados, las cuales serán impartidas por Doctores Miembros
y Miembros Asociados al Cuerpo Académico de Instrumentación y Procesamiento de
Señales(CAIPS). Estas materias darán bases a estudiantes del posgrado para que se
involucren en proyectos de investigación utilizando el sistema de inspección visual que se
requiere.
Justificación técnica del proyecto
Los problemas comunes de los equipo de visión son la iluminación, la compatibilidad con
las cámara de adquisición de video y la velocidad de operación. Estos problemas hacen
que muchos investigadores tengan que gastar enormes cantidades de dinero en interfases
que sean compatibles tanto con el equipo de adquisición de las señales como con las
cámaras ya que algunos tienen una cámara Sony analógica, un sistema de adquisición de
señales Agilent y un compilador en C/C++. Si la cámara no es compatible con el sistema
de adquisición hay que desembolsar otra cantidad de dinero para hacerla compatible y
quizá tener una compatibilidad limitada. Por otra parte, el desarrollo de una aplicación en
un software como C/C++ u otro diferente también puede generar problemas de
incompatibilidad además de que el desarrollo de una aplicación es mas lenta.
El equipo requerido de National Instruments (NI) ofrece compatibilidad con casi
cualquier cámara de video y con los softwares Visual Basic y C/C++. También es
compatible con sus propios softwares que son LabVIEW y LabWINDOWS/CVI, todo
esto integrado en un módulo de desarrollo de visión. Aunado a esto, NI cuenta con el
software Visión Builder (VB), que es un software especializado para desarrollar en
tiempo records aplicaciones para Inspección Automátizada. Por ejemplo, ya no hay
necesidad de programar un algoritmo (ecuación matemática) para la detección de bordes
de una imagen o el algoritmo para el reconocimiento de número de serie de un aparato
sino que el módulo VB ya cuenta con íconos que, con solo arrastrarlos a la ventana de la
aplicación, se implementa automáticamente casi cualquier algoritmo de visión
computacional existente. Además, dentro del módulo de visión de NI se cuentan con más
de 50 librerías de programación lo que hace a este módulo el ideal para cualquier servicio
o capacitación para casi cualquier industria así como para la investigación y la docencia.
Existen otras compañías que distribuyen equipo de visión pero su compatibilidad es muy
limitada, teniendo que integrar el equipo de visión por partes, el software es muy lento,
y/o se tiene que importar el equipo y/o no dan precio especial a Universidades y/o el
soporte técnico es a través de una página de Internet o por teléfono.
Las ventajas técnicas de NI son que el equipo (hardware) está integrado en un sólo
módulo de desarrollo, el procesamiento es veloz y compatible con casi cualquier cámara
de video, se cuenta con una oficina de NI que proporciona soporte técnico del equipo y el
software que distribuyen y dan precios especiales a las Universidades. Por lo que se
recomienda ampliamente la adquisición de este equipo.