Os fabricantes que utilizam sensores de visão para inspeção de peças, guiamento de robots e embalamento confrontam-se com o principal ponto de qualquer fotógrafo: obter a luz mais indicada.
A iluminação é um dos fatores mais importantes, em qualquer chão de fábrica. As janelas, por exemplo, permitem a entrada de bastante luz durante o dia, mas durante o turno noturno podem provocar bastantes sombras nas inspeções (ausência de luz). As peças brilhantes refletem a iluminação de volta para a câmara, deteriorando a imagem.
A solução para estes problemas de iluminação podem estar na aplicação de filtros, luz dispersa e muito mais tipos de iluminação que assegura uma adequada e clara imagem necessária para uma inspeção automática.
Desafios de Iluminação Comuns em Processos Automáticos
Os sensores de visão, tal como as câmaras digitais, utilizam a lente para reflexão de luz no sensor da câmara, que funciona como um chip processador de sinal digital (DSP), em que converte as ondas de luz em pixéis e reproduz imagens. Estas imagens permitem aos robots industriais identificar peças e movê-las para a localização correta numa sequência de produção, por exemplo. Todas estas variáveis devem interagir de forma rápida e precisa para que a linha de produção se mantenha a funcionar na sua máxima eficiência.
Esta estabilidade de produção é uma tarefa difícil, devido à variação de iluminação existente num ambiente de produção. Os desafios de iluminação mais comuns em automação são:
Luz ambiente: A luz ambiente num chão de fábrica altera-se durante o dia. Operações, como por exemplo a soldadura, provoca flashes brancos que podem afetar a iluminação de inspeção circundante, num processo automatizado.
Através de parâmetros convencionais, como o ajuste do tempo de exposição, alteração da abertura da lente ou a aplicação de filtros para que apenas uma quantidade do espeto de luz possa atingir o sensor da câmara, pode ser solução. Com isto, assegura que a câmara visualiza apenas visualiza o necessário.
Cores: A cor numa peça em produção pode afetar a capacidade de um robot a visualizar através de uma câmara e, posterior manipulação. Numa caixa ou numa etiqueta de uma embalagem algumas cores refletem luz, enquanto outras absorvem-na, o que pode influenciar bastante o funcionamento de uma empresa de distribuição logística, por exemplo.
Habitualmente, os sistemas de visão utilizam luzes LED de cor para criar um contraste visual e contrariar os efeitos das cores nas superfícies. Filtros de cor pode aumentar ou complementar os efeitos das luzes LED.
Reflecções: As superfícies brilhantes de peças metálicas ou plástico provocam clarões de excesso de luz. No entanto, o excesso de luz pode não ser um problema, uma vez que pode ser redirecionada para uma área mais escura, que não seria possível com outro tipo de iluminação.
Os filtros polarizados são um dos componentes que melhor resolvem as reflexões. Outras possibilidades são a aplicação de iluminação de dark field, uma vez que espalha a luz numa superfície e reduz o ângulo de reflexão, ou a iluminação difusa, que espalha os raios de luz ao longo de um objeto e diminui o número de raios de luz que incidem diretamente numa superfície. As câmaras também podem ser posicionadas angularmente relativamente à peça, especialmente quando se pretende detetar falhas em áreas ou peças altamente refletoras.
Sombras: A luz que é incidida de quase todos os ângulo podem provocar sombras, que reduzem a claridade da imagem de um sistema de visão.
Através da alteração do posicionamento angular das câmaras pode ser possível eliminar algumas sombras. Porém, existe uma técnica de imagem designada por High Dynamic Range (HDR) que está a ser cada vez mais utilizada. As fotos digitais com HDR, escurecem areas com luz e aumentam o brilho em áreas escuras, para obter maior consistência visual e reduzir sombras.
Ângulos: Peças complexas como blocos de motores ou coletores de escape têm vários ângulos que provocam vários desafios à iluminação.
A montagem da câmara com angulo pode ser considerada para reduzir estes probelmas. Colocar as peças, as câmaras ou iluminação em ângulos específicos podem ajudar a identificar falhas no produto.
Defeitos na superfície: As máquinas de maquinação podem deixar rebarbas nas peças que necessitam de ser removidas ou num processo de soldadura um excesso do material de adição, por exemplo. Os sistemas de visão são utilizados para detetar estes defeitos, que podem provocar posteriores problemas.
Um filtro difuso ajuda a distribuir a iluminação ao longo de uma superfície tridimensional, para identificar anomalias. Em superfícies lisas, a aplicação de dark field pode-se obter uma imagem melhor.
Dimensões e distância de trabalho: O tamanho de um objeto pode provocar desafios de iluminação, que seja a nível microscópico ou macro. Em adição, a distância de trabalho entre a câmara e o objeto pode afetar a qualidade da imagem e requisitos de iluminação.
Distâncias curtas requerem, tipicamente, menos luz que distâncias grandes. Embora, as câmaras devem ser posicionadas estrategicamente para otimizar um sistema de visão.
Hardware e software: É importante optar pela correta câmara, lente e software que calcule o melhor resultado para o seu processo de automação. Por exemplo, as câmaras podem ser aplicados com LEDs de múltiplas cores para projetar uma iluminação azul numa secção de uma peça e luz vermelha para outra secção. As câmaras com lente líquida não têm peças móveis, reduzindo os custos de manutenção. Outras aplicações requerem luz infravermelha ou câmaras ultravioleta que capturam a luz fora do espectro de visão humano. Um sistema de visão de grande performance considera todas estas variáveis numa única solução.
Artigo disponibilizado pela Cognex América. Pode ler o artigo original aqui