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Sistemi di Visione Artificiale

Sistemi di visione artificialeNel controllo qualità vengono impiegati differenti dispositivi di visione artificiale: lettori di codici, sensori compatti, telecamere digitali, elaboratori di immagini, ottiche, sistemi high-end e PC based. Tutti concorrono ad aumentare la produttività, ridurre i costi, soddisfare i clienti.

Da molti anni le industrie manifatturiere si trovano nella condizione di far fronte alle numerose richieste di certificazione e conformità da un lato, e dalla necessità di aumentare la produttività e gli standard di qualità dall'altro. Per questi scopi i sistemi di visione sono la tecnologia ideale. Consentono infatti di leggere i codici, guidare movimentazioni robotiche, misurare, identificare e selezionare i prodotti. Un sistema di visione è costituito dall'integrazione di componenti ottiche, elettroniche, meccaniche e software che permettono di acquisire, elaborare e registrare immagini sia nello spettro della luce visibile che al di fuori di essa (infrarosso, ultravioletto, raggi x, etc...). L'offerta di mercato spazia dai lettori di codici ai sensori compatti, dalle telecamere digitali ai sistemi di elaborazione di immagini, dalle ottiche ai sistemi integrati high-end e PC based.

I sistemi di visione fanno risparmiare denaro perchè abbattono gli scarti, rilevano in anticipo gli errori nelle linee di produzione, migliorano il prodotto, velocizzano il processo produttivo, riducono i reclami e le restituzioni di pezzi difettosi. Sono peraltro utilizzabili in ambienti ostili, permettono di ispezionare oggetti molto piccoli o difficilmente accessibili, assicurano maggiore uniformità di trattamento e precisione rispetto ad un operatore. Una volta impostati gli standard di qualità richiesti dal produttore, dal cliente o dalle normative, il sistema di visione rileva i difetti del prodotto in modo preciso, riproducibile e oggettivo.

I controlli di qualità per la produzione sono di due tipi: statistico e puntuale. Il primo garantisce, grazie a rigide matrici di accettazione, che lo scarto massimo in un lotto di produzione sia inferiore, con un certo grado di sicurezza, a una percentuale nota.

Ma in un mercato orientato sempre più allo "scarto zero" il controllo statistico può risultare non sufficiente. Il metodo di ispezione richiesto è allora quello puntuale, pezzo per pezzo. Il sistema di visione si propone di svolgere verifiche su tutti i prodotti in uscita dalla linea. Si può allora affermare che il sistema di visione, se opportunamente configurato, è in grado di garantire uno scarto zero per una certa tipologia di difettosità. Tutto ciò ha un immediato riscontro economico, in quanto i sistemi di visione riducono sia gli scarti sia i costi di manodopera.

I sistemi di visione possono essere integrati in quasi tutti i punti delle linee di produzione, eliminando costose lavorazioni aggiuntive sul prodotto finale. I sistemi di visione assicurano anche una maggiore efficienza degli impianti produttivi (tanto il rilevamento dei difetti, quanto gli eventuali interventi di manutenzione, vengono attivati tempestivamente) ed evitano il danneggiamento dei prodotti causato da misure di contatto. Anche in termini di costi globali, il recupero dell'investimento di una applicazione di visione industriale avviene in tempi relativamente brevi.

Naturalmente non tutti i sistemi di visione sono uguali. La qualità e i costi di un sistema di visione dipendono dalle caratteristiche del sensore di visione, dai sistemi di illuminazione e acquisizione immagini, dai tool di elaborazione software e dalle interfacce di comunicazione. L'illuminazione è in genere l'elemento più critico. Da una parte deve smorzare gli effetti della variazione della luce naturale, dall'altra deve evidenziare i dettagli degli oggetti. Rispetto alle comuni riprese fotografiche o cinematografiche, infatti, un sistema di visione industriale opera solo su informazioni codificate e filtrate, e dunque non necessita di immagini di alta qualità fini a sè stesse.

I settori applicativi dei sistemi di visione artificiale

Negli ultimi anni la "machine vision" è stata largamente applicata anche nel mondo non manufatturiero, diventando un utile strumento nei settori militare e biomedicale, senza dimenticare il ruolo svolto per il controllo del traffico, la videosorveglianza e il controllo degli accessi. In termini di controllo qualità industriale i sistemi di visione sono preposti al riconoscimento dei difetti di un prodotto, alla verifica delle tolleranze, all'orientamento, al posizionamento e alla guida di robot, alla lettura di caratteri e codici, alle verifiche su nastri in continuo. Molte difettosità di un prodotto possono essere riconosciute mediante ispezione visiva: presenza o assenza di componenti, controlli superficiali, conteggi di pezzi, classificazione e selezione dei prodotti per pezzatura, colore, dimensione, controlli in linea nei laboratori e così via.

Spesso i sistemi di visione per la qualità sono parte di sistemi più complessi (manipolatori, robot antropomorfi, carrelli) a cui forniscono le informazioni necessarie per l'esecuzione di compiti in un contesto non statico: oggetti non perfettamente posizionati, aree di lavoro dove si muovono operatori e altri macchinari, aree di carico e scarico merci. Essi possono inoltre essere impiegati per riconoscere automaticamente parti e prodotti, attraverso la lettura di caratteri e codici identificativi mono e bidimensionali (barcode e data matrix). Un caso particolare di ispezione e di riconoscimento dei codici è la possibilità di effettuare letture o rilevare difetti su oggetti in scorrimento veloce (pezzi su nastri trasportatori, prodotti su bobine, laminati, stampe su carta o su tessuto). I sistemi di visione possono essere impiegati per effettuare misurazioni senza contatto di tipo lineare (diametri, lunghezze, altezze), superficiale, volumetrico (attraverso l'analisi di immagini acquisite da più angolazioni). In questo contesto, oltre a fornire elevata precisione e alta velocità, risultano convenienti per misurare oggetti fragili, a temperature elevate, difficili da raggiungere, rilevare o manipolare. Un caso esemplare è quello dei prodotti per il settore automotive, nel quale i difetti non solo possono comportare reclami, ma hanno un forte impatto sulla sicurezza delle persone.

Anche nell'industria elettronica i sistemi di controllo qualità sono un eccellente strumento per rilevare potenziali difetti, come cavi disconnessi o saldature difettose, sin dalle prime fasi del processo produttivo. Nell'industria della plastica le parti devono essere frequentemente controllate per scoprire eventuali difetti di stampaggio, macchie sulle superfici e in generale tutti i difetti rilevabili. Molto particolari sono l'industria dei metalli e i processi di saldatura. In entrambi i settori sono richiesti controlli ad alte prestazioni in termini di precisione e tempi di elaborazione. Il settore alimentare e quello chimico/farmaceutico sono probabilmente quelli in cui il controllo della qualità è un fattore imprescindibile. I prodotti devono essere tracciati in qualsiasi momento tramite data di scadenza, lotto di produzione, correttezza di contenuto e posizionamento delle etichette.

I sistemi di visione sono lo strumento essenziale per effettuare questi controlli, grazie anche alle numerose possibilità di documentazione dei difetti e di controllo degli imballi. Offrono inoltre maggiori possibilità di personalizzazione della produzione e consentono di seguire l'intero iter produttivo.

da RAPPORTOvisione
(Automazione e Strumentazione)
di Armando Martin


Visione Artificiale per: Riconoscimento Oggetti | Controllo Dimensionale | Controllo Orientamento Oggetti