Sistemas de visión

Presentamos la línea de sistemas de visión más completa de la industria.
Nuestra galardonada tecnología de cámaras e iluminación aborda los retos más comunes de los sistemas de visión; como los reflejos, el bajo contraste y la variación de medición entre piezas, proporcionando la estabilidad, calidad y consistencia de imagen necesarias para casi cualquier aplicación. La línea de sistemas de visión de KEYENCE incluye cámaras, lentes y opciones de iluminación con una resolución de hasta 64 MP, así como cámaras 3D y de escaneo lineal para aumentar la capacidad de completar cualquier proceso de inspección.

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Un sistema de visión combina cámaras industriales, lentes e iluminación para automatizar las inspecciones visuales de los productos manufacturados. Los sistemas de visión de KEYENCE se basan en controladores, lo que les permite ser los sistemas más rápidos y versátiles del mercado. Los sistemas de visión se pueden utilizar en una amplia gama de aplicaciones, como detección de defectos, comprobaciones de montaje, lectura de caracteres y códigos, y posicionamiento para robots industriales.

Principios y mecanismos de los sistemas de visión

Los sistemas de visión se pueden personalizar para adaptarse a las necesidades específicas de la aplicación, y cada sistema generalmente consta de una cámara, luces y un controlador (unidad de procesamiento de imágenes). Esta sección presenta los principios de la utilización de un sistema de visión para inspecciones y explica el proceso desde el comienzo de la captura de una imagen hasta el final de la salida de los resultados de la inspección.

1. Captura de la imagen

Para capturar una imagen, se ilumina un objeto con luz y ésta al reflejarse se enfoca a través de una lente en el sensor de imagen de la cámara. Los datos de imagen recopilados de esta captura se transfieren luego al controlador de visión para el procesamiento y la evaluación de la imagen.

2. Preprocesamiento

Las operaciones de preprocesamiento eliminan las cualidades no deseadas o ruidosas, a la vez que resaltan las características deseadas en los datos de la imagen antes de analizar las imágenes. Estas operaciones están personalizadas para la inspección, y los ejemplos incluyen filtrado de imágenes y extracción de color.

3. Procesamiento de las mediciones

Tras el preprocesamiento de una imagen, se pueden realizar inspecciones como la medición, posicionamiento, recuento, lectura de códigos/OCR y la detección de defectos.

4. Clasificación / Salida

Los datos de las imágenes procesadas se utilizan para realizar un juicio OK/NG, registrar resultados de las mediciones o categorizar las piezas. Se pueden establecer tanto la salida de imágenes y datos como la comunicación con otros dispositivos.

Diversas aplicaciones dentro de varias industrias pueden ser resueltas con inspecciones visuales. Los sistemas de visión de KEYENCE proporcionan interfaces fáciles de usar con resultados potentes gracias al software intuitivo y al hardware personalizable. La selección adecuada de cámaras, iluminación y controladores es esencial para personalizar y optimizar las inspecciones en línea. Además, las inspecciones se personalizan para cada aplicación garantizando que se cumplan los criterios adecuados.
Además de la identificación de piezas, la detección de defectos y la verificación, los sistemas de visión se pueden utilizar para la creciente necesidad de robótica guiada por visión. Los sistemas de visión de KEYENCE están diseñados para conectarse directamente a las principales marcas de controladores de robots. Los programas de robot proporcionados para cada fabricante eliminan la complicada programación del robot para el usuario final. Las marcas soportadas incluyen FANUC, Yaskawa, ABB, KUKA, Denso, Epson, Kawasaki, Mitsubishi, Staubli, Yamaha, Universal Robots y más.

Ventajas de los sistemas de visión

La adopción de un sistema de visión hace posible realizar una inspección en línea al 100% de forma automática para los elementos que, de otro modo, tendrían que inspeccionarse manualmente. No se necesitan costos adicionales después de instalar el sistema de visión, y se puede eliminar la variación en los resultados de juicio entre operadores.

Las mejoras en la tecnología de los sistemas de visión han permitido realizar inspecciones en línea avanzadas y automatizadas para cualquier nivel de usuario. Ahora es posible inspeccionar el 100% de los productos en las líneas de fabricación de alta velocidad, por lo que las piezas defectuosas se pueden identificar antes de su procesamiento adicional o liberación. Si los operadores hicieran manualmente inspecciones similares, este proceso sería más lento y menos confiable.

Gracias a las cámaras de alta velocidad y los procesadores de imágenes, se pueden tomar múltiples imágenes bajo diferentes condiciones de iluminación lo suficientemente rápido para realizar una inspección en línea del 100%. Esto hace posible completar varias inspecciones al mismo tiempo, utilizando una iluminación variable para extraer características y defectos complejos o de bajo contraste.

Con los sistemas de visión convencionales, los rayones finos y las manchas en las superficies metálicas brillantes sólo pueden ser visibles bajo ciertas condiciones de iluminación, y estas condiciones suelen dificultar enormemente la lectura de caracteres y códigos de barras. Para combatir este problema común, KEYENCE desarrolló LumiTrax™ Reflección Especular, que utiliza hardware avanzado para combinar automáticamente múltiples condiciones de iluminación para extraer cada característica y defecto con imágenes de escaneo de líneas.

Utilizar un sistema de visión para que actúe como los "ojos" de un robot industrial puede mejorar significativamente la precisión y la eficiencia de las operaciones avanzadas de recolección de piezas. El sistema de visión detecta la posición de un producto en el sistema de coordenadas del robot y envía estas medidas directamente al controlador del robot para un ajuste dinámico.

Los robots industriales convencionales requieren que los operadores especifiquen las coordenadas manualmente utilizando una consola de aprendizaje. Esta operación manual puede llevar mucho tiempo y la precisión puede variar entre operadores. Los sistemas de visión de KEYENCE pueden comunicarse directamente con robots de muchos fabricantes, lo que permite una conexión fácil y una programación eficiente del robot. Esta conexión automatiza las engorrosas tareas de calibración y cálculo, lo que estabiliza las inspecciones y reduce el tiempo necesario para la integración.

Casos prácticos de sistemas de visión

Casos prácticos de sistemas de visión en la industria automotriz

En la industria automotriz, incluso un pequeño defecto puede provocar un accidente grave. Para mitigar este riesgo potencial, los estrictos requisitos de inspección garantizan unos rigurosos estándares de calidad y seguridad. Los sistemas de visión les permiten a los usuarios cumplir con las especificaciones de calidad, aumentar la eficiencia, reducir los costos, mejorar la precisión y garantizar la trazabilidad de las inspecciones de los componentes. Los ejemplos de aplicación incluyen:

- Detección de presencia: agentes antihumedad en ECUs, comprobaciones de montaje de fusibles
- Inspecciones de apariencia: DPF, sello de aceite, válvula del motor, revestimiento del pistón y engranajes del diferencial
- Comprobaciones de medición/alineación: posicionamiento de baterías, terminales de conectores doblados, dimensiones de bujías, recopilación de datos de posición para aplicaciones de recogida y colocación robótica

Casos prácticos de sistemas de visión en las industrias alimentaria y médica

En las industrias alimentaria y médica, las normas de inspección se refuerzan regularmente y la trazabilidad es necesaria para garantizar la seguridad. Un sistema de visión permite automatizar las inspecciones y almacenar fácilmente los datos de imágenes y resultados. Los ejemplos de aplicación incluyen:

- Detección de presencia: garantizar el recuento correcto de cajas, componentes múltiples como pajitas adheridas a cartones de bebidas
- Inspecciones de apariencia: reconocimiento de caracteres (OCR) para códigos de lote, formación adecuada y ausencia de defectos en bandejas de alimentos, envoltorios retráctiles, ampolletas y latas
- Controles de medición/alineación: colocación de etiquetas, anchura y posición de sellos, dimensiones de agujas, recopilación de datos de posición para aplicaciones robóticas de recolección y colocación (pick and place).

Casos prácticos de sistemas de visión en el sector de dispositivos electrónicos

A medida que los dispositivos electrónicos, como los teléfonos inteligentes, las consolas de juegos y las PCs, se vuelven más pequeños y delgados, sus semiconductores y otros componentes electrónicos deben ser aún más compactos y precisos. Los sistemas de visión de KEYENCE mejoran la precisión de la inspección para satisfacer las crecientes necesidades de estos esamblajes precisos. Además, los sistemas de visión 3D aportan la máxima estabilidad a estas inspecciones para identificar cambios de altura a pesar del bajo contraste de los materiales. Los ejemplos de aplicación incluyen:

- Detección de presencia: pines, conectores, soldadura
- Inspecciones de apariencia: osciladores de cristal, moldes de circuitos integrados, LEDs
- Comprobaciones de medición/alineación: Coplanaridad de pines de conectores, orientación de bandejas, alabeo de PCBs, alturas de terminales

Casos prácticos de sistemas de visión en las industrias de resinas y envases

Los sistemas de visión se utilizan en las industrias del moldeado y de resinas para automatizar las inspecciones y garantizar que no se liberen productos defectuosos. Estas inspecciones son necesarias para detectar cualquier contratiempo en procesos como el moldeo por inyección, el conformado de plásticos, las laminaciones y el etiquetado de productos. Los ejemplos de aplicación incluyen:

- Detección de presencia: recubrimientos de resina, presencia de tapones, etiquetado correcto
- Inspecciones de apariencia: inspección de la superficie interior de envases, destellos del producto, rayado/astillado de la resina, partículas extrañas, orificios de tipo alfiler
- Comprobaciones de medición/alineación: detección de desalineación del centro de juntas, detección de desalineación de etiquetas, dimensiones de la apertura de botellas

Preguntas frecuentes sobre los sistemas de visión

Por lo general, se prefiere una cámara a color para inspeccionar cambios o irregularidades en el color. Cada píxel de una imagen en color contiene información RGB, que es el triple de datos que un píxel monocromático. Gracias a que hay más datos por píxel, la extracción y diferenciación son más fáciles.
Se prefieren las cámaras monocromáticas para las inspecciones de tipo de medición, donde se necesita una fuerte extracción de bordes. Las cámaras monocromáticas también se combinan comúnmente con iluminación de colores para ayudar en la inspección. Los ejemplos incluyen mitigar la luz ambiental, hacer que un material teñido con UV tenga fluorescencia y enfatizar los rayones en la superficie.

Tradicionalmente, la iluminación de colores se combina con una cámara monocromática y el color (longitud de onda) de la luz variará según la inspección deseada. Los colores que se asemejan mucho a un objetivo determinado o son complementarios al color del objeto pueden manipular y estabilizar estratégicamente la imagen. Para identificar las diferencias sutiles en las características de la superficie y estabilizar aún más las inspecciones, el método de iluminación inteligente llamado multi espectral utiliza ocho colores de luz diferentes para recopilar más datos de píxeles por píxel. Tener datos de múltiples longitudes de onda crea más contraste entre colores similares y se puede mostrar una imagen de color real en la pantalla de operación a pesar de utilizar una cámara monocromática.

Los sistemas de visión de KEYENCE pueden realizar inspecciones de apariencia en una variedad de superficies objetivo. Los algoritmos de inspección sofisticados, como la herramienta de defectos, pueden detectar cambios localizados en el contraste para identificar raspaduras y manchas. Debido a que la inspección busca cambios localizados, las influencias externas, como la luz ambiental, no interrumpen la inspección. Además de las sólidas herramientas de inspección, se encuentran disponibles 24 filtros de mejora de imagen para reducir los efectos de la iluminación desigual, las superficies rugosas o la variación entre productos. Dos filtros dignos de mención son la extracción de defectos de rayones, que destaca los defectos lineales en objetos rugosos, y la corrección de sombreado, que enfatiza los cambios bruscos en el contraste, al tiempo que elimina los graduales.

La detección estable de rebabas y virutas se basa en la precisión de la extracción del borde. Los sistemas de visión de KEYENCE incluyen herramientas de defectos de perfil, que extraen con precisión líneas, círculos, óvalos y curvas de forma libre para detectar cualquier sección que se aleje demasiado de la forma esperada. El usuario puede especificar umbrales para controlar el tamaño y la gravedad de los defectos considerados.

Todos los sistemas de visión de KEYENCE incluyen una amplia gama de herramientas de medición y dimensión, que facilitan la búsqueda de intersecciones, puntos medios y distancias. Por ejemplo, simplemente haga clic en cualquier lugar a lo largo de un borde para extraer automáticamente esa línea, o tome como referencia una linea de una herramienta ya configurada. Esta interfaz intuitiva permite a los usuarios crear fácilmente configuraciones de inspección complejas combinando varias medidas y dimensiones.

Cuando se utiliza un sistema de visión, el hardware se seleccionará según las especificaciones de la aplicación y los detalles de inspección deseados. Esta sección describe cómo seleccionar la mejor cámara, lente, iluminación, controlador y cualquier otro accesorio necesario.

Seleccionar una cámara

Las cámaras de área se clasifican en cuatro grupos principales: modelos de alta resolución, modelos de alta velocidad, modelos estándar y modelos compactos. Cada modelo puede ser a color o monocromático. La cámara correcta depende de la aplicación, que se describe a continuación.

1) Determine el número de píxeles necesarios para cumplir con los requisitos de precisión.
2) Seleccione la velocidad de transferencia según las necesidades de la aplicación.
3) Seleccione un tamaño de cámara según el espacio de instalación.
4) Seleccione una cámara a color o monocromática según el tipo de inspección que necesite.

[Inspecciones avanzadas] Cámaras de exploración lineal y cámaras 3D

KEYENCE también ofrece otras soluciones de cámara, incluidas cámaras de exploración lineal que pueden detectar defectos sutiles o diminutos. Además, KEYENCE ofrece cámaras con capacidad 3D que también pueden realizar inspecciones simultáneas en 2D y 3D con un solo sistema de visión.

Seleccionar una lente

Al elegir la lente adecuada para el sistema de visión, hay una variedad de factores a considerar. Tanto el campo de visión (FOV) como la distancia de trabajo (WD) de la inspección determinarán la distancia focal correcta de la lente para la captura de imágenes. La profundidad de campo (rango de profundidad de foco) y el contraste son otras consideraciones importantes al seleccionar una lente. A continuación, se describe un procedimiento de selección general.

(1) Determine la distancia focal según el tamaño de captura de imagen (FOV) y los requisitos de distancia de instalación (WD).
(2) Determine la profundidad de campo necesaria según la altura y la forma del objeto. Los objetos con superficies y características de altura variable requerirán una mayor profundidad de campo. La profundidad de campo aumentará a medida que aumenta la distancia de trabajo, a medida que disminuye la distancia focal y a medida que la apertura se vuelve más estrecha.
(3) Seleccione una lente de alta resolución o una lente estándar de acuerdo con la precisión de inspección necesaria y el contraste del objeto.

Seleccionar una iluminación

La dirección, el color y el tipo de iluminación se determinarán mediante una combinación de las características del objeto, las necesidades de inspección y el entorno circundante. A continuación, se describe un proceso de selección de iluminación general:

(1) Decida la dirección de la iluminación: Dependiendo del material y la forma del objetivo junto con el propósito de la inspección, seleccione uno de los siguientes tipos de iluminación: reflexión especular, reflexión difusa o transmisión.
(2) Decida la forma y el tamaño de la iluminación: si elige la reflexión especular en el paso 1, seleccione iluminación coaxial, iluminación de anillo o iluminación de barra. Si elige la reflexión difusa, seleccione iluminación de ángulo bajo, iluminación de anillo o iluminación de barra. Si elige la transmisión, seleccione iluminación de superficie o iluminación de anillo.
(3) Decida el color (longitud de onda) de la iluminación: para las inspecciones con cámaras a color, la iluminación blanca es estándar. Para las inspecciones de cámaras monocromáticas, la iluminación de colores puede ayudar a mejorar el contraste de la imagen utilizando colores y longitudes de onda complementarios.

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El uso de nuevos algoritmos de inspección con una unidad de iluminación multifuncional de alto rendimiento que puede proyectar luz en múltiples direcciones, múltiples longitudes de onda, varios patrones y otras formas puede resolver una variedad de problemas experimentados con la iluminación convencional de una sola función. La iluminación avanzada se puede utilizar para cumplir con los exigentes requisitos de inspección, como la eliminación de reflejos, la extracción de sólo irregularidades en un fondo estampado, la diferenciación de sutiles diferencias de color, las inspecciones en 3D y el rendimiento eficiente con varios elementos de inspección.

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