DISEÑO, DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN SISTEMA DE VISIÓN ARTIFICIAL PARA INSPECCIÓN DE CALIDAD A FINAL DE LÍNEA DE FABRICACIÓN DEL ÁRBOL DE LEVAS

Abstract

[ES] En el presente trabajo se describe el proceso de diseño, desarrollo y validación de un sistema automático de inspección de calidad al final de la línea de producción del árbol de levas mediante la tecnología de visión artificial. El proyecto ha sido desarrollado por la empresa NUTAI interviniendo en el mismo, algunos de los diferentes departamentos de la misma: Departamento de Ingeniería Mecánica, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Software y Departamento de Visión Artificial. El proyecto completo está compuesto por: - El diseño mecánico, llevado a cabo por los compañeros del departamento mecánico. - El diseño eléctrico, llevado a cabo por los compañeros del departamento eléctrico. - La programación de los PLCs que controlan los accionamientos, los disparos de las cámaras y el conveyor. - El diseño y programación del sistema de visión artificial, llevado a cabo por el departamento de visión, al cual pertenece el alumno responsable del presente trabajo final de máster. Se trata de una instalación dividida en cuatro estaciones, en las cuales se inspeccionan diferentes características mediante las diecisiete cámaras inteligentes instaladas en ellas y el software de visión comercial In-Sight, Merlic y Halcon. El trabajo descrito en este documento se ha centrado en el diseño y desarrollo de las estaciones 3 y 4 de la instalación: La estación 3 está compuesta por siete cámaras lineales. Cada una se encarga de adquirir una revolución completa de una parte distinta del árbol de levas para que la aplicación de visión las procese en la siguiente estación, la estación 4, la cual es únicamente de procesamiento de imágenes y de gestión de archivos asociados a las adquisiciones y a los veredictos. El proyecto de visión artificial está compuesto por la selección de componentes de visión, tales como la cámara, el tipo de iluminación, la posición de la cámara y de la iluminación para obtener una buena imagen que sea procesable, la óptica que permita obtener un campo de visión suficiente; la programación de los algoritmos de visión para inspeccionar todas las características necesarias para dar un veredicto global de la inspección y la programación de una interfaz de usuario para poder ajustar todos los parámetros de los algoritmos de visión empleados en el procesamiento de las imágenes, así como toda la gestión de los archivos asociados a la adquisición de imágenes y a la generación de los veredictos.

[EN] This document describes the design, development and validation process of an automatic surface quality inspection system based on machine vision which is located at the end of the production line of the camshaft. The project has been developed by the company NUTAI (Nuevas técnicas de automatización industrial). NUTAI is a company which has 60 workers and develops industrial automation projects for the automotive sector. Some departments have taken part in this project: Mechanical, electrical, programming and machine vision. The complete project is formed by: - Mechanical design made by the mechanical department. - Electrical design made by the electrical department. - PLC programming which manage the actuators, the camera triggers and the conveyor. - Machine vision project made by the machine vision department where belongs the student responsible of this document. The facility is separated in four stations which contain 17 inteligent cameras and the machine vision software In-Sight, Merlic and Halcon for the complete final inspection of the camshaft. The project described in this document is focused in station 3 and 4: Station 3 contains seven line scan cameras which acquire a complete revolution of different areas of the camshaft in order to process these images in station 4. Station 4 is an image and file processing station. The machine vision project is formed by the selection of the machine vision components: camera, lighting, positioning of the camera and the lighting to get the best acquisition, lens, programming of the machine vision application to extract the desired features in order to be able to generate a global veredict of the whole inspection and programming of the user interface which allows the users to modify the machine vision alorithm’s parameters.