Arquitectura dinámica para inspección visual de superficies en tiempo real

Resumen

El objetivo principal de esta tesis ha sido el diseño y desarrollo de una Arquitectura Dinámica para Inspección Visual de Superficies en Tiempo-Real que posee las propiedades de flexibilidad, reconfigurabilidad y viabilidad requeridas para su utilización en un conjunto amplio de aplicaciones, La arquitectura se ha planteado desde la perspectiva del conocimiento acotado de una imagen superficial, en una arquitectura jerárquica de tres niveles: tareas, métodos y conocimiento del dominio; que permite, entre otros, la definición de componentes genéricos para su reutilización en diversas tareas de inspección visual de superficies. Por ello, a partir de la definición precisa y concisa del problema, se ha modelado la solución siguiendo la metodología de CommonKADS(Common Knowledge Análisis and Documentation System o Common Knowledge Análisis and Design Support, entre otras). Las tareas más relevantes han sido: 1. Configuración del sistema para adaptarse al tipo de material y defectos superficiales propios, al entorno, y a la operación a realizar en tiempo real. 2. Detección, clasificación e interpretación de defectos superficiales. 3. Diagnóstico de calidad del material inspeccionado. A partir de estas tareas se han planteado los PSMs (Métodos de Solución de Problemas(en inglés, Problem Solving Methods)) adecuados para la resolución de las tareas de inspección de varios materiales o procesos. El modelado del conocimiento del dominio engloba la adquisición de conocimiento para la caracterización de los defectos sobre diferentes soportes: metal, papel, plástico, textil y madera. Estas etapas se enriquecen con el conocimiento genérico propio de las técnicas, métodos y procedimientos de visión artificial apropiados para inspección de defectos superficiales. Con el propósito de acotar el problema, y aumentar la robustez y la fiabilidad de la solución; el sistema se centra en la inspección de superficies de materiales laminados. En particular, en la resolución de un tipo de problema; los defectos de puntos de óxido de los laminados de acero inoxidable (cascarilla residual). La consecución de los objetivos de análisis y diseño de la aplicación se basan en el estudio exhaustivo de cada una de las tareas a resolver por el sistema y de los métodos de resolución de las tareas; utilizando todo el conocimiento del dominio disponible. Desde el punto de vista de los sistemas físicos, la complejidad física asociada a los dispositivos clásicos de inspección visual, se ha resuelto con la integración de iluminación láser de baja potencia. Esta investigación, de carácter innovador, es una solución viable y robusta al problema de la iluminación en entornos industriales estructurados. En concreto se ha diseñado, desarrollado y probado los siguientes métodos: -Formación de imagen visual con iluminación estándar. -Formación de imagen con iluminación láser coaxial. -Formación de imagen con iluminación láser exterior incidiendo con ángulos de 30º a 45º respecto al eje óptico de la cámara. Con el objetivo de seleccionar el mejor sistema para inspección superficial de este tipo de materiales y contrastar el método anteriormente propuesto, se han realizado pruebas con: -Sensor fotoeléctrico. -Espectroscopia óptica de emisión resuelta en tiempo y espacio. -Cámaras convencionales con iluminación estándar. Se concluye que la integración de modelos de inteligencia artificial, en las tareas de inspección con sistemas de visión artificial, ha permitido disponer de una arquitectura jerárquica adaptable a diversos dominios de inspección, para la resolución de un tipo de problemas. Los objetivos multidisciplinares propuestos para la resolución del problema de inspección superficial, han conducido a obtener una solución con las características deseadas de flexibilidad, reconfigurabilidad y viabilidad, optimizada en este caso para una aplicación concreta: La inspección industrial de microdefectos en laminados de acero inoxidable en tiempo real.