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Sistemi di visione artificiale: automazione industriale all’opera

I sistemi di visione artificiale rappresentano un aspetto essenziale dell’automazione industriale. Permettono l’elaborazione delle immagini da parte dei dispositivi e sono soluzioni altamente versatili, in grado di adattarsi a ogni settore e garantire il totale ritorno d’investimento.

Vediamo nel dettaglio come sono progettati, come lavorano e quali vantaggi offrono.

 

Componenti hardware

Come è fatto, in pratica, un sistema di visione? Da quali elementi è composto? 

I componenti principali sono 5: 

  • sistema di illuminazione
  • lenti
  • sistema di scansione delle immagini
  • software di elaborazione della visione 
  • dispositivo che comunica i dati raccolti

L’illuminazione è il punto di partenza per tutto il processo di raccolta ed elaborazione delle immagini. La fonte luminosa deve essere posizionata nella corretta posizione rispetto all’oggetto e alla telecamera. Non esiste una regola unica per la corretta illuminazione e a seconda delle diverse necessità si sceglierà tra retroilluminazione, illuminazione coassiale, circolare, integrata e molte altre. 

Anche le lenti sono fondamentali per la qualità dell’immagine perché ne determinano la risoluzione. Possono essere fisse o intercambiabili, a regolazione meccanica o con messa a fuoco automatica. Anche qui, tutto dipende dalle specifiche applicazioni del sistema di visione.

Il sensore delle immagini è il “cuore” operativo dell’intero sistema. Può essere a scansione lineare o a scansione dell’area, in base alla tipologia di immagini da catturare. Una volta che l’immagine è stata acquisita dal dispositivo, questo passa le informazioni al software di elaborazione della visione.

Attraverso l’elaborazione, si passa dall’estrazione delle informazioni alla decisione vera e propria. Gli algoritmi del sistema, infatti, lo “guidano” dall’analisi delle informazioni ricevute fino al giudizio, accettazione oppure rifiuto. Il sistema, quindi, riconosce o meno come valide le qualità dell’oggetto sulla base dell’immagine ricevuta e comunica il risultato della sua decisione.

Alla fine del processo, il sistema di comunicazione basato su una connessione seriale raccoglie la decisione e la trasmette alla linea produttiva. 

 

Possibilità e opportunità concrete

I sistemi di visione sono una delle applicazioni più interessanti dell’automazione industriale. Come tali, garantiscono precisione, velocità, ripetibilità e affidabilità. Ma cosa fanno realmente questi sistemi? Perché sono così importanti per controllare le linee produttive?

Le applicazioni dei sistemi di visione sono fondamentalmente quattro:

  • localizzazione
  • identificazione
  • misurazione
  • ispezione

La localizzazione è la prima fase. Il sistema deve capire esattamente dove si trova, all’interno dell’immagine, il componente da analizzare. I sistemi di visione sono progettati per riconoscere gli oggetti sulla base di modelli geometrici, ma dobbiamo comunque tenere presente un margine di variabilità. 

Il sistema, quindi, deve essere abbastanza intelligente (e veloce) da confrontare i prodotti reali che si spostano lungo la linea di produzione con i modelli geometrici dati. Senza localizzazione, non si può passare alle fasi successive.

L’identificazione serve a tracciare ogni singolo oggetto della linea produttiva. Il sistema di visione è in grado di leggere codici a barre, codici data matrix, caratteri alfanumerici e stringhe di caratteri. In questo modo si possono controllare eventuali errori, gestire gli inventari e garantire la massima tracciabilità.

La misurazione è un’altra delle capacità dei sistemi di visione. Calcola la distanza tra due punti o la posizione geometrica di un oggetto per determinare se queste misurazioni soddisfano effettivamente le specifiche richieste. In caso positivo, prosegue con la sua analisi, mentre in caso negativo blocca la linea produttiva per correggere l’anomalia. 

L’ispezione è ancora più accurata. Serve a individuare difetti, contaminazioni, irregolarità e altre imperfezioni di fabbricazione. Controlla anche la completezza dei prodotti, la corrispondenza tra prodotto e imballaggio, i sigilli di sicurezza. In questo modo, l’azienda può avere la certezza di mettere in commercio solo prodotti perfetti

I sistemi di visione, più in generale, possono essere impiegati come punto di partenza di processi robotizzati applicati alle linee produttive. Sono i vantaggi dell’automazione industriale: se il sistema ha individuato, ad esempio, un allineamento scorretto di un componente, lo comunica al controller del robot, che provvederà a sistemarlo nel modo giusto. 

I processi robotizzati guidati da visione artificialesono più veloci e accurati rispetto al posizionamento manuale e possono essere utilizzati per tutte quelle operazioni di allineamento, imballaggio, trasferimento e sistemazione.

Le principali applicazioni dei sistemi di visione

Abbiamo visto come è formato e come lavora un sistema di visione artificiale. Ma per quali settori è più utile? Tutto il ramo dell’elettronica può acquisire un beneficio impagabile dall’utilizzo dei sistemi di visione: velocità, affidabilità, massima precisione.

Idem il settore della logistica. Grazie a riconoscimento dei caratteri e dei pattern e alla lettura automatizzata delle bolle di accompagnamento, il sistema di visione semplifica tutta la gestione.

La possibilità di imballare i prodotti in modo totalmente automatizzato è una svolta per qualunque catena produttiva. Etichettatura, orientamento del prodotto, verifica del contenuto, controllo della stampa: i sistemi di visione permettono di azzerare gli sprechi, ottimizzare i processi e aumentare la produttività.

Discorso a parte per il settore medicale e farmaceutico. Fermiamoci un attimo a pensare a quanto sia importante che ogni ago, ogni pasticca, ogni lente a contatto, ogni sigillo di sicurezza sia effettivamente perfetto. E il modo migliore per farlo è affidarsi ai processi robotizzati guidati da sistemi di visione artificiale.

 

Quali sono i vantaggi?

I sistemi di visione artificiale garantiscono standard qualitativi impareggiabili. Rispetto al lavoro umano, infatti, non c’è margine di errore, ritardo o irregolarità.

Accuratezza e precisione sono assolutamente garantite, così come velocità e ripetibilità dei risultati. Una volta che la macchina ha ricevuto i requisiti per le specifiche richieste, tutti i prodotti non conformi saranno semplicemente bloccati. 

Inoltre, tutti i dati vengono archiviati. Avremo quindi una totale tracciabilità e trasparenza per evitare eventuali richiami dei prodotti. Questo comporta l’abbattimento degli sprechi, l’ottimizzazione delle risorse, l’implementazione della produzione e una redditività in costante crescita.

 

Come abbiamo già visto parlando del rapporto tra automazione industriale e Intelligenza Artificiale, ci troviamo davanti a un’evoluzione tecnologica senza pari. Non sfruttare questa incredibile risorsa sarebbe davvero un peccato imperdonabile.