Per l'automazione dei processi produttivi industriali, i sistemi di visione sono essenziali e sono diventati la “Soluzione standard” per aumentare la produttività e ridurre i costi di produzione, garantendo allo stesso tempo conformità e qualità dei prodotti
Nel controllo della qualità dei prodotti e dei processi industriali sono utilizzati vari tipi di soluzioni per la visione artificiale: scanner, sensori, telecamere digitali, elaboratori di immagini, ottiche, termocamere a infrarosso, stazioni automatiche di test. Tecnologie importanti per aumentare la produttività e la riduzione dei costi. Le industrie manifatturiere oggi devono affrontare questa stimolante situazione: far fronte alle numerose richieste di certificazione e conformità e nello stesso tempo adattarsi alla necessità di aumentare e migliorare la produttività e gli standard di qualità internazionali richiesti da un’economia globale.
L’esperienza e gli obiettivi
La tecnologia della visione industriale è legata a molte discipline che vedono coinvolte illuminazione, ottica, elettronica e software. Per la gestione dei sistemi di visione “il fornitore” deve considerare questi elementi: il sistema di illuminazione e l’ottica, mentre il software per l’elaborazione delle immagini è invece considerato un know-how facilmente disponibile e gestibile. L’utilizzatore finale della visioneindustriale (End User), le cui necessità sono state indirettamente raccolte da quanti forniscono loro tali sistemi come integratori o OEM, ha due posizioni diverse. L’utente finale vuole poter essere completamente al di sopra delle problematiche specifiche: la configurazione del sistema di visione deve essere una conseguenza della impostazione dell’intera macchina, anzi, l’ideale sarebbe che il sistema di visione fosse in grado di auto-configurarsi e anche di auto-adattarsi alla variabilità e alle derive del processo produttivo.Ma lo stesso utente finale, che è spesso non interessato dal volere davvero progettare le proprie applicazioni di visione, si sente però autorizzato a indicare all’OEM o al system integrator scelto quale deve essere il sistema di visione dautilizzare, come modello e fornitore. Le motivazioni ditale posizione sono differenti: convinzione, più o meno giustificata che il prodotto indicato sia il migliore; risparmio che si ottiene utilizzando prodotti di un unico fornitore; convinzione che la soluzione di supporto del prodotto sia così vasta che anche nel caso in cui si trasferisse ad altro integratore la gestione dell’applicazione basata non vi sarebbero problemi (quindi rendendo minime le dipendenze dall’integratore); convinzione che il prodotto indicato sia talmente semplice da implementare che anche in caso si portasse la gestione dell’applicazione all’interno della propria fabbrica non si avrebbero problemi.
Le differenti soluzioni applicative
Si possono identificare due “modelli” di sistemi di visione industriale: dedicati ovvero custome commerciali. Nel primo caso molto più costosi, riguardano le applicazioni tecnicamentemolto complesse. Nel secondo caso sono utilizzati per problemi consolidati che comportano analisi di tipo bidimensionale dell’oggetto. In ogni caso, questi sistemi si applicano con una produzione di serie strutturata in termini di diversificazione, programmazione e manutenzione. In questi ultimi anni la “visione industriale” è stata molto utilizzata anche nel mondo non manifatturiero, diventando uno strumento utilissimo nei settori militare e biomedicale, senza dimenticare il ruolo svolto nel controllo del traffico e nel controllo accessi. In termini di controllo qualità industriale i sistemi di visione sono indicati 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. Mediante l’ispezione visiva si possono riconoscere quasi tutte le difettosità di un prodotto: presenza o assenza di componenti, controlli superficiali, conteggi di pezzi, classificazione e selezione dei prodotti per pezzatura, colore, dimensione, controlli in linea nei laboratori. Molto spesso i sistemi di visione dedicati per la qualità del prodotto sono parte di impianti più complessi (manipolatori, robot antropomorfi, carrelli, nastri di trasporto) 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 prodotti/merci. Essi possono inoltre essere applicati per riconoscere automaticamente parti e prodotti, attraverso la lettura di caratteri e codici identificativi mono e bidimensionali.
Tipologie di sistemi di visione
I sistemi di visione occupano un posto importante dell’insieme costituito da smart camera e intelligent camera, anche perché spesso si presentano come elementi complementari di sistemi che sono primariamente di tipo diverso. Le ragioni di utilizzo di smart e intelligent camera non sono legate al costo, anzi: l’accoppiata camera passiva più PC viene ancora considerata economicamente più vantaggiosa, e questo tanto più se si considera il rapporto prezzo/prestazioni e quando si hanno sistemi con più camere in cui tutta l’elaborazione può essere concentrata su di un singolo PC. Il vantaggio importante di smart e intelligent camera è visto nella semplificazione dell’installazione e dei cablaggi, e nelle condizioni di costo attuali potrebbero acquisire un vantaggio competitivo significativo solo se potessero basarsi sull’illuminatore integrato ma questo non è il caso generale. In molti casi, il sistema di visione è solo uno dei componenti del sistema complessivo, con interazioni che possono riguardare, oltre al controllo diretto del processo e la sincronizzazione delle operazioni normalmente realizzati via I/O digitale, il controllo indiretto o il passaggio d’informazioni a un livello superiore di controllo, il salvataggio di immagini su rete, e la configurazione del sistema di visionevia rete. Da notare che in qualche caso, quando il comportamento del sistema di visione può essere controllato in modo semplice, l’I/O digitale è utilizzato anche a questo scopo. Dati abbastanza interessanti riguardano la comunicazione e le reti, con le connessioni seriali ormai ridotte e anche un limitato uso di fieldbus; spesso il bus di campo, anche se presente nel resto del sistema non viene utilizzato per l’interconnessione con il sistema di visione. In dettaglio, la preferenza è comunque per Ethernet, per la quasi totalità non vi è richiesta di interconnessioni ridondanti o di connettori industriali. La visione industriale sembra quindi essere percepita come un’espansione informatica, sostanzialmente esente dalle regole che si applicano ai sistemi industriali, sensazione confermata dal fatto che si usano anche connessioni USB e Firewire, e la normativa IP è normalmente ignorata.Una voltaapplicato, un sistema di visione è normalmente dedicato a una specifica applicazione, per esempio controllo di qualità in linea o controllo robot, ma dato che la linea di produzione in cui la visione è inserita prevede normalmente un certo livello di flessibilità, abbiamo la necessità di modifica dei parametri. La frequenza con cui questo avviene si è rivelata essere molto variabile, con estremi su base oraria o base mensile; in ogni caso la condizione standard è il verificarsi di svariate riconfigurazioni ogni giorno.
Aree applicative: considerazioni
Ad essere coinvolti sono tutti i campi applicativi dell’industria, con l’eccezione dell’ispezione di materiali continui: ispezione di oggetti discreti, metrologia, guida di macchine, lettura di simboli, lettura o verifica di caratteri. Il controllo qualità è l’applicazione più diffusa, con la lettura DPM (Direct Part Marking) non molto diffusa, in particolare quella dei simboli punzonati. La lettura o verifica di stringhe di caratteri è altrettanto diffusa della lettura di simboli, i controlli metrologici costituiscono un aspetto essenziale delle ispezioni di qualità, e il pattern matching viene utilizzato non solo come locatore ma anche, direttamente, nel controllo di qualità.I controlli di qualità per la produzione sono di due tipi: puntuale e statistico. Il metodo di ispezione puntuale, pezzo per pezzo, prevede che il sistema di visione svolga 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. Il secondo 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. Tutto questo ha un’importante riscontro economico, perché i sistemi di visione riducono sia gli scarti sia i costi di manodopera e manutenzione. I sistemi di visione possono essere integrati in quasi tutte le aree delle linee produttive, eliminando implementazioni di costose lavorazioni aggiuntive sul prodotto finale; inoltre assicurano anche una maggior efficienza degli impianti produttivi ed evitano il danneggiamento dei prodotti causato da misure di contatto. Per quanto concerne i costi globali, il recupero dell’investimento di un’applicazione di visione industriale avviene in tempi abbastanza ridotti. I costi e la qualità di un sistema di visione industriale dipendono dalle caratteristiche del sensore, dai sistemi di illuminazione e acquisizione immagini, dai tool di elaborazione dati e dalle interfacce di comunicazione.
………………………………………………………………………………………………………….
IL PARERE DELL’ESPERTO
Il senso della vista, i robot, ce l’hanno ormai da più di quarant’anni
Ricordo i primi, pionieristici tentativi verso la fine degli anni ‘70 del secolo scorso, quando si cercava, dapprima con improbabili dispositivi opto-elettronici, poi con le prime telecamere a stato solido, di acquisire immagini che potessero essere utilizzate per riconoscere la forma e la posizione di parti meccaniche che robot industriali dovevano afferrare e manipolare correttamente. Questa è stata, credo, la prima applicazione pratica della visione in robotica: mentre fino ad allora i robot industriali avevano potuto manipolare solo pezzi che venivano presentati loro in posizioni note e costanti, utilizzando la visione divenne possibile afferrare e posizionare correttamente anche quelle parti che, per ragioni diverse, arrivavano al robot in posizioni imprevedibili. Da questa, che rimane ancora la più diffusa applicazione della visione in Robotica, ad altre più sofisticate applicazioni, il passo è stato breve: potrei citare, a puro titolo di esempio, l’ispezione visiva di oggetti montati e/o confezionati, la visione stereoscopica che consente di esaminare oggetti di qualunque forma, eccetera. L’evoluzione tecnologica dei sensori e dei calcolatori di permettono oggi di ottenere altissime velocità di elaborazione e precisioni estremamente elevate. Tuttavia, parallelamente ai manipolatori industriali, negli ultimi anni è diventato sempre più importante il campo dei cosiddetti robot “autonomi”, che spaziano dai più semplici aspirapolvere automatici fino ai più sofisticati robot per applicazioni spaziali.
Queste macchine condividono una caratteristica assai significativa: contrariamente ai robot industriali, che operano in uno spazio quasi completamente noto e che conoscono perfettamente in ogni istante la loro posizione, esse si muovono in un mondo quasi sempre poco o per nulla conosciuto, pieno di ostacoli e di difficoltà impreviste, e devono quindi saper risolvere in tempo reale e in genere senza alcun aiuto esterno tutti i problemi legati ai loro movimenti e alle loro azioni. Evidentemente, condizione essenziale perché un robot mobile possa operare correttamente è che conosca la propria posizione nell’ambiente, ovvero che possieda la capacità di mettere la propria posizione in relazione con una mappa utilizzando dispositivi esterni (localizzazione) o esclusivamente interni (autolocalizzazione). In molti casi però la mappa non è disponibile, ed occorre quindi che il robot la costruisca durante i suoi movimenti. Si parla in questo caso di SLAM (SimultaneousLocalization And Mapping). Innumerevoli dispositivi, generalmente piuttosto costosi, sono stati pensati per effettuare queste operazioni, ma col tempo è prevalsa la considerazione che gli animali, uomo compreso, riescono perfettamente a spostarsi e ad agire utilizzando il solo senso della vista, che oltretutto non richiede alcun contatto con l’ambiente esterno. Ecco quindi nascere la cosiddetta VSLAM (Visual SLAM), in cui le informazioni raccolte da telecamere opportunamente disposte sul robot sono le uniche, o quasi, utilizzate per determinarne la posizione nell’ambiente.
Anche qui, i principi di funzionamento e i dispositivi usati sono molti e molto diversi fra loro: mentre all’inizio sembrava che l’unica strada percorribile fosse quella della visione stereoscopica tradizionale (ottima, ma complessa e computazionalmente molto pesante), sono poi comparsi sistemi che sfruttano, giusto per fare qualche esempio, specchi conici che forniscono immagini omnidirezionali, particolari filtri ottici che trasformano ciò che la telecamera vede in un segnale caratteristico e più facilmente elaborabile, telecamere che utilizzano sistemi di illuminazione particolari (la cosiddetta “luce strutturata”), eccetera.
Particolarmente interessanti sono le tecniche prese a prestito da altri campi: ad esempio, un notevole interesse riveste il “funzionamento” delle api e di altri insetti che, pur essendo organismi relativamente semplici, sono perfettamente in grado di localizzare visivamente i fiori interessanti e di ritornare all’alveare percorrendo strade anche molto lunghe. Un’ape conta infatti mediamente un milione di neuroni, contro i quasi 100 miliardi di un essere umano. Se si considera che la CPU di un moderno calcolatore ha da uno a cinque miliardi di effetti transistore, si comprende come la complessità di un’ape non sia poi così dissimile da quella dei processori attuali, e che quindi questi ultimi, opportunamente programmati, potrebbero esibire comportamenti simili a quelli degli insetti.
Purtroppo, lo spazio a disposizione non consente di entrare qui nei dettagli di questa affascinante branca della robotica, in cui si emulano i comportamenti di api e formiche per ottenere capacità di movimento sofisticate e “robuste”, cioè poco sensibili alle variazioni dell’ambiente esterno. Infine, un’ulteriore spinta all’uso della visione come ausilio alla navigazione (e non solo) dei robot mobili ci viene da tecnologie sviluppate per altri scopi, con mercati assai più ampi. Basti pensare, ad esempio, alla telecamera tridimensionale contenuta in un noto videogioco, che offre prestazioni per molti versi paragonabili, se non superiori, a quelle ottenibili da un sensore panoramico laser che costa almeno dieci volte tanto, e che sta per questo riscuotendo un successo enorme presso gli studiosi di robotica di tutto il mondo, sia a livello accademico che industriale.
Riccardo Cassinis
Professore Associato di Robotica e di Programmazione Avanzata Java e C
Università di Brescia
……………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………..
La parola a…
Giuliano Collodel
General Manager di Cognex con funzioni di Country Manager nel mercato della Visione Artificiale e dell’Identificazione per l’Italia e il Middle East (bacino Mediterraneo Est includendo Libano Iran e Arabia Saudita)
Cognex Corporation è il principale fornitore a livello mondiale di sistemi, software, sensori di visione e di sistemi di ispezione utilizzati nell’automazione dei processi produttivi; è inoltre l’azienda leader nel settore dei lettori di codici industriali
? Applicazioni dei sistemi di visione. Consigli tecnici per gli installatori.
Cognex offre al cliente un supporto d’eccellenza in tutte le fasi del progetto. A partire dalla valutazione tecnica di fattibilità sino alla consegna delle soluzioni “chiavi in mano”, il team Cognex è sempre vicino al cliente. L’obiettivo è rendere quanto più immediata e semplice l’installazione di un sistema di visione senza interferire con le aree di produzione e garantendo la massima flessibilità a lungo termine. Alla voce “Apprendere” il sito web dell’azienda è possibile trovare una grande offerta formativa dedicata sia ai prodotti sia alla loro applicazione.
? Futuri sviluppi della visione industriale. Quali tecnologie si possono prevedere?
Il mondo della visione è caratterizzato da un sempre più rapido sviluppo tecnologico i cui caratteri fondamentali l’incremento delle performance e la semplificazione dei processi d’integrazione che rendono i sistemi sempre più customer oriented. La più importante area di sviluppo è costituita dalle ispezioni in modalità 3D.
? Illuminazione a LED. Un suo parere in merito.
Indubbiamente è l’approccio più valido e funzionale; alla grande flessibilità d’utilizzo fanno riscontro costi d’esercizio estremamente contenuti.
? Sviluppi tecnici applicativi. In quale ambito/ settore industriale?
Ogni settore industriale è interessante all’automazione dei processi: il mercato in cui operiamo è in continua, rapida trasformazione. Le aziende padroneggiano in modo sempre più approfondito i processi produttivi e perseguono costantemente la ricerca e l’adozione di soluzioni in grado di migliorare ulteriormente l’efficienza produttiva, ridurre i costi e conseguentemente aumentare i profitti. Il più importante sviluppo riguarderà tuttavia la qualità del servizio. A partire dalla valutazione tecnica di fattibilità sino alla consegna delle soluzioni “chiavi in mano”, il fattore critico di successo sarà la capacità di comprendere e risolvere nel più breve tempo possibile i bisogni del cliente.
La gamma di sistemi In-Sight® 7000 è costituita da strumenti di visione caratterizzarti da: autofocus, acquisizione veloce delle immagini, illuminazione integrata, capacità di alimentare e controllare una serie di moduli di illuminazione esterna. Il tutto rinchiuso in un involucro compatto con grado di protezione industriale IP67. Il sistema consente di impostare i valori ottimali di messa a fuoco di componenti che richiedono una frequente sostituzione dei pezzi o laddove il sistema di visione debba essere collocato in spazi difficili da raggiungere. Il sistema di illuminazione integrata offre diverse opzioni di colore per garantire la massima flessibilità e adattabilità a qualsiasi applicazione di visione. Anche le lenti sono sostituibili in loco per consentire una totale personalizzazione del sistema. In-Sight 7000 mette in campo gli affidabili e collaudati strumenti di misurazione, localizzazione e ispezione visiva di In-Sight e il flessibile ambiente EasyBuilder®, per una semplice configurazione e implementazione di qualsiasi applicazione di ispezione, rilevazione dei difetti, guida, allineamento e misurazione. I nuovi strumenti includono inoltre OCRMax™, la tecnologia per applicazioni di lettura ottica dei caratteri e di verifica. OCRMax consente a In-Sight di raggiungere le massime prestazioni di lettura.
La parola a…
Marco Diani
Presidente di Image S. Nel 1994 ha fondato la società Image S insieme a Paolo Longoni
Image S è distributore di prodotti per Image Processing, selezionati per risolvere problematiche di visione nei vari mercati: industriale, militare, medicale e scientifico. Hardware d’acquisizione delle immagini (telecamere, frame grabber o frame processor), cavi di collegamento standard e dedicati, librerie software per l’elaborazione delle immagini complete di tutti i tool necessari, illuminatori speciali (fibre ottiche e LED), ottiche e filtri
? Sistemi di visione e robot manipolatori. Quali integrazioni particolari si stanno sviluppando?
Oggi assistiamo a un notevole sviluppo delle tecnologie relative ai software 3D (come le nuove librerie sviluppate nella versione 11 di Halcon di MVTec Software) che consentono sempre più funzioni automatizzate per il pick and place di pezzi alla rinfusa. Inoltre, il software di riconoscimento automatico delle feature di un oggetto permette di velocizzare i tempi di risposta, mentre la risoluzione sempre maggiore e la miniaturizzazione delle telecamere consentono da un lato la detenzione di oggetti sempre più piccoli in aree sempre maggiori e dall’altro la possibilità di spostarle con maggior precisione quando sono montate sul braccio di un robot.
? Quali sono i settori industriali più attivi per le applicazioni di visione industriale?
Aerospaziale, automotive e food&beverage sono i settori in cui l’impiego di sistemi di visione industriale è maggiormente consolidato. In questi ambiti l’introduzione della visione industriale ha permesso di migliorare e velocizzare i processi produttivi, raggiungendo livelli di efficienza e precisione sempre più elevati.
? I vostri clienti sono più END USER, OEM o System Integrator ? In quale di questi ambiti avete più attività.
Oltre ai costruttori di macchine, i nostri principali clienti sono gli integratori di sistemi. Per fornire loro un servizio rapido ed efficiente, Image S si avvale di un team di personale esperto e altamente qualificato in grado di risolvere ogni problema tecnico e commerciale. La nostra struttura aziendale è composta attualmente da 19 persone, di cui sei specialisti, sei funzionari commerciali che coprono il territorio italiano, un tecnico di prodotto, un responsabile marketing e comunicazione e cinque addetti all’amministrazione e alla logistica.
? Vi sono sviluppi della visione in altri ambiti in Italia, oltre al settore industriale?
In Italia intravediamo buoni margini di sviluppo nel settore del biomedicale, in cui è possibile sfruttare le tecniche di visione per finalità diagnostiche.
HALCON 11 è la nuova release del software HALCON di MVTec Software che, grazie alla gamma completa di strumenti di visione 3D, può essere utilizzato per la realizzazione di qualsiasi applicazione di misura o confronto tridimensionale. HALCON 11 offre innovative funzionalità quali l’identificazione basata su singoli campioni, confronto di superfici 3D e processing di oggetti 3D, stereovisione fotometrica, lettura di codici AZTEC, lettura di codici Micro QR, selezione automatica delle caratteristiche per la classificazione, algoritmi più veloci attraverso un esteso supporto su GPU, profiler tool incluso nell’IDE, nuova interfaccia HALCON / C++ e supporto per Mac OS X.
La parola a…
Fabio Rosi
Socio fondatore di Vea, esperto in campi di ricerca: visione artificiale, automazione industriale, robotica, impianti di misura e controllo qualità in linea
Vea si costituisce nel 1992 come società di integrazione di sistemi di visione artificiale nell’ambito industriale, con lo scopo di fornire alla propria clientela impianti particolarmente efficienti con un servizio post-vendita adeguato
? Per cercare nuove soluzioni tecnologiche per risolvere speciali applicazioni, come si muove la vostra società?
Nel campo dei controlli di produzione stiamo realizzando una serie di impianti utilizzando “sistema integrato di visione a logica ibrida” che permette controlli qualitativi con affidabilità certificate in PPB (Parti Per Miliardo). La definizione “integrati” significa che questi sistemi raggiungono questo grado di affidabilità anche integrando tecnologie di misura e controllo qualità differenti dalla visione. I vantaggi dei sistemi di visione a logica ibrida sono molteplici. Un sistema integrato di visione ha un approccio alla problematica della visione completamente innovativo rispetto ai sistemi classici: infatti il sistema integrato di visione è un potente pacchetto applicativo composto da una collezione di problematiche già risolte e già ottimizzate. L’affidabilità è la diretta conseguenza dell’approccio innovativo sopra descritto. Tutti i moduli software che lo compongono sono stati testati ed ottimizzati direttamente sul campo su più di 200 tipologie di problematiche di visione differenti.
? Argomento illuminazione in un progetto di visione. Indicazioni su utili e indispensabili accorgimenti.
Lo studio delle luci per un sistema di visione è fondamentale, spesso si arriva alla soluzione con un procedimento empirico facendo più tentativi, questa non è la soluzione migliore anche se è la più adottata, meglio sarebbe conoscere i principi di illuminotecnica ed applicarli correttamente. Per ridurre l’incidenza delle luci esterne consigliamo l’uso di fonti luminose molto forti, ad esempio l’illuminatore a circolina HCL-LEC80-W5, grazie alla omogeneità ed all’intensità della luce è sicuramente un valido ausilio quando si usano sensori di visione o smartcamera. I sistemi di visione di nostra produzione, per risolvere il problema delle variazioni luminose utilizzano logiche di tipo ibrido, opportunamente disegnate per questo scopo che assicurano una maggiore regolarità di funzionamento evitando così ulteriori interventi per la messa a punto dei sistemi che incidono negativamente sull’immagine aziendale.
? Normative.Vi è una standardizzazione dei componenti per i sistemi di visione?
Non esiste una normativa vera e propria che regola i sistemi di visione. D’altronde esiste l’esigenza di conoscere l’affidabilità reale di un sistema di visione e per questa ragione, la nostra società è la prima in Italia ad aver realizzato una procedura per la certificazione e calibrazione di un sistema di visione. I nostri clienti sono tutte quelle società che vogliono avere un criterio oggettivo di valutazione dei sistemi di visione in modo da ridurre sensibilmente i costi di mancata qualità.
? In ambito produttivo il raggiungimento di “zero difetti” è strategico. Ha dato sviluppo tecnologico ai sistemi di visione?
La nostra società lavora in quest’ambito e abbiamo avuto un grande sviluppo tecnologico in tal senso.
VEDO™ serie 11: il nuovo sistema integrato di visione di Vea, un sistema di visione potente e flessibile con la possibilità di gestire autonomamente fino a 5 telecamere GIGE ad alta risoluzione, dotato di una guida robot 2D e 3D affidabile anche in condizioni di luce avverse che può pilotare fino a 6 robots contemporaneamente, analisi di superfici sofisticate, sistemi di misura precisi, OCR ed OCV industriale, svariati controlli di qualità e moduli su misura. Nel sistema di visione si può integrare un PLC con ingressi ed uscite configurabili, un pannello operatore programmabile ed un PC con tutte le sue potenzialità. Ogni telecamera ingombra la metà di un pacchetto di sigarette e nel quadro elettrico c’è un’unità di controllo di appena 22 x 19 x 6 cm.
La parola a…
Davide Nardelli
Amministratore unico e fondatore di Advanced Technologies
Advanced Technologies nasce nel 1998 come distributore di tecnologie per la visione artificiale, privilegiando da subito fornitori capaci di offrire tecnologie innovative e di indiscussa affidabilità. L’esperienza maturata nel tempo al fianco di centinaia di aziende clienti ha stimolato l’investimento in ricerca e sviluppo
? Gli operatori di settore hanno un’ informazione corretta su queste soluzioni tecnologiche. Ritiene si possa ottimizzare?
Riteniamo di si. Sicuramente come in tutte le discipline tecnico – scientifiche ci sono dei margini di miglioramento sia da parte di chi propone la tecnologia sia da parte di chi la acquisisce. A questo scopo, nel 2012, abbiamo costituito la Fondazione “AT Vision Lab” che ha lo scopo di eseguire ricerca di base nell’ambito delle applicazioni di visione, di divulgare contenuti tecnici – scientifici anche a titolo educativo con il supporto di dispense e corsi.
? La visione industriale in Italia è in crescita? Qual è la situazione attuale?
Il 2012, come per tutti i settori industriali, non è stato un anno facile. Si è visto un sostanziale stallo nelle aziende che operano prettamente sul mercato interno e una moderata crescita per le aziende che hanno deciso di investire o erano già presenti sul mercato estero, soprattutto quello asiatico.
? Utili indicazioni per evitare disturbi ed interferenze sull’utilizzo di questi prodotti.
Tutti i sistemi di visione si basano sulla trasmissione del segnale video, sia esso analogico o digitale, che non è ovviamente esente da disturbi elettrici. Perciò è sempre consigliabile utilizzare soluzioni di cablaggio e interfacciamento con elevati standard qualitativi, la schermatura dei cavi è indispensabile in presenza di inverter.
? Si richiedono statisticamente sempre più applicazioni con i sistemi di visione? Le chiedo alcune sue considerazioni.
Sicuramente negli ultimi anni la richiesta di sistemi di visione è progressivamente aumentata. La crescita è stata in parte imposta dalla necessità di certificare i processi di lavorazione “controllo difetti” e in parte favorita da una costante riduzione dei costi della tecnologia e dall’introduzione sul mercato di soluzioni “user friendly” che non richiedono specifiche capacità di programmazione. Nel passato triennio nonostante la forte crisi economica i numeri sono stati positivi con cospicui margini di crescita sia nel 2010 che nel 201. La diffusione della visione industriale è ancora purtroppo condizionata dal numero esiguo di professionisti reperibili sul mercato.
Advanced Technologies presenta i computer industriali fanless per la Visione Industriale “Neousys”. La serie Nuvo-1300 e Nuvo-1000 presentano caratteristiche uniche nel loro genere. Configurabili per operare a range di temperatura esteso, elevata resistenza a shock meccanici e vibrazioni, supporto per la nuova generazione di processori Intel Core i5/i7 e i più classici processori Celeron, Neousys Nuvo-1300 e Nuvo-1000 sono ideali per applicazioni di Visione Industriale, Video-Sorveglianza fissa e veicolare, apparati video medicali e applicazioni di networking. Tutti i sistemi Nuvo permettono un elevata espandibilità e flessibilità della configurazione della memoria di massa, tramite una slot Compact Flash, una o due porte eSATA esterne e una o due porte SATA interne per alloggiare HHD o SSD da 2,5-pollici.
La parola a…
Lorenzo Cassano
Responsabile di Framos Italia
Framos, da 30 anni, si propone come partner tecnologico in ambito di Imaging, offrendo un portfolio prodotti sempre allo stato dell’arte della tecnologia e condividendo le competenze acquisite in questo settore in continua evoluzione
? In quale ambito la tecnologia ha avuto più sviluppo sui sistemi di visione. Hardware oppure software?
Software e hardware non possono essere considerati se non all’interno dello stesso processo di sviluppo. Algoritmi software più complessi richiedono hardware più spinti per essere eseguiti in tempi più brevi, hardware più potenti in termini computazionali consentono lo studio di algoritmi con più livelli di complessità. Sono due settori che si autoalimentano lanciando ciascuno nuove sfide all’altro. Il progresso in parallelo di questi due aspetti della tecnologia sta consentendo di spostarsi verso sistemi sempre più integrati ma contemporaneamente di facile utilizzo per l’utente.
? Ci può fornire qualche esempio legato al controllo di qualità dei prodotti dove è indispensabile l’uso della visione industriale?
È difficile immaginare che i lettori nel momento in cui leggono quest’articolo, non indossino o stiano utilizzando un oggetto, per esempio il proprio smartphone, il cui processo produttivo in una sua qualunque fase, non sia stato verificato con un sistema di visione. L’editoria stessa è uno dei settori in cui sistemi di visione specifici sono stati sviluppati ed ingegnerizzati per tenere sotto controllo la qualità di stampa.
? Certificazione dell’applicazione sistemi di visione. Esistono normative in tal senso?
Esistono numerosi standard cui i sistemi di visione fanno riferimento, a livello di bus ed interfacce, di formati supportati, etc. Diverso è la certificazione del sistema nel suo complesso. Per le caratteristiche di modularità intrinseca di un sistema di controllo di questo tipo diventa difficile stabilire dei parametri univoci che definiscano il sistema. Pensiamo per esempio al termine risoluzione: quando si menziona la risoluzione di un sistema di visione ci si riferisce alla dimensione fisica del sensore utilizzato ma questo non definisce di per sé la capacità del sistema di risolvere una misura con una certa precisione. È necessario valutare bene l’applicazione ed affidarsi a partner affidabili che siano in grado loro stessi di garantire il sistema di visione.
? Contatti con Università ed enti di ricerca per la visione industriale. Indicazioni sulla situazione italiana.
La visione industriale è un ambito che ha ancora ampi margini di crescita tecnologica, specialmente se si pensa alla visione come strumento per integrare e migliorare strumenti già esistenti. Pertanto l’attenzione che università e consorzi di aziende stanno dedicando a questo settore è importante introducendo corsi e sostenendo progetto basati su questa tecnologia.
Gli Strobe Controller SMARTEK permettono gestire in potenza (pilotando in corrente) lampade a LED con cicli di accensione e spegnimento molto precisi. Gli illuminatori e le lampade di nuova generazione basati su tecnologia LED funzionano normalmente alimentati a 24VDC o con alimentatori switching a 12V per ridurre i consumi. Non tutti sanno che è possibile incrementare la potenza di un illuminatore fino a 40 volte fornendo grandi quantità di corrente per tempi molto brevi. Con i Controllori in corrente SMARTEK qualsiasi illuminatore o lampada può essere utilizzata in questa configurazione. Agendo sulla corrente fornita, i LED oltre ad emettere una intensità luminosa maggiore ed una luce più omogenea, potranno contare su un ciclo vita decisamente più lungo.
L’esperienza e gli obiettivi
La tecnologia della visione industriale è legata a molte discipline che vedono coinvolte illuminazione, ottica, elettronica e software. Per la gestione dei sistemi di visione “il fornitore” deve considerare questi elementi: il sistema di illuminazione e l’ottica, mentre il software per l’elaborazione delle immagini è invece considerato un know-how facilmente disponibile e gestibile. L’utilizzatore finale della visioneindustriale (End User), le cui necessità sono state indirettamente raccolte da quanti forniscono loro tali sistemi come integratori o OEM, ha due posizioni diverse. L’utente finale vuole poter essere completamente al di sopra delle problematiche specifiche: la configurazione del sistema di visione deve essere una conseguenza della impostazione dell’intera macchina, anzi, l’ideale sarebbe che il sistema di visione fosse in grado di auto-configurarsi e anche di auto-adattarsi alla variabilità e alle derive del processo produttivo.Ma lo stesso utente finale, che è spesso non interessato dal volere davvero progettare le proprie applicazioni di visione, si sente però autorizzato a indicare all’OEM o al system integrator scelto quale deve essere il sistema di visione dautilizzare, come modello e fornitore. Le motivazioni ditale posizione sono differenti: convinzione, più o meno giustificata che il prodotto indicato sia il migliore; risparmio che si ottiene utilizzando prodotti di un unico fornitore; convinzione che la soluzione di supporto del prodotto sia così vasta che anche nel caso in cui si trasferisse ad altro integratore la gestione dell’applicazione basata non vi sarebbero problemi (quindi rendendo minime le dipendenze dall’integratore); convinzione che il prodotto indicato sia talmente semplice da implementare che anche in caso si portasse la gestione dell’applicazione all’interno della propria fabbrica non si avrebbero problemi.
Le differenti soluzioni applicative
Si possono identificare due “modelli” di sistemi di visione industriale: dedicati ovvero custome commerciali. Nel primo caso molto più costosi, riguardano le applicazioni tecnicamentemolto complesse. Nel secondo caso sono utilizzati per problemi consolidati che comportano analisi di tipo bidimensionale dell’oggetto. In ogni caso, questi sistemi si applicano con una produzione di serie strutturata in termini di diversificazione, programmazione e manutenzione. In questi ultimi anni la “visione industriale” è stata molto utilizzata anche nel mondo non manifatturiero, diventando uno strumento utilissimo nei settori militare e biomedicale, senza dimenticare il ruolo svolto nel controllo del traffico e nel controllo accessi. In termini di controllo qualità industriale i sistemi di visione sono indicati 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. Mediante l’ispezione visiva si possono riconoscere quasi tutte le difettosità di un prodotto: presenza o assenza di componenti, controlli superficiali, conteggi di pezzi, classificazione e selezione dei prodotti per pezzatura, colore, dimensione, controlli in linea nei laboratori. Molto spesso i sistemi di visione dedicati per la qualità del prodotto sono parte di impianti più complessi (manipolatori, robot antropomorfi, carrelli, nastri di trasporto) 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 prodotti/merci. Essi possono inoltre essere applicati per riconoscere automaticamente parti e prodotti, attraverso la lettura di caratteri e codici identificativi mono e bidimensionali.
Tipologie di sistemi di visione
I sistemi di visione occupano un posto importante dell’insieme costituito da smart camera e intelligent camera, anche perché spesso si presentano come elementi complementari di sistemi che sono primariamente di tipo diverso. Le ragioni di utilizzo di smart e intelligent camera non sono legate al costo, anzi: l’accoppiata camera passiva più PC viene ancora considerata economicamente più vantaggiosa, e questo tanto più se si considera il rapporto prezzo/prestazioni e quando si hanno sistemi con più camere in cui tutta l’elaborazione può essere concentrata su di un singolo PC. Il vantaggio importante di smart e intelligent camera è visto nella semplificazione dell’installazione e dei cablaggi, e nelle condizioni di costo attuali potrebbero acquisire un vantaggio competitivo significativo solo se potessero basarsi sull’illuminatore integrato ma questo non è il caso generale. In molti casi, il sistema di visione è solo uno dei componenti del sistema complessivo, con interazioni che possono riguardare, oltre al controllo diretto del processo e la sincronizzazione delle operazioni normalmente realizzati via I/O digitale, il controllo indiretto o il passaggio d’informazioni a un livello superiore di controllo, il salvataggio di immagini su rete, e la configurazione del sistema di visionevia rete. Da notare che in qualche caso, quando il comportamento del sistema di visione può essere controllato in modo semplice, l’I/O digitale è utilizzato anche a questo scopo. Dati abbastanza interessanti riguardano la comunicazione e le reti, con le connessioni seriali ormai ridotte e anche un limitato uso di fieldbus; spesso il bus di campo, anche se presente nel resto del sistema non viene utilizzato per l’interconnessione con il sistema di visione. In dettaglio, la preferenza è comunque per Ethernet, per la quasi totalità non vi è richiesta di interconnessioni ridondanti o di connettori industriali. La visione industriale sembra quindi essere percepita come un’espansione informatica, sostanzialmente esente dalle regole che si applicano ai sistemi industriali, sensazione confermata dal fatto che si usano anche connessioni USB e Firewire, e la normativa IP è normalmente ignorata.Una voltaapplicato, un sistema di visione è normalmente dedicato a una specifica applicazione, per esempio controllo di qualità in linea o controllo robot, ma dato che la linea di produzione in cui la visione è inserita prevede normalmente un certo livello di flessibilità, abbiamo la necessità di modifica dei parametri. La frequenza con cui questo avviene si è rivelata essere molto variabile, con estremi su base oraria o base mensile; in ogni caso la condizione standard è il verificarsi di svariate riconfigurazioni ogni giorno.Aree applicative: considerazioni
Ad essere coinvolti sono tutti i campi applicativi dell’industria, con l’eccezione dell’ispezione di materiali continui: ispezione di oggetti discreti, metrologia, guida di macchine, lettura di simboli, lettura o verifica di caratteri. Il controllo qualità è l’applicazione più diffusa, con la lettura DPM (Direct Part Marking) non molto diffusa, in particolare quella dei simboli punzonati. La lettura o verifica di stringhe di caratteri è altrettanto diffusa della lettura di simboli, i controlli metrologici costituiscono un aspetto essenziale delle ispezioni di qualità, e il pattern matching viene utilizzato non solo come locatore ma anche, direttamente, nel controllo di qualità.I controlli di qualità per la produzione sono di due tipi: puntuale e statistico. Il metodo di ispezione puntuale, pezzo per pezzo, prevede che il sistema di visione svolga 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. Il secondo 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. Tutto questo ha un’importante riscontro economico, perché i sistemi di visione riducono sia gli scarti sia i costi di manodopera e manutenzione. I sistemi di visione possono essere integrati in quasi tutte le aree delle linee produttive, eliminando implementazioni di costose lavorazioni aggiuntive sul prodotto finale; inoltre assicurano anche una maggior efficienza degli impianti produttivi ed evitano il danneggiamento dei prodotti causato da misure di contatto. Per quanto concerne i costi globali, il recupero dell’investimento di un’applicazione di visione industriale avviene in tempi abbastanza ridotti. I costi e la qualità di un sistema di visione industriale dipendono dalle caratteristiche del sensore, dai sistemi di illuminazione e acquisizione immagini, dai tool di elaborazione dati e dalle interfacce di comunicazione.
………………………………………………………………………………………………………….
IL PARERE DELL’ESPERTO
Il senso della vista, i robot, ce l’hanno ormai da più di quarant’anni
Ricordo i primi, pionieristici tentativi verso la fine degli anni ‘70 del secolo scorso, quando si cercava, dapprima con improbabili dispositivi opto-elettronici, poi con le prime telecamere a stato solido, di acquisire immagini che potessero essere utilizzate per riconoscere la forma e la posizione di parti meccaniche che robot industriali dovevano afferrare e manipolare correttamente. Questa è stata, credo, la prima applicazione pratica della visione in robotica: mentre fino ad allora i robot industriali avevano potuto manipolare solo pezzi che venivano presentati loro in posizioni note e costanti, utilizzando la visione divenne possibile afferrare e posizionare correttamente anche quelle parti che, per ragioni diverse, arrivavano al robot in posizioni imprevedibili. Da questa, che rimane ancora la più diffusa applicazione della visione in Robotica, ad altre più sofisticate applicazioni, il passo è stato breve: potrei citare, a puro titolo di esempio, l’ispezione visiva di oggetti montati e/o confezionati, la visione stereoscopica che consente di esaminare oggetti di qualunque forma, eccetera. L’evoluzione tecnologica dei sensori e dei calcolatori di permettono oggi di ottenere altissime velocità di elaborazione e precisioni estremamente elevate. Tuttavia, parallelamente ai manipolatori industriali, negli ultimi anni è diventato sempre più importante il campo dei cosiddetti robot “autonomi”, che spaziano dai più semplici aspirapolvere automatici fino ai più sofisticati robot per applicazioni spaziali.
Queste macchine condividono una caratteristica assai significativa: contrariamente ai robot industriali, che operano in uno spazio quasi completamente noto e che conoscono perfettamente in ogni istante la loro posizione, esse si muovono in un mondo quasi sempre poco o per nulla conosciuto, pieno di ostacoli e di difficoltà impreviste, e devono quindi saper risolvere in tempo reale e in genere senza alcun aiuto esterno tutti i problemi legati ai loro movimenti e alle loro azioni. Evidentemente, condizione essenziale perché un robot mobile possa operare correttamente è che conosca la propria posizione nell’ambiente, ovvero che possieda la capacità di mettere la propria posizione in relazione con una mappa utilizzando dispositivi esterni (localizzazione) o esclusivamente interni (autolocalizzazione). In molti casi però la mappa non è disponibile, ed occorre quindi che il robot la costruisca durante i suoi movimenti. Si parla in questo caso di SLAM (SimultaneousLocalization And Mapping). Innumerevoli dispositivi, generalmente piuttosto costosi, sono stati pensati per effettuare queste operazioni, ma col tempo è prevalsa la considerazione che gli animali, uomo compreso, riescono perfettamente a spostarsi e ad agire utilizzando il solo senso della vista, che oltretutto non richiede alcun contatto con l’ambiente esterno. Ecco quindi nascere la cosiddetta VSLAM (Visual SLAM), in cui le informazioni raccolte da telecamere opportunamente disposte sul robot sono le uniche, o quasi, utilizzate per determinarne la posizione nell’ambiente.
Anche qui, i principi di funzionamento e i dispositivi usati sono molti e molto diversi fra loro: mentre all’inizio sembrava che l’unica strada percorribile fosse quella della visione stereoscopica tradizionale (ottima, ma complessa e computazionalmente molto pesante), sono poi comparsi sistemi che sfruttano, giusto per fare qualche esempio, specchi conici che forniscono immagini omnidirezionali, particolari filtri ottici che trasformano ciò che la telecamera vede in un segnale caratteristico e più facilmente elaborabile, telecamere che utilizzano sistemi di illuminazione particolari (la cosiddetta “luce strutturata”), eccetera.
Particolarmente interessanti sono le tecniche prese a prestito da altri campi: ad esempio, un notevole interesse riveste il “funzionamento” delle api e di altri insetti che, pur essendo organismi relativamente semplici, sono perfettamente in grado di localizzare visivamente i fiori interessanti e di ritornare all’alveare percorrendo strade anche molto lunghe. Un’ape conta infatti mediamente un milione di neuroni, contro i quasi 100 miliardi di un essere umano. Se si considera che la CPU di un moderno calcolatore ha da uno a cinque miliardi di effetti transistore, si comprende come la complessità di un’ape non sia poi così dissimile da quella dei processori attuali, e che quindi questi ultimi, opportunamente programmati, potrebbero esibire comportamenti simili a quelli degli insetti.
Purtroppo, lo spazio a disposizione non consente di entrare qui nei dettagli di questa affascinante branca della robotica, in cui si emulano i comportamenti di api e formiche per ottenere capacità di movimento sofisticate e “robuste”, cioè poco sensibili alle variazioni dell’ambiente esterno. Infine, un’ulteriore spinta all’uso della visione come ausilio alla navigazione (e non solo) dei robot mobili ci viene da tecnologie sviluppate per altri scopi, con mercati assai più ampi. Basti pensare, ad esempio, alla telecamera tridimensionale contenuta in un noto videogioco, che offre prestazioni per molti versi paragonabili, se non superiori, a quelle ottenibili da un sensore panoramico laser che costa almeno dieci volte tanto, e che sta per questo riscuotendo un successo enorme presso gli studiosi di robotica di tutto il mondo, sia a livello accademico che industriale.
Riccardo Cassinis
Professore Associato di Robotica e di Programmazione Avanzata Java e C
Università di Brescia
……………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………..
La parola a…
Giuliano Collodel
General Manager di Cognex con funzioni di Country Manager nel mercato della Visione Artificiale e dell’Identificazione per l’Italia e il Middle East (bacino Mediterraneo Est includendo Libano Iran e Arabia Saudita)Cognex Corporation è il principale fornitore a livello mondiale di sistemi, software, sensori di visione e di sistemi di ispezione utilizzati nell’automazione dei processi produttivi; è inoltre l’azienda leader nel settore dei lettori di codici industriali
? Applicazioni dei sistemi di visione. Consigli tecnici per gli installatori.
Cognex offre al cliente un supporto d’eccellenza in tutte le fasi del progetto. A partire dalla valutazione tecnica di fattibilità sino alla consegna delle soluzioni “chiavi in mano”, il team Cognex è sempre vicino al cliente. L’obiettivo è rendere quanto più immediata e semplice l’installazione di un sistema di visione senza interferire con le aree di produzione e garantendo la massima flessibilità a lungo termine. Alla voce “Apprendere” il sito web dell’azienda è possibile trovare una grande offerta formativa dedicata sia ai prodotti sia alla loro applicazione.
? Futuri sviluppi della visione industriale. Quali tecnologie si possono prevedere?
Il mondo della visione è caratterizzato da un sempre più rapido sviluppo tecnologico i cui caratteri fondamentali l’incremento delle performance e la semplificazione dei processi d’integrazione che rendono i sistemi sempre più customer oriented. La più importante area di sviluppo è costituita dalle ispezioni in modalità 3D.
? Illuminazione a LED. Un suo parere in merito.
Indubbiamente è l’approccio più valido e funzionale; alla grande flessibilità d’utilizzo fanno riscontro costi d’esercizio estremamente contenuti.
? Sviluppi tecnici applicativi. In quale ambito/ settore industriale?
Ogni settore industriale è interessante all’automazione dei processi: il mercato in cui operiamo è in continua, rapida trasformazione. Le aziende padroneggiano in modo sempre più approfondito i processi produttivi e perseguono costantemente la ricerca e l’adozione di soluzioni in grado di migliorare ulteriormente l’efficienza produttiva, ridurre i costi e conseguentemente aumentare i profitti. Il più importante sviluppo riguarderà tuttavia la qualità del servizio. A partire dalla valutazione tecnica di fattibilità sino alla consegna delle soluzioni “chiavi in mano”, il fattore critico di successo sarà la capacità di comprendere e risolvere nel più breve tempo possibile i bisogni del cliente.
La gamma di sistemi In-Sight® 7000 è costituita da strumenti di visione caratterizzarti da: autofocus, acquisizione veloce delle immagini, illuminazione integrata, capacità di alimentare e controllare una serie di moduli di illuminazione esterna. Il tutto rinchiuso in un involucro compatto con grado di protezione industriale IP67. Il sistema consente di impostare i valori ottimali di messa a fuoco di componenti che richiedono una frequente sostituzione dei pezzi o laddove il sistema di visione debba essere collocato in spazi difficili da raggiungere. Il sistema di illuminazione integrata offre diverse opzioni di colore per garantire la massima flessibilità e adattabilità a qualsiasi applicazione di visione. Anche le lenti sono sostituibili in loco per consentire una totale personalizzazione del sistema. In-Sight 7000 mette in campo gli affidabili e collaudati strumenti di misurazione, localizzazione e ispezione visiva di In-Sight e il flessibile ambiente EasyBuilder®, per una semplice configurazione e implementazione di qualsiasi applicazione di ispezione, rilevazione dei difetti, guida, allineamento e misurazione. I nuovi strumenti includono inoltre OCRMax™, la tecnologia per applicazioni di lettura ottica dei caratteri e di verifica. OCRMax consente a In-Sight di raggiungere le massime prestazioni di lettura.La parola a…
Marco Diani
Presidente di Image S. Nel 1994 ha fondato la società Image S insieme a Paolo LongoniImage S è distributore di prodotti per Image Processing, selezionati per risolvere problematiche di visione nei vari mercati: industriale, militare, medicale e scientifico. Hardware d’acquisizione delle immagini (telecamere, frame grabber o frame processor), cavi di collegamento standard e dedicati, librerie software per l’elaborazione delle immagini complete di tutti i tool necessari, illuminatori speciali (fibre ottiche e LED), ottiche e filtri
? Sistemi di visione e robot manipolatori. Quali integrazioni particolari si stanno sviluppando?
Oggi assistiamo a un notevole sviluppo delle tecnologie relative ai software 3D (come le nuove librerie sviluppate nella versione 11 di Halcon di MVTec Software) che consentono sempre più funzioni automatizzate per il pick and place di pezzi alla rinfusa. Inoltre, il software di riconoscimento automatico delle feature di un oggetto permette di velocizzare i tempi di risposta, mentre la risoluzione sempre maggiore e la miniaturizzazione delle telecamere consentono da un lato la detenzione di oggetti sempre più piccoli in aree sempre maggiori e dall’altro la possibilità di spostarle con maggior precisione quando sono montate sul braccio di un robot.
? Quali sono i settori industriali più attivi per le applicazioni di visione industriale?
Aerospaziale, automotive e food&beverage sono i settori in cui l’impiego di sistemi di visione industriale è maggiormente consolidato. In questi ambiti l’introduzione della visione industriale ha permesso di migliorare e velocizzare i processi produttivi, raggiungendo livelli di efficienza e precisione sempre più elevati.
? I vostri clienti sono più END USER, OEM o System Integrator ? In quale di questi ambiti avete più attività.
Oltre ai costruttori di macchine, i nostri principali clienti sono gli integratori di sistemi. Per fornire loro un servizio rapido ed efficiente, Image S si avvale di un team di personale esperto e altamente qualificato in grado di risolvere ogni problema tecnico e commerciale. La nostra struttura aziendale è composta attualmente da 19 persone, di cui sei specialisti, sei funzionari commerciali che coprono il territorio italiano, un tecnico di prodotto, un responsabile marketing e comunicazione e cinque addetti all’amministrazione e alla logistica.
? Vi sono sviluppi della visione in altri ambiti in Italia, oltre al settore industriale?
In Italia intravediamo buoni margini di sviluppo nel settore del biomedicale, in cui è possibile sfruttare le tecniche di visione per finalità diagnostiche.
HALCON 11 è la nuova release del software HALCON di MVTec Software che, grazie alla gamma completa di strumenti di visione 3D, può essere utilizzato per la realizzazione di qualsiasi applicazione di misura o confronto tridimensionale. HALCON 11 offre innovative funzionalità quali l’identificazione basata su singoli campioni, confronto di superfici 3D e processing di oggetti 3D, stereovisione fotometrica, lettura di codici AZTEC, lettura di codici Micro QR, selezione automatica delle caratteristiche per la classificazione, algoritmi più veloci attraverso un esteso supporto su GPU, profiler tool incluso nell’IDE, nuova interfaccia HALCON / C++ e supporto per Mac OS X.La parola a…
Fabio Rosi
Socio fondatore di Vea, esperto in campi di ricerca: visione artificiale, automazione industriale, robotica, impianti di misura e controllo qualità in lineaVea si costituisce nel 1992 come società di integrazione di sistemi di visione artificiale nell’ambito industriale, con lo scopo di fornire alla propria clientela impianti particolarmente efficienti con un servizio post-vendita adeguato
? Per cercare nuove soluzioni tecnologiche per risolvere speciali applicazioni, come si muove la vostra società?
Nel campo dei controlli di produzione stiamo realizzando una serie di impianti utilizzando “sistema integrato di visione a logica ibrida” che permette controlli qualitativi con affidabilità certificate in PPB (Parti Per Miliardo). La definizione “integrati” significa che questi sistemi raggiungono questo grado di affidabilità anche integrando tecnologie di misura e controllo qualità differenti dalla visione. I vantaggi dei sistemi di visione a logica ibrida sono molteplici. Un sistema integrato di visione ha un approccio alla problematica della visione completamente innovativo rispetto ai sistemi classici: infatti il sistema integrato di visione è un potente pacchetto applicativo composto da una collezione di problematiche già risolte e già ottimizzate. L’affidabilità è la diretta conseguenza dell’approccio innovativo sopra descritto. Tutti i moduli software che lo compongono sono stati testati ed ottimizzati direttamente sul campo su più di 200 tipologie di problematiche di visione differenti.
? Argomento illuminazione in un progetto di visione. Indicazioni su utili e indispensabili accorgimenti.
Lo studio delle luci per un sistema di visione è fondamentale, spesso si arriva alla soluzione con un procedimento empirico facendo più tentativi, questa non è la soluzione migliore anche se è la più adottata, meglio sarebbe conoscere i principi di illuminotecnica ed applicarli correttamente. Per ridurre l’incidenza delle luci esterne consigliamo l’uso di fonti luminose molto forti, ad esempio l’illuminatore a circolina HCL-LEC80-W5, grazie alla omogeneità ed all’intensità della luce è sicuramente un valido ausilio quando si usano sensori di visione o smartcamera. I sistemi di visione di nostra produzione, per risolvere il problema delle variazioni luminose utilizzano logiche di tipo ibrido, opportunamente disegnate per questo scopo che assicurano una maggiore regolarità di funzionamento evitando così ulteriori interventi per la messa a punto dei sistemi che incidono negativamente sull’immagine aziendale.
? Normative.Vi è una standardizzazione dei componenti per i sistemi di visione?
Non esiste una normativa vera e propria che regola i sistemi di visione. D’altronde esiste l’esigenza di conoscere l’affidabilità reale di un sistema di visione e per questa ragione, la nostra società è la prima in Italia ad aver realizzato una procedura per la certificazione e calibrazione di un sistema di visione. I nostri clienti sono tutte quelle società che vogliono avere un criterio oggettivo di valutazione dei sistemi di visione in modo da ridurre sensibilmente i costi di mancata qualità.
? In ambito produttivo il raggiungimento di “zero difetti” è strategico. Ha dato sviluppo tecnologico ai sistemi di visione?
La nostra società lavora in quest’ambito e abbiamo avuto un grande sviluppo tecnologico in tal senso.
VEDO™ serie 11: il nuovo sistema integrato di visione di Vea, un sistema di visione potente e flessibile con la possibilità di gestire autonomamente fino a 5 telecamere GIGE ad alta risoluzione, dotato di una guida robot 2D e 3D affidabile anche in condizioni di luce avverse che può pilotare fino a 6 robots contemporaneamente, analisi di superfici sofisticate, sistemi di misura precisi, OCR ed OCV industriale, svariati controlli di qualità e moduli su misura. Nel sistema di visione si può integrare un PLC con ingressi ed uscite configurabili, un pannello operatore programmabile ed un PC con tutte le sue potenzialità. Ogni telecamera ingombra la metà di un pacchetto di sigarette e nel quadro elettrico c’è un’unità di controllo di appena 22 x 19 x 6 cm.La parola a…
Davide Nardelli
Amministratore unico e fondatore di Advanced TechnologiesAdvanced Technologies nasce nel 1998 come distributore di tecnologie per la visione artificiale, privilegiando da subito fornitori capaci di offrire tecnologie innovative e di indiscussa affidabilità. L’esperienza maturata nel tempo al fianco di centinaia di aziende clienti ha stimolato l’investimento in ricerca e sviluppo
? Gli operatori di settore hanno un’ informazione corretta su queste soluzioni tecnologiche. Ritiene si possa ottimizzare?
Riteniamo di si. Sicuramente come in tutte le discipline tecnico – scientifiche ci sono dei margini di miglioramento sia da parte di chi propone la tecnologia sia da parte di chi la acquisisce. A questo scopo, nel 2012, abbiamo costituito la Fondazione “AT Vision Lab” che ha lo scopo di eseguire ricerca di base nell’ambito delle applicazioni di visione, di divulgare contenuti tecnici – scientifici anche a titolo educativo con il supporto di dispense e corsi.
? La visione industriale in Italia è in crescita? Qual è la situazione attuale?
Il 2012, come per tutti i settori industriali, non è stato un anno facile. Si è visto un sostanziale stallo nelle aziende che operano prettamente sul mercato interno e una moderata crescita per le aziende che hanno deciso di investire o erano già presenti sul mercato estero, soprattutto quello asiatico.
? Utili indicazioni per evitare disturbi ed interferenze sull’utilizzo di questi prodotti.
Tutti i sistemi di visione si basano sulla trasmissione del segnale video, sia esso analogico o digitale, che non è ovviamente esente da disturbi elettrici. Perciò è sempre consigliabile utilizzare soluzioni di cablaggio e interfacciamento con elevati standard qualitativi, la schermatura dei cavi è indispensabile in presenza di inverter.
? Si richiedono statisticamente sempre più applicazioni con i sistemi di visione? Le chiedo alcune sue considerazioni.
Sicuramente negli ultimi anni la richiesta di sistemi di visione è progressivamente aumentata. La crescita è stata in parte imposta dalla necessità di certificare i processi di lavorazione “controllo difetti” e in parte favorita da una costante riduzione dei costi della tecnologia e dall’introduzione sul mercato di soluzioni “user friendly” che non richiedono specifiche capacità di programmazione. Nel passato triennio nonostante la forte crisi economica i numeri sono stati positivi con cospicui margini di crescita sia nel 2010 che nel 201. La diffusione della visione industriale è ancora purtroppo condizionata dal numero esiguo di professionisti reperibili sul mercato.
Advanced Technologies presenta i computer industriali fanless per la Visione Industriale “Neousys”. La serie Nuvo-1300 e Nuvo-1000 presentano caratteristiche uniche nel loro genere. Configurabili per operare a range di temperatura esteso, elevata resistenza a shock meccanici e vibrazioni, supporto per la nuova generazione di processori Intel Core i5/i7 e i più classici processori Celeron, Neousys Nuvo-1300 e Nuvo-1000 sono ideali per applicazioni di Visione Industriale, Video-Sorveglianza fissa e veicolare, apparati video medicali e applicazioni di networking. Tutti i sistemi Nuvo permettono un elevata espandibilità e flessibilità della configurazione della memoria di massa, tramite una slot Compact Flash, una o due porte eSATA esterne e una o due porte SATA interne per alloggiare HHD o SSD da 2,5-pollici.La parola a…
Lorenzo Cassano
Responsabile di Framos ItaliaFramos, da 30 anni, si propone come partner tecnologico in ambito di Imaging, offrendo un portfolio prodotti sempre allo stato dell’arte della tecnologia e condividendo le competenze acquisite in questo settore in continua evoluzione
? In quale ambito la tecnologia ha avuto più sviluppo sui sistemi di visione. Hardware oppure software?
Software e hardware non possono essere considerati se non all’interno dello stesso processo di sviluppo. Algoritmi software più complessi richiedono hardware più spinti per essere eseguiti in tempi più brevi, hardware più potenti in termini computazionali consentono lo studio di algoritmi con più livelli di complessità. Sono due settori che si autoalimentano lanciando ciascuno nuove sfide all’altro. Il progresso in parallelo di questi due aspetti della tecnologia sta consentendo di spostarsi verso sistemi sempre più integrati ma contemporaneamente di facile utilizzo per l’utente.
? Ci può fornire qualche esempio legato al controllo di qualità dei prodotti dove è indispensabile l’uso della visione industriale?
È difficile immaginare che i lettori nel momento in cui leggono quest’articolo, non indossino o stiano utilizzando un oggetto, per esempio il proprio smartphone, il cui processo produttivo in una sua qualunque fase, non sia stato verificato con un sistema di visione. L’editoria stessa è uno dei settori in cui sistemi di visione specifici sono stati sviluppati ed ingegnerizzati per tenere sotto controllo la qualità di stampa.
? Certificazione dell’applicazione sistemi di visione. Esistono normative in tal senso?
Esistono numerosi standard cui i sistemi di visione fanno riferimento, a livello di bus ed interfacce, di formati supportati, etc. Diverso è la certificazione del sistema nel suo complesso. Per le caratteristiche di modularità intrinseca di un sistema di controllo di questo tipo diventa difficile stabilire dei parametri univoci che definiscano il sistema. Pensiamo per esempio al termine risoluzione: quando si menziona la risoluzione di un sistema di visione ci si riferisce alla dimensione fisica del sensore utilizzato ma questo non definisce di per sé la capacità del sistema di risolvere una misura con una certa precisione. È necessario valutare bene l’applicazione ed affidarsi a partner affidabili che siano in grado loro stessi di garantire il sistema di visione.
? Contatti con Università ed enti di ricerca per la visione industriale. Indicazioni sulla situazione italiana.
La visione industriale è un ambito che ha ancora ampi margini di crescita tecnologica, specialmente se si pensa alla visione come strumento per integrare e migliorare strumenti già esistenti. Pertanto l’attenzione che università e consorzi di aziende stanno dedicando a questo settore è importante introducendo corsi e sostenendo progetto basati su questa tecnologia.
Gli Strobe Controller SMARTEK permettono gestire in potenza (pilotando in corrente) lampade a LED con cicli di accensione e spegnimento molto precisi. Gli illuminatori e le lampade di nuova generazione basati su tecnologia LED funzionano normalmente alimentati a 24VDC o con alimentatori switching a 12V per ridurre i consumi. Non tutti sanno che è possibile incrementare la potenza di un illuminatore fino a 40 volte fornendo grandi quantità di corrente per tempi molto brevi. Con i Controllori in corrente SMARTEK qualsiasi illuminatore o lampada può essere utilizzata in questa configurazione. Agendo sulla corrente fornita, i LED oltre ad emettere una intensità luminosa maggiore ed una luce più omogenea, potranno contare su un ciclo vita decisamente più lungo.
Norme
Aggiornamenti dal CEI
LA Rivista
PORTALI COLLEGATI
