Desenvolvimento de um sistema de visão de máquina para inspeção de conformidade em um produto industrial

Abstract

Visão de máquina é um campo multidisciplinar que vem crescendo na indústria, que está cada vez mais preocupada em reduzir custos, automatizar processos, e atender requisitos de qualidade do produto para atender seus clientes. Processos de montagem realizados de forma manual com inspeção e controle visual são tipicamente processos susceptíveis a erros, à utilização de peças não conformes na montagem do produto final. Este trabalho apresenta uma proposta de desenvolvimento de um sistema de visão de máquina com base no processamento e análise de imagens digitais para a inspeção das características e especificações das peças e componentes utilizados na montagem de capotas marítimas, objetivando verificar e garantir a conformidade do produto final. A inspeção e avaliação da conformidade do produto são feitas por etapas com a utilização de duas câmeras, uma captura a imagem do código de identificação alfanumérico do produto e a outra inspeciona o conjunto de elementos de fixação. As imagens passam por um processo de tratamento que envolve a filtragem espacial utilizando máscara de médias para suavização, alargamento de contraste para expandir a faixa de intensidades e segmentação para formação dos objetos de interesse. Uma função de OCR é utilizada para a extração de caracteres e reconhecimento do código do produto e a extração de características específicas do conjunto de componentes de fixação é feita por descritores de forma representados pelos invariantes de momento. As características específicas dos componentes de fixação são usadas para avaliar a conformidade do produto com o seu respectivo código. A apresentação dos dados e resultados da proposta implementada é feita através de uma interface gráfica que informa os parâmetros e dados de inspeção do produto, emitindo sinal de alerta de produtos não conformes. Um protótipo da proposta foi implementado em uma linha de montagem para testes de avaliação e validação da metodologia proposta e os resultados obtidos nos testes preliminares mostraram-se robustos, com verificação corretas dos produtos conformes e dos produtos não conformes.

Machine vision is a growing multidisciplinary field in the industry that is increasingly concerned with reducing costs, automating processes, and meeting product quality requirements to serve its customers. Manual assembly processes with inspection and visual control are typically error-prone processes using non-conforming parts in the final product assembly. This work presents a proposal for the development of a machine vision system based on digital image processing and analysis for the inspection of the characteristics and specifications of the parts and components used in the assembly of marine bonnets, aiming to verify and ensure the conformity of the final product. Inspection and conformity assessment of the product are done in stages using two cameras, one capturing the image of the alphanumeric identification code of the product and the other inspecting the set of fasteners. The images undergo a treatment process that involves spatial filtering using averaging masks for smoothing, contrast widening to expand the range of intensities, and segmentation to form the objects of interest. An OCR function is used for character extraction and product code recognition, and the extraction of specific features of the fastener assembly is done by shape descriptors represented by the moment invariants. The specific characteristics of the fasteners are used to assess the conformity of the product with its respective code. The presentation of data and results of the implemented proposal is made through a graphical interface that informs the parameters and product inspection data, sending warning signal of nonconforming products. A prototype of the proposal was implemented in production line for evaluation and validation tests of the proposed methodology and the results obtained in the preliminary tests were robust, with correct verification of the conforming and nonconforming products.