Visión 3D: beneficios y aplicaciones en la industria

Aunque la visión artificial no es una tecnología reciente, los avances basados en captación 3D traen al escenario industrial un nuevo kit de posibilidades orientadas a la versatilidad, adaptabilidad y la operatividad colaborativa digna del modelo inteligente 4.0.

La base de esta rama de la visión artificial busca llevar las mismas funciones de visión 2D a nuevas y más exigentes aplicaciones.

Abordaremos la diferencia entre la visión 3D de los modelos convencionales y las grandes ventajas que traen a nivel operativo.

Origen del sistema de visión 3D

Los sistemas de visión artificial tradicionales suelen operar en entornos 2D comparando las imágenes con un plano (X, Y) y tomando decisiones bajo parámetros preestablecidos. Esto hace posible que los brazos automáticos puedan filtrar productos de determinado tamaño en una cinta transportadora, por ejemplo.

Para que la tecnología ejecute su trabajo de manera óptima era necesario que se dieran un conjunto de condiciones como que las piezas siempre fueran del mismo tamaño, que estuvieran en la misma posición o que se evaluaran en lotes regulares.

Por consiguiente, cuando al equipo se topaba con situaciones como objetos desordenados, piezas múltiples o cambio en los parámetros del producto la solución fallaba.

Esto dio pie a herramientas más especializadas que terminaron en sistemas de captación en 3D.

¿Qué es la visión artificial 3D?

En un sentido amplio los sistemas de visión artificial 3D hacen referencia a toda la tecnología capaz de procesar o inspeccionar superficies tridimensionales, con la finalidad de medir piezas, comprar objetos con modelos ideales o comprobar que los productos se encuentren en determinados estándares de calidad.

Los altos niveles de detalle y el poder de captación espacial de estos sistemas los hace indispensables en el ambiente industrial moderno, ya que pueden hacer comprobaciones microscópicas o invisibles al ojo humano en segundos.

Esto puede llevarse a cabo mediante múltiples herramientas, usualmente:

• Perfil láser: moviendo la superficie a través de uno o varios láseres para medir el tiempo de respuesta según la posición del objeto.
• Imágenes estereoscópicas: Sobreponiendo varias imágenes planas 2D mediante el uso de varias cámaras y un procesador para triangular.
• Franjas de luz: Posicionando franjas de luz estáticas para medir el tiempo de rebote o la deformidad de estas, captando la estructura tridimensional de un objeto.

Ventajas de la visión 3D

La visión artificial en 3D presenta grandes ventajas a nivel industrial ya que permiten a los robots comprender mejor el entorno de trabajo, la orientación de los objetos, los niveles de proximidad, la superficie real de las piezas, la resistencia estructural de los materiales y más.

Entre los principales beneficios de incorporar soluciones de visión 3D se encuentran:

• Disminución de los costes de inspección.
• Aumento en la cadencia de producción.
• Medición milimétrica a altas velocidades.
• Inspección profunda de superficies
• Mejora en la rentabilidad del producto
• Disminución significativa en incidentes por contaminación cruzada o productos con desperfectos en la línea de producción.

Aplicaciones industriales de la visión 3D

Al entender cómo funcionan podemos abrir la puerta hacia las aplicaciones industriales que actualmente se encuentran en uso en diferentes sectores de la industria.

Inspección

Una de las aplicaciones más populares de esta tecnología es la inspección de piezas. En la industria de la automoción, por ejemplo, se utilizan para verificar las soldaduras, abolladuras potenciales en las placas de metal e irregularidades milimétricas en superficies con requerimientos de tamaño exigentes.

Medición de magnitud: Posicionamiento y volumen

Los sistemas de captación de imágenes tridimensionales son perfectos para comprobar todo tipo de magnitudes en instantes como la posición de los objetos y sus especificaciones volumétricas, información que puede ser almacenada y compartida rápidamente con el personal u otros equipos automatizados.

Robótica automatizada

Al manejar grandes volúmenes de información tridimensional sobre cada objeto en una línea de producción, esta tecnología se hace indispensable para la robótica automatizada ya que no requiere de grandes modificaciones para adaptarse a cambios en la línea de producción.

Esto hace posible la existencia de líneas de ensamblaje completamente autónomas operadas por brazos mecánicos que pueden montar todo tipo de productos por su cuenta, encargándose de cortes o soldaduras precisas y eficientes. Fundamental en las fábricas de tecnología o automoción.

Robótica colaborativa

La captación de modelos 3D permite a los brazos colaborativos operar en entornos rodeados de personal con altas exigencias de espacio, ofreciendo soluciones a nivel de Bin Picking, mientras obtienen detalles precisos sobre los objetos que manipulan.

Mirando un poco más allá de la visión artificial

Aunque la visión en 3D sea una pieza clave en las áreas de fabricación, todo tipo de áreas de desarrollo se ven beneficiadas de la utilidad que ofrecen, dejando entrever que las implementaciones solo dependen de las necesidades y no de la tecnología en sí misma.

Claros ejemplos son:

Astronomía

El mapeo en 3D de espacios complejos donde la superposición de las imágenes y el análisis de la luz son la clave, es uno de los puntos fuertes de los sistemas de visión tridimensional que operan en entornos de observación autónoma.

Seguridad

La aplicación de visión tridimensional en el ámbito de la seguridad física toma cientos de formas, desde el reconocimiento del personal en planta hasta el análisis de proximidad de vehículos.

Ciencias naturales y prevención de incidentes

Nuevamente el mapeo de entornos 3D se aplica en pro del estudio de las ciencias naturales como el análisis de terreno en la geología o la inspección de nubes en el control climático y trafico aéreo.

La visión 3D en la industria del mañana

La visión 3D no solo dota a las herramientas robóticas automatizadas de la capacidad de trabajar en entornos desafiantes, si no que permite obtener información valiosa en instantes que puede compartirse para crear sistemas colaborativos complejos en una industria conectada, autónoma y eficiente.

Aunque hace varias décadas el coste de esta tecnología fuera una barrera, el constante avance exponencial en el desarrollo de herramientas aplicables ha hecho de esta una opción muy accesible.

Entonces, no hay excusas o limitaciones reales para no dar, junto con la visión 3D, el siguiente paso hacia la industria del mañana.