Post on 02-Jan-2016
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Tópico: “Plataforma para el Tópico: “Plataforma para el desarrollo de proyectos con dsPICs desarrollo de proyectos con dsPICs
y Visión Robótica con LabVIEW”y Visión Robótica con LabVIEW” Proyecto 9Proyecto 9
APLICACIÓN DE VISIÓN CON APLICACIÓN DE VISIÓN CON LABVIEW PARA LA DETECCIÓN DE LABVIEW PARA LA DETECCIÓN DE
FRASCOS CON TURBIEDADESFRASCOS CON TURBIEDADES
Integrantes:
•Lenin Gordillo
•Jorge Luis Yánez
ObjetivosObjetivos
Desarrollar en LabVIEW un programa que permita Desarrollar en LabVIEW un programa que permita la detección de frascos con turbiedades usando el la detección de frascos con turbiedades usando el paquete IMAQ Visión de LabVIEWpaquete IMAQ Visión de LabVIEW
Acoplar el programa a la Plataforma empleada Acoplar el programa a la Plataforma empleada tomando en cuenta todas sus característicastomando en cuenta todas sus características
Permitir la realización de cambios rápidos o Permitir la realización de cambios rápidos o modulares en la programación que se acoplen a modulares en la programación que se acoplen a nuevas posiciones de trabajonuevas posiciones de trabajo
Armonizar, documentar y sistematizar el uso del Armonizar, documentar y sistematizar el uso del programa desarrollado para permitir su utilización programa desarrollado para permitir su utilización como una opción modular de la plataforma como una opción modular de la plataforma empleada. empleada.
Planteamiento del ProblemaPlanteamiento del Problema
El desarrollo del comercio y la globalización han El desarrollo del comercio y la globalización han ocasionado que las industrias sean cada vez más ocasionado que las industrias sean cada vez más competitivas.competitivas.
El control de calidad es una fase crucial del El control de calidad es una fase crucial del proceso industrial de cualquier empresa.proceso industrial de cualquier empresa.
La inspección del producto a través de operarios La inspección del producto a través de operarios se está reemplazando por sistemas de visión se está reemplazando por sistemas de visión artificial (SVA).artificial (SVA).
Ventajas de un SVAVentajas de un SVA Buen desempeño para realizar mediciones de Buen desempeño para realizar mediciones de
magnitudes físicas (no hay problemas de magnitudes físicas (no hay problemas de ilusiones ópticas)ilusiones ópticas)
No necesita de un contacto físico con el productoNo necesita de un contacto físico con el producto Capaz de realizar verificaciones rutinarias en Capaz de realizar verificaciones rutinarias en
procesos muy rápidos para la vista humana.procesos muy rápidos para la vista humana. Verificación de lugares inaccesibles.Verificación de lugares inaccesibles. Trabajo ininterrumpido.Trabajo ininterrumpido.
Justificación del ProyectoJustificación del Proyecto ElEl enfoque dado al desarrollo de la aplicación es enfoque dado al desarrollo de la aplicación es
poder determinar la presencia de objetos poder determinar la presencia de objetos extraños en el contenido del frasco.extraños en el contenido del frasco.
Esta implementación puede ser aplicada, tanto Esta implementación puede ser aplicada, tanto para verificar que los frascos estén libres de para verificar que los frascos estén libres de objetos extraños antes de verter el contenido en objetos extraños antes de verter el contenido en ellas, como para la comprobación de que el ellas, como para la comprobación de que el contenido vertido sea el esperadocontenido vertido sea el esperado
Puede ser aplicado en la industria farmacéutica, Puede ser aplicado en la industria farmacéutica, bebidas gaseosasbebidas gaseosas
Limitaciones del ProyectoLimitaciones del Proyecto
Los frascos deben ser transparentes y el líquido Los frascos deben ser transparentes y el líquido debe ser homogéneo.debe ser homogéneo.
El sistema será capaz de detectar cambios en las El sistema será capaz de detectar cambios en las tonalidades del liquido contenido en los frascos.tonalidades del liquido contenido en los frascos.
Detección de sedimentos en el fondo del frasco.Detección de sedimentos en el fondo del frasco. Detección de impurezas flotando en la parte Detección de impurezas flotando en la parte
central del frasco.central del frasco.
Herramientas UtilizadasHerramientas Utilizadas
Brazo empuja frascosBrazo empuja frascos Banda transportadoraBanda transportadora Cámara USBCámara USB Software LabVIEWSoftware LabVIEW
Diagrama de Bloques GeneralDiagrama de Bloques General
Sensor de detección de frasco
Sensor de control de velocidad
Sensores de movimiento del
sistema de Bandas
Motores del sistema de bandas
Brazo empuja frasco
Tarjeta Controladora del Sistema de Bandas
(Plataforma para dsPIC30F4011)
Tarjeta Controladora de Brazos Robóticos
(Plataforma para dsPIC30F4012)
Computador
Cámara USB
Programa de control en LabVIEW
Diagrama de Bloques General
Diagrama de bloques del programa de Diagrama de bloques del programa de controlcontrol
Análisis de Turbiedades
Instrumentos virtuales de control del brazo empuja
frasco
Instrumentos virtuales de control
del sistema de bandas
Instrumentos virtuales de captura
de imágenesCámara USB
Tarjeta controladora de los brazos
roboticos
Tarjeta controladora del sistema de
bandas
Diagrama de bloques de programa de Control en LabVIEW
Sistema de Iluminación (I)Sistema de Iluminación (I)
Se eligió como método de iluminación un panel Se eligió como método de iluminación un panel posterior. Este sistema permitió resaltar los posterior. Este sistema permitió resaltar los objetos que se encuentren dentro del frasco, objetos que se encuentren dentro del frasco, debido a que el fondo blanco hace resaltar la debido a que el fondo blanco hace resaltar la turbiedades como oscuras.turbiedades como oscuras.
Como fuente de luz se seleccionó un foco Como fuente de luz se seleccionó un foco fluorescente, ya que presenta una iluminación fluorescente, ya que presenta una iluminación bastante homogénea.bastante homogénea.
Sistema de Iluminación (II)Sistema de Iluminación (II)
Reducción del Ruido (I)Reducción del Ruido (I)
Las fuentes luminosas externas a nuestro sistema Las fuentes luminosas externas a nuestro sistema generaban ruido en las imágenes capturadas, generaban ruido en las imágenes capturadas, ocasionando que los diferentes análisis ocasionando que los diferentes análisis produjeran resultados erróneos. Para reducir el produjeran resultados erróneos. Para reducir el ruido se construyó un caja que cubría la banda en ruido se construyó un caja que cubría la banda en la zona donde se rechazaba los frascos.la zona donde se rechazaba los frascos.
Reducción del Ruido (II)Reducción del Ruido (II)
Características del Frasco (I)Características del Frasco (I)
El tipo de frasco a utilizarse es elaborado de El tipo de frasco a utilizarse es elaborado de plástico. Entre las características más plástico. Entre las características más importantes que presenta, se encuentran:importantes que presenta, se encuentran:– Alta resistencia al desgaste.Alta resistencia al desgaste.– Buena resistencia química.Buena resistencia química.– Buenas propiedades térmicasBuenas propiedades térmicas– Totalmente reciclableTotalmente reciclable– LigeroLigero– Alto grado de transparencia.Alto grado de transparencia.
Características del Frasco (II)Características del Frasco (II)
La forma del frasco a utilizar es cilíndrica, con La forma del frasco a utilizar es cilíndrica, con una altura de 10.7 cm y un ancho en su base de una altura de 10.7 cm y un ancho en su base de 4.3 cm; y posee una tapa de color blanco, tal 4.3 cm; y posee una tapa de color blanco, tal como se muestra en la imagen a continuación.como se muestra en la imagen a continuación.
Diagrama de Flujo del análisis de Diagrama de Flujo del análisis de turbiedadesturbiedades
Captura de laimagen
Determinación de las áreas de
interés
Análisis Superior
Comparación de color
Análisis Central
Análisis Inferior
Aceptación o rechazo del
frasco
Detección de Impurezas
ImplementaciónImplementación
Comparación de Comparación de ColorColor
Análisis CentralAnálisis Central Análisis SuperiorAnálisis Superior Análisis InferiorAnálisis Inferior
Regiones de Análisis (I)Regiones de Análisis (I)
Dado que pueden existir variedad de problemas Dado que pueden existir variedad de problemas que generan las turbiedades en el frasco, se que generan las turbiedades en el frasco, se tomó la decisión de segmentar un frasco en 3 tomó la decisión de segmentar un frasco en 3 partes. La primera corresponde al análisis partes. La primera corresponde al análisis superior, la siguiente al análisis central y se superior, la siguiente al análisis central y se finaliza con el análisis inferior.finaliza con el análisis inferior.
Adicionalmente se ha considerado el análisis de Adicionalmente se ha considerado el análisis de color, pensado en el caso que algún frasco color, pensado en el caso que algún frasco presente un cambio en la tonalidad del líquido presente un cambio en la tonalidad del líquido
contenidocontenido
Regiones de Análisis (II)Regiones de Análisis (II)
Análisis Central: determinación de la Análisis Central: determinación de la región de interés para el análisis.región de interés para el análisis.
Umbrales de determinaciónUmbrales de determinación
En las imágenes binarias se analizó el área de las En las imágenes binarias se analizó el área de las partículas y se notó la existencia de una partículas y se notó la existencia de una tendencia en las áreas. Se tomaron 156 muestras tendencia en las áreas. Se tomaron 156 muestras en las cuales se determinaron tendencias de en las cuales se determinaron tendencias de áreas para los frascos con y sin turbiedades. Se áreas para los frascos con y sin turbiedades. Se utilizaron dichos valores de tendencia para poder utilizaron dichos valores de tendencia para poder decir qué frasco estaba con turbiedad y cuál no decir qué frasco estaba con turbiedad y cuál no
Umbral de comparación en análisis Umbral de comparación en análisis de colorde color
Valor de Aceptacion
0
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400
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1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 116 121 126 131
Imagen
Ace
pta
cio
n
impuras
puras
Umbral de comparación en análisis de Umbral de comparación en análisis de centralcentral
Area Central
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Imagen
Are
a impuras
puras
Umbral de comparación en análisis de Umbral de comparación en análisis de centralcentral
Area Central
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Imagen
Are
a impuras
puras
Umbral de comparación en análisis de Umbral de comparación en análisis de superiorsuperior
Area Superior
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3500
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 116 121 126 131
Imagen
Are
a impuras
puras
Umbral de comparación en análisis de Umbral de comparación en análisis de inferiorinferior
Area Inferior
0
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1500
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4500
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 116 121
Imagen
Are
a Puras
Impuras
Eficiencia ObtenidaEficiencia Obtenida En los resultados de los análisis se determinó que En los resultados de los análisis se determinó que
el sistema de detección de turbiedades de el sistema de detección de turbiedades de manera global tuvo una eficiencia del 97.44%, y manera global tuvo una eficiencia del 97.44%, y su tiempo de procesamiento fue de 12 ms.su tiempo de procesamiento fue de 12 ms.
Cada etapa de análisis de manera independiente Cada etapa de análisis de manera independiente obtuvo los siguientes porcentajes de eficiencia:obtuvo los siguientes porcentajes de eficiencia:– Análisis de color: 100%Análisis de color: 100%– Análisis superior: 100%Análisis superior: 100%– Análisis central: 98.7%Análisis central: 98.7%– Análisis inferior: 98.1%Análisis inferior: 98.1%
Conclusiones (I)Conclusiones (I) Estos resultados permiten concluir que:Estos resultados permiten concluir que:
– Los métodos de conversión a binario basados en Los métodos de conversión a binario basados en entropía fueron los más adecuados.entropía fueron los más adecuados.
– La división del análisis por sectores facilitó el La división del análisis por sectores facilitó el diseño de la solución y nos entregó excelentes diseño de la solución y nos entregó excelentes resultados.resultados.
– La construcción de la caja para evitar el ruido La construcción de la caja para evitar el ruido permitió tener un alto desempeño.permitió tener un alto desempeño.
– El sistema de iluminación de campo oscuro fue el El sistema de iluminación de campo oscuro fue el adecuado para poder resaltar las turbiedades y adecuado para poder resaltar las turbiedades y así ser capaces de detectarlas.así ser capaces de detectarlas.
– La cámara USB tuvo un desempeño aceptable La cámara USB tuvo un desempeño aceptable para capturar las imágenes a analizar; pero para capturar las imágenes a analizar; pero resulta demasiado lenta para poder implementar resulta demasiado lenta para poder implementar con ella un programa en LabVIEW que detenga con ella un programa en LabVIEW que detenga la banda. la banda.
Conclusiones (II)Conclusiones (II) El sistema de detección de turbiedades funcionó El sistema de detección de turbiedades funcionó
acorde a las limitaciones del proyecto: se trabajó acorde a las limitaciones del proyecto: se trabajó con un líquido homogéneo, un frasco trasparente con un líquido homogéneo, un frasco trasparente con las dimensiones especificadas y con la con las dimensiones especificadas y con la definición sui géneris de turbiedad. El sistema definición sui géneris de turbiedad. El sistema fue capaz de detectar turbiedades asentadas en fue capaz de detectar turbiedades asentadas en el fondo del frasco, flotando en la parte central o el fondo del frasco, flotando en la parte central o superior, variaciones en la tonalidad del líquido o superior, variaciones en la tonalidad del líquido o una combinación de las mismas. una combinación de las mismas.
Se consiguió el objetivo de integrar el sistema Se consiguió el objetivo de integrar el sistema diseñado al sistema de bandas transportadoras y diseñado al sistema de bandas transportadoras y brazo empuja frasco, permitiendo detener o brazo empuja frasco, permitiendo detener o mover la banda y aceptar o rechazar los frascos.mover la banda y aceptar o rechazar los frascos.
Conclusiones (III)Conclusiones (III) La elección de LabVIEW como herramienta de La elección de LabVIEW como herramienta de
programación fue acertada, en ella se pueden programación fue acertada, en ella se pueden encontrar muchos instrumentos virtuales, que encontrar muchos instrumentos virtuales, que con un nivel de conocimiento intermedio acerca con un nivel de conocimiento intermedio acerca del procesamiento de imágenes, permiten al del procesamiento de imágenes, permiten al diseñador implementar de manera fácil y diseñador implementar de manera fácil y dinámica las soluciones. Se logró configurar filtros dinámica las soluciones. Se logró configurar filtros de nitidez, realzar bordes y buscar patrones con de nitidez, realzar bordes y buscar patrones con los instrumentos virtuales proporcionados en la los instrumentos virtuales proporcionados en la
librería NI Visionlibrería NI Vision
Conclusiones (IV)Conclusiones (IV)
La solución ha sido diseñada con la idea de La solución ha sido diseñada con la idea de brindar un producto flexible y así lo es, si se brindar un producto flexible y así lo es, si se realiza un cambio fijo en la intensidad de realiza un cambio fijo en la intensidad de iluminación (por ejemplo se coloca un foco de iluminación (por ejemplo se coloca un foco de mayor o menor potencia) solo deben cambiarse mayor o menor potencia) solo deben cambiarse los valores de umbral de los algoritmos y éstos los valores de umbral de los algoritmos y éstos funcionarán correctamente funcionarán correctamente
Gracias por su atención….Gracias por su atención….