O setor dos plásticos em Portugal representa um volume de negócios de 8 mil milhões de euros por ano, sendo o segundo maior setor exportador num país com uma população de cerca de 10,3 milhões de pessoas.
Após desenvolver diversas soluções na área da visão artificial para a inspeção de componentes de veículos, a Sentinel criou, em colaboração com a INFAIMON, um sistema de inspeção automática aplicado ao processo de injeção de plásticos das portas com recurso a visão artificial, baseado no software HALCON. O sistema de visão 3D é instalado junto às máquinas de moldagem por injeção de plástico e é acionado depois da abertura e extração da peça.
Desta forma, são captadas imagens tridimensionais do componente, permitindo a inspeção de diversos aspetos críticos, tais como pontos de injeção, ausência de material na periferia, integridade das linguetas e outros pormenores menores da peça.
O desafio
O processo de inspeção de componentes é uma das principais tarefas a automatizar, uma vez que provoca a fadiga e o desgaste dos operadores, para além de não ser suficientemente fiável se for realizado manualmente. Dado que são incorporadas tecnologias de visão artificial para realizar esta tarefa, é possível realizar o controlo de qualidade de 100% das peças para evitar rejeições e reduzir custos.
Para tal, a integração do software com o sistema de visão é fundamental e pode constituir um desafio, uma vez que é necessária uma adaptação a uma aplicação muito específica. Do ponto de vista técnico, era necessário transformar esta solução complexa num sistema easy to use, que pudesse ser utilizado por operários sem experiência prévia relacionada com visão artificial.
Por outro lado, o cliente necessitava de um sistema de visão compacto, porém potente, para poder identificar até os defeitos mais pequenos ou menos visíveis, aproveitando a 100% o alcance de resolução das câmaras. Neste sentido, os conhecimentos técnicos da equipa da Sentinel em colaboração com a INFAIMON constituíram um aspeto fundamental tanto no desenvolvimento do sistema quando no acompanhamento/recomendações prestados cliente.
A solução
Para satisfazer os requisitos desta aplicação, foi desenvolvido o software de visão Sentinel a partir do HALCON, um sistema que dispõe de todas as ferramentas e capacidades para executar determinados algoritmos e ferramentas, ligar câmaras específicas, além de ser flexível e eficaz. Este software foi integrado na câmara de que o cliente já dispunha, conseguindo assim um sistema fácil de utilizar por qualquer pessoa sem conhecimentos de programação, podendo mesmo ser adaptado a outras aplicações.
O sistema pode ser pré-programado com determinadas dimensões, padrões e formatos para, a partir destas definições, determinar se a peça está ou não em conformidade para continuar na linha de produção. Alguns dos dados obtidos dizem respeito ao contorno, às dimensões, à presença/ausência de plástico e, além disso, verifica-se também se a peça está completa ou se tem alguma porção em falta.
Este sistema completo é composto por:
- Scanner laser 3D
- Computador
- Monitor tátil
- Software Sentinel [HALCON]
O laser 3D tem capacidade para digitalizar peças com 400 mm de comprimento em menos de 5 segundos, com uma resolução de 0,08 mm. A câmara adota uma posição estática no processo baseando-se no movimento constante do braço cartesiano que retira a peça do molde e a apresenta à câmara para a realização da digitalização.
O facto de a inspeção ser realizada alguns segundos após a abertura do molde permite que a peça defeituosa seja imediatamente rejeitada e reutilizada para construir novas peças, reduzindo o desperdício. Além disso, isto permite a identificação de defeitos críticos que poderiam não ser detetados no processo manual.
O componente mais importante do sistema é o software de visão, cuja premissa consiste em simplificar o trabalho quotidiano dos técnicos que desenvolvem e instalam as soluções, como a equipa de manutenção técnica da fábrica que necessita de ajustar os parâmetros quando há alterações no processo.
O software Sentinel utiliza poderosas ferramentas de visão artificial da HALCON para a obtenção e o processamento de imagens, para a realização de comunicações com os periféricos, bem como para a realização de outras operações lógicas e aritméticas.
O desenvolvimento de uma nova solução inclui o software Sentinel desde a fase de definição até à sua implementação num ambiente industrial. As funções disponíveis na Biblioteca Halcon contribuem para este processo, uma vez que permitem testar rapidamente diferentes algoritmos e selecionar o algoritmo que soluciona o problema de forma mais eficaz.
O resultado
A implementação desta solução resultou numa melhoria considerável no processo de inspeção, alcançando:
- A redução de recusas por parte dos clientes
- A melhoria da qualidade das peças
- Uma maior segurança no chão de fábrica
- A melhoria da inspeção de pequenos defeitos que, em geral, um operador não conseguiria identificar. O que poderia resultar na devolução da totalidade do produto à fábrica.
- Saúde no trabalho
- Otimização do espaço no chão de fábrica, uma vez que as peças continuam na linha se o sistema indicar que estão em conformidade e, caso não estejam, são atrasadas. Isto significa que não permanecem paradas no mesmo sítio.
Além disso, embora este sistema tenha sido concebido para esta aplicação específica, tendo em conta os bons resultados, o mesmo será replicado noutras áreas da fábrica para diferentes inspeções.
