FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGA

M e d i c i n d e p i e z a s m e d i a n t e v i s i n

a r t i f i c i a l c o n l a b v i e w Informe de Prctica #2

ESCUELA: Ingeniera Electrnica

CTEDRA: Instrumentacin II

DOCENTE: Ing. Pedro Coronel

ALUMNOS: Fernando Arbito

Fernando Velastegu

Septiembre 2014 - Febrero 2015

CUENCA - ECUADOR

Facultad de Ciencia y Tecnologa Escuela de Ingeniera Electrnica

Instrumentacin II

1. OBJETIVOS

Programar un Instrumento Virtual (VI) en LabVIEW que implemente las

herramientas del software de visin artificial, para adquirir imgenes a travs de

una cmara y medir dos de las dimensiones de una pieza o de una figura.

Preparar el sistema de medicin para capturar las imgenes de manera correcta

y calibrarlo para obtener las dimensiones reales del objeto a medir, mediante la

conversin de coordenadas en pixeles a coordenadas del mundo real.

Familiarizarse con los mdulos NI VAS (Vision Acquisition Software) y NI VDM

(Vision Development Module) de Labview.

2. FUNDAMENTOS TERICOS

2.2. NI Vision Development Module (VDM)

Es un mdulo diseado para desarrollar aplicaciones de visin artificial y

procesamiento de imgenes usando el entorno de desarrollo grfico de

LabVIEW, sistemas en tiempo real, lenguaje C, C++ y C# para Windows. Consta

de una gran cantidad de funciones con algoritmos de procesamiento de

imgenes incluyendo: filtros, morfologas, igualacin de patrones, imgenes en

3D, clasificacin, etc. Tambin incluye soporte IP para procesadores y FPGAs.

Tambin incluye el Vision Assistant, un entorno interactivo para generacin de

prototipos de aplicaciones de inspeccin que pueden generar cdigo listo para

ejecutar en cualquiera de los lenguajes soportados. Adems, permite

compatibilidad con el software de adquisicin NI VAS, cuyas principales

caractersticas se detallan a continuacin.

2.1. NI Vision Acquisition Software (VAS)

Es un software que nos permite: adquirir, visualizar, guardar y monitorear

imgenes desde varios tipos de cmaras, mediante sus controladores:

NI-IMAQ, para adquirir imgenes desde cmaras analgicas, digitales

paralelas, Camera Link y NI Smart Cameras (gratis)

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NI-IMAQdx, compatible con dispositivos GigE Vision, IEEE 1394, IP

(Ethernet) y dispositivos USB como: cmaras, webcams, microscopios,

escner y varios productos de imagen. (requiere licencia)

Est incluido con todo el hardware de visin y las licencias del software de

visin de LabVIEW y tambin se puede utilizar como parte de varios lenguajes

de programacin como: .NET, C, C++ y Visual Basic. Adems, es compatible con

objetivos en tiempo real y basados en Windows.

2.3. Preparacin del sistema de imgenes

Antes de capturar, analizar y procesar las imgenes que sern usadas en la

aplicacin, se debe preparar el sistema de imgenes.

La manera en que se prepara el sistema de imgenes depende del tipo y del

ambiente en que se desarrollar la medicin.

Los pasos a seguir para la preparacin del sistema de imgenes son los

siguientes:

1. Determinar las dimensiones del objeto y del lugar en donde se desarrollar la

aplicacin, tomando en cuenta las siguientes recomendaciones:

a. Asegurarse que el dispositivo de captura satisface las necesidades de

resolucin deseadas.

b. Asegurarse que el lente capture los objetos de inters con el foco

requerido.

c. Asegurarse que la iluminacin en el lugar de la aplicacin produce el

suficiente contraste entre el objeto y el fondo para su ptima localizacin.

2. Posicionar la cmara de manera que quede paralela con el objeto a

inspeccionar, con la intencin de reducir distorsin de perspectiva de la

imagen.

3. Seleccionar el dispositivo de captura ptimo para la medicin e instalar los

driver o controladores correspondientes.

En la siguiente figura se muestra el diagrama secuencial de los pasos necesarios

para la creacin de un sistema de imgenes.

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2.4. Distorsin y calibracin de la imagen

Despus de preparar el sistema de imgenes, se tiene que realizar un proceso de

calibracin.

Este proceso es necesario en el caso que los resultados de salida del sistema se

requieran en un sistema de coordenadas del mundo real en lugar de

coordenadas en pixeles.

Existen dos tipos de calibracin:

La calibracin lineal sencilla

La calibracin no lineal o de distorsin

El primer tipo de calibracin se refiere a un simple escalamiento lineal que

relaciona a un pixel con una unidad de medida real conocida.

En el segundo caso de calibracin, se toman en cuenta deformaciones causadas

por perspectivas o deformaciones provocadas por el tipo de lente usado.

Si la cmara est colocada de forma paralela al objeto que se desea inspeccionar,

la deformacin de perspectiva ser mnima, por lo que una calibracin lineal ser

ms que suficiente para lograr un buen desempeo y es la que utilizaremos para

nuestra aplicacin.

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3. HERRAMIENTAS Y MATERIALES

Computador con software LabVIEW

Mdulos NI-VAS y NI-VDM

Cmara Web-Cam interna o externa USB

Varias piezas o figuras a medir

4. PROCEDIMIENTO

En esta prctica adquiriremos una serie de imgenes a travs de la webcam integrada en el

computador porttil, donde estamos ejecutando nuestro programa de LabVIEW, para

luego procesarlas con las herramientas de la paleta Vision and Motion y obtener

informacin acerca de las dos dimensiones, largo y ancho, de un objeto o figura que

queremos medir .

4.1. Programamos el instrumento virtual tal y como se muestra en el diagrama de

bloques (Fig. 1) y en el panel frontal (Fig. 2) de la seccin Resultados de la

Prctica a continuacin.

4.2. Adecuamos la iluminacin del ambiente y calibramos la cmara de forma que su lente

se encuentre paralelo y a una distancia constante de 10 cm del objeto, para una

correcta medicin del mismo.

4.3. Ejecutamos el programa, y esperamos a que se inicie la sesin de entrada cam0 en el

IMAQdx, es decir, a que se muestre la sucesin de imgenes que se estn adquiriendo

a travs de nuestra webcam.

4.4. Colocamos el objeto o la figura dentro del rango de visin de la cmara a la distancia

especificada anteriormente y dibujamos con el mouse un rectngulo que ser nuestra

regin de inters: ROI.

4.5. Hacemos clic en el botn Medida del panel frontal para cambiar su estado binario a

false y detener la adquisicin de las imgenes, permitindonos interactuar ms

cmodamente con la pantalla del computador.

4.6. Finalmente, podemos notar que las dos dimensiones, horizontal y vertical, del objeto o

figura se mostraran sobre los bordes del objeto en milmetros.

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5. RESULTADOS DE LA PRCTICA

En la figura siguiente se muestra el Diagrama de Bloques que conforman el programa, los cuales como podemos observar, se han

configurado dentro de un lazo iterativo while-loop; esto permite al programa tomar una muestra tras otra en cada iteracin.

5.1. Diagrama de bloques:

Figura 1: Diagrama de bloques del instrumento virtual.

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5.2. Panel frontal de la aplicacin

Figura 2: Panel frontal de la aplicacin.

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Figura 3: Medicin de un cuadrado de 50 x 50 mm.

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6. CONCLUSIONES

Utilizamos las herramientas de software disponibles en la paleta Vision and

Motion de Labview para programar la adquisicin y procesamiento de

imgenes provenientes de una web-cam, lo que nos permiti conocer las

dimensiones horizontales y verticales de una pieza o figura.

Adecuamos la luminosidad del ambiente de medicin para provocar una

superficie especular, es decir, que refleje la luz con un mismo ngulo de

incidencia. De esta manera logramos obtener un contraste correcto entre la

pieza y su fondo y pudimos realizar una adquisicin correcta de la imagen.

Realizamos una calibracin lineal del sistema de medicin, basndonos

principalmente en el paralelismo de la imagen y su distancia constante con

respecto a la cmara, lo que nos permiti convertir las coordenadas de pixeles

a coordenadas del mundo real y de esta manera obtener las dimensiones

reales del objeto a medir en milmetros.

Comprendimos las funciones de algunas herramientas de los mdulos NI

Vision Acquisition Software y NI VDM Vision Development Module de

Labview, y sus principales drivers: NI-IMAQdx.

7. BIBLIOGRAFA

http://comunidad.udistrital.edu.co/jokelnice/files/2011/10/guia-vision-labview-

jonathan-cruz.pdf

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/ramirez_r_ja/capitulo4.

pdf

http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/es/nid/12892