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

200

400

600

800

1000

1200

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

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117

Imagen

Are

a impuras

puras

Umbral de comparación en análisis de Umbral de comparación en análisis de centralcentral

Area Central

0

10

20

30

40

50

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117

Imagen

Are

a impuras

puras

Umbral de comparación en análisis de Umbral de comparación en análisis de superiorsuperior

Area Superior

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

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

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

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….