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Control de calidad de tolerancia geométrica con procesamiento de imágenes de bridas
para tanque de gas automotriz de una empresa mecánica
Baldeón Canchán, Alexander Vargas Sánchez, Eddy
Seminario de Tesis I
21 de Julio del 2007
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Tesistas
Alexander Baldeón CanchánIngeniería de Sistemas, UNI, 9º Ciclo, [email protected]
Eddy Vargas SanchezIngeniería de Sistemas, UNI, 9º Ciclo, [email protected]
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PROPUESTA
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Título
“Control de calidad de tolerancia geométrica con procesamiento de
imágenes de bridas para tanque de gas automotriz de una empresa mecánica”
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Resumen
Mediante el presente proyecto de tesis: CONTROL DE CALIDAD DE TOLERANCIA GEOMÉTRICA CON PROCESAMIENTO DE IMÁGENES DE BRIDAS PARA TANQUE DE GAS AUTOMOTRIZ DE EMPRESA MECÁNICA se haría una búsqueda exhaustiva de las técnicas de procesamiento de imágenes que más contribuyan al objetivo planteado: Determinar si una BRIDA cumple con los estándares de tolerancia geométrica. Los problemas a los que nos enfrentaremos son: las variadas características que pueden tener las fotografías de acuerdo a la iluminación, tiempo, etc. Pero a su vez se cuenta con la ventaja que se puede acondicionar el medio de tal manera que se reduce
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Introducción
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Introducción
Actualmente existen normas de seguridad para los carros que utilizan gas licuado de petróleo en cuanto a sus bridas que son sondadas a su tanque de gas automotriz. Estas bridas tienen en una de sus caras 6 huecos perforados con un torno de la empresa de 3 milímetros de diámetro c/u (ver figura 1), y estos deben aproximarse a formar un hexágono regular cumpliendo una tolerancia geométrica designada por AMSE (American Society Of Mechanical Engineers), que obliga a las empresas a no emitir bridas falladas que podrían causar desde un estallido hasta la explosión del tanque del carro que la utiliza.
Actualmente se utiliza un control manual y debido a que se producen diariamente 80 bridas, es imposible que se pueda controlar el 100 % de las piezas. Una persona de la empresa se encarga de seleccionar en promedio 8 bridas dudosas por día y éstas son analizadas por esta persona con un calibrador.
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Justificación del Problema
La posibilidad de emisión de bridas falladas al mercado es un peligro tanto para el consumidor como para la empresa. Actualmente sólo son revisadas un 10% de las bridas y esta revisión es manual haciendo uso de un calibrador “Pie de rey”.
El poder automatizar este proceso pretende lograr un 100% de seguridad que la brida emitida cumple el control de calidad de tolerancia geométrica reduciendo así la probabilidad que se emita una pieza fallada que será calculada en la tesis.
Permite además reducir costos de personal en una cantidad que será calculada posteriormente la presente tesis.
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Formulación del problema
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Planteamiento del problema
Problema Principal:
El problema que se va a resolver en esta investigación es el error que produce el calculo manual con el calibrador, Pretendemos reducir el error de bridas emitidas al mercado a 0.5% (del total de bridas producidas).
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Planteamiento del problema
Problemas Secundarios:
Encontrar el medio eficaz que le permita determinar el estado de una BRIDA al finalizar el proceso de producción como medio de control de calidad de tolerancia geométrica.
El tiempo que se invierte en realizar la tarea de revisar una pieza es en promedio 10 minutos, fuentes recogidas de los mismos trabajadores, tiempo en el cual el trabajador deja de realizar otras tareas.
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Objetivo de la investigación
Objetivo General Demostrar que se puede determinar si
una brida cumple o no el control de calidad de tolerancia geométrica usando herramientas de procesamiento de imágenes.
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Objetivo de la investigación
Objetivos específicos Encontrar la técnica más apropiada para
reducir la luminosidad de las fotos a cualquier hora del día y en cualquier estación del año.
Encontrar la técnica de procesamiento de imágenes más apropiada para realizar la tarea, permitiendo aislar de la foto la ubicación de los 6 orificios.
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Antecedentes
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Antecedentes
Mauritius A. R. Schmidtler (1999),.Automatic document separation”desarrolla un procedimiento para la segmentación de imágenes.
Rafael González (2002) ”Procesamiento de imágenes Digitales” trata Desarrollan procedimientos para el tratamiento de imágenes.
Marcos Faúndez Zanuy(2002), ”Tratamiento Digital de voz e Imagen”Desarrollan procedimientos para el tratamiento de imágenes.
William K. Pratt (2001)”Digital Image Processing” Desarrollan procedimientos para el tratamiento de imágenes.
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Metodología de la Investigación
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Tipo de Investigación
Tipo de Diseño
El tipo de investigación será experimental - correlacional ya que será llevada cabo mediante la exploración de varias de las técnicas del procesamiento de imágenes, hasta determinar cual de ellas me ayuda realmente a realizar un conteo efectivo del número de Brigas no útiles. Este modelo obtenido será probado en fotografías tomadas a diversas Brigas.
Para la presente investigación se está considerando un diseño de tipo experimental principalmente debido a que las variables propias del estudio no están definidas y es posible alterarlas para la realización de esta investigación.
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Diseño De La Investigación
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Objeto de la Investigación
Las fotografías tomadas a las bridas, desde una altura definida, a condiciones aisladas del medio ambiente (clima, estación del año, etc.) y con una cámara de alta resolución.
Población y Muestra
La población está dada por las fotografías tomadas a las Bridas, dado que existe un considerable número de estos se tomará como una población infinita. Las fotografías de las Bridas deberán ser tomadas desde una altura ya establecida, y teniendo en cuenta que no afecten factores externos de luz, así mismo se deberá tener en cuenta la resolución de las fotografías tratando de ser la mayor posible. Se efectuaran:
1.- Brida: Una toma bajo un ambiente totalmente aislado de los factores climáticos.2.- Toma: Fotografía de resolución: 400 x 300 píxeles.
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Asignando valores
N Muy grande
p 0,05
d 0.03
Z(95%) 1,96
Se debe tener en cuenta que “N” es aproximadamente igual a “N-1”, cuando su valor es mayor
a 3000.Tamaño Muestral = 194.7 ≈ 195
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Variables independientes y dependientes
Técnica: Manual
Técnica: Procesamiento de Imágenes
B/N COLOR
Tamaño I Tamaño II Tamaño I Tamaño II
Resolución
I
Resolución
II
Resolución
III
Resolución
I
Resolución
II
Resolución
III
Resolución
I
Resolución
II
Resolución
III
Resolución
I
Resolución
II
Resolución
III
Brigas Útiles
Brigas no Útiles
Cálculo Real (A)Cálculo por Método conocido (B)
Cálculo por Método Procesamiento de Imágenes ( C )
Diferencia de Métodos (A-C)
Tabla de variables Independientes
Tabla para variables Dependientes.
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Instrumentos de Medición
A) Instrumentos para las Variables Independientes
El instrumento de las variables independientes para la investigación es el registro manual de los valores observados en los experimentos, después haber efectuado una manipulación intencional de estas variables. La calidad de la imagen a ser procesada, según el número de píxeles/cm2.
B) Instrumentos para las Variables Dependientes
Se diseña una tabla comparativa para determinar el error de los métodos desarrollados con el valor real, y así medir el grado de eficiencia del método.
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Diseño del experimento
En esta etapa se utilizara una tabla para poder medir la eficiencia del método que se desarrollara, anotando los valores experimentales de una determinada muestra. La muestra de la tabla de variables independientes será procesada por el método seleccionado el cual será comparado en la tabla de variables dependientes para ver su rendimiento o su grado de eficiencia.
Hipótesis
El error de mercado generado con el software es menor al error de mercado con el calculo manual.
Se puede obtener un algoritmo lo suficientemente eficaz que permita calcular la correcta posición de los agujeros de una Brida, con un alto nivel de precisión haciendo uso de las técnicas de procesamiento deimágenes.
En la actualidad el procesamiento de imágenes es la técnica ideal para resolver este tipo de problemas en cuanto a costo-eficiencia
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Modelo de Solución
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Planificación
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Cronograma de Trabajo
Fuentes de Financiamiento
Inversión de los integrantes de Tesis.
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Presupuesto de la investigación
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Marco Teórico
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Marco Teórico conceptual
El proceso de producción se inicia al recibir el material en bruto. Al final del proceso de producción debe quedar como se muestra:
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El último proceso es el de interés y consiste en la medición, marcado y perforación de las piezas como se muestra a continuación:
Marco Teórico conceptual
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DESCRIPCION DE PROCESO CLAVE DE INTERÉS Taladrar la pieza en el taladro vertical y pasar macho Se realizara el marcado de puntos para realizar los agujeros, con la ayuda
de una plantilla de acero templado.
Marco Teórico conceptual
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1.- Número de BRIDAS producidas 80.
1.- El tiempo de producción depende en relación directa del número de BRIDAS a producir, el la producción de 80 Bridas toma un día.
2.- El porcentaje de reproceso es el 4% (Fuente Anexo 3).
Diagrama de flujo del procesoINICIO
MONTAR LA PIEZA EN LA MACHINA CON
LA AYUDA DE UN TORNILLO
MONTAR EL CONJUNTO EN EL TALADRO
TALADRAR LOS 6 AGUJEROS A UNA PROFUNDIDAD DE
2 mm
DESMONTAR LA PIEZA Y LLEVARLA
AL TALADRO DE PRECISIÓN CON
TOPE
TALADRAR A UNA PROFUNDIDAD DE
15mm
DETENER EL PROCESO Y VERIFICAR
DIMENSIONES
¿DIMENSIONES CORRECTAS?
CORREGIR DIMENSIONES
FIN
PASAR MACHO PREVIO
ENGRASADO
PIEZA LISTA
NO
SI
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PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMÁGENES
El procesamiento digital de imágenes es el conjunto de técnicas que se aplican a las imágenes digitales con el objetivo de mejorar la calidad ó facilitar la búsqueda de información.
El procesamiento de imágenes digitales, en términos generales, envuelve al reconocimiento de imágenes 2D, 3D y secuencias de imágenes, análisis, manipulación, transmisión y otras áreas relacionadas. Partes cubiertas por este área son: transformaciones de intensidad y filtros espaciales, procesamiento en el dominio de la frecuencia, restauración de imágenes, procesamiento del color, ondículas, compresión
de im´agenes digitales ,procesamiento morfológico, segmentación, representación y descripción, reconocimiento de formas y objetos, interpretación.
Las operaciones que se pueden realizar con imágenes se dividen en: Operaciones de punto Operaciones de entorno Operaciones con dos o más imágenes
Marco Teórico instrumental
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El objeto de estudio es de la siguiente manera:
La medida que se tiene que cuidar y de la que
se encargará la computadora y la cámara digital
son, las distancias entre los centros de los
agujeros y las distancias entre círculos opuestos.
Análisis del objeto de estudio
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Usando como herramienta los toolboxes del MATLAB de adquisición y procesamiento de imágenes usaremos archivos de imágenes y por medio de un programa de cálculo y desarrollado en programación de Matlab en una computadora para calcular las distancias entre los centros de los 6 orificios y verificar que pertenezcan a un hexágono, además verificar la distancia entre centros de orificios opuestos sea 63.5mm y la distancia entre centros contiguos sea 31.75mm.
La tolerancia de la distancia de orificios opuestos es 0.2mm y de orificios contiguos es 0.1mm, esto quiere decir que el rango permitido para esta última medida es: [31.65 ; 31.85]
Análisis del objeto de estudio
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Errores
Análisis del objeto de estudio
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Error de mercado: En el siguiente cuadro se muestra el número de Bridas erradas devueltas
por los distintos consumidores que utilizan diversas técnicas entre las que predomina un método manual similar al usado por la empresa
Análisis del objeto de estudio
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Tabla de errores de mercado
Análisis del objeto de estudio
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Grafica de errores de mercado
Análisis del objeto de estudio
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Error de producción En la actualidad no se lleva una contabilidad precisa, de todas las unidades
producidas sino simplemente de una muestra, que es tomada de manera aleatoria, la cual consiste en escoger la 2da y 9na Brida de un grupo ordenado de 10 Bridas.
Análisis del objeto de estudio
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Tabla de errores de producción
Análisis del objeto de estudio
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Grafica de errores de producción
Análisis del objeto de estudio
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Conclusiones
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Conclusiones
Los objetivos de este trabajo son factibles, ya que la utilidad de las funciones del Matlab está ampliamente demostradas y aplicadas en una serie de sólidos geométricos.
La manipulación de piezas mecánicas son delicadas, por lo que se puede alterar su geometría, motivo por la cual se recurre al procesamiento de imágenes por medio de las funciones de Matlab.
Se debe difundir mías las capacidades del Matlab, ya que es sólo conocido para realizar cálculos y operaciones matemáticas, cuando
Las técnicas de procesamiento de imágenes se han venido aplicando exitosamente en diferentes áreas tales como medicina, geología, geografía, identificación de patrones, biometría, etc. actualmente, se está intensificando su uso debido a que se tiene cada vez recursos computacionales más potentes, que hacen posible que los algoritmos de procesamiento de imágenes puedan ser ejecutados en menores tiempos y con menos dinero.
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Recomendaciones
Se debe tener en cuenta factores Ambientales al momento de la captura de imágenes, por lo que se recomienda el aislamiento total de factores de este Tipo.
Con el avance de la tecnología se puede encontrar instrumentos con mayor significancia, como es el caso de cámaras digitales, y versiones de software usados, por lo que recomienda una continua revisión de la resolución de cámaras existentes en el mercado y la revisión de funcionalidades relacionados al tema por parte de los software.