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Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones 

de la visión industrial

Francisco Javier Brosed Dueso

GIFMA Grupo de Ingeniería de Fabricación y Metrología Avanzada

Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrial

1. Introducción2. Fundamentos3. Sistemas4. Aplicaciones5. Conclusiones

Verificación y digitalizado 3D.Fundamentos y aplicaciones de la visión industrialIntroducción4 de junio de 2015

ÍNDICE

Introducción

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Visión Industrial

Visión humana:• Identificar objetos• Localizar posición 3D

Adquisición de la imagen

Aplicaciones:Inspección en control de calidadPrototipado rápidoNavegación autónoma en robotsManipulación de objetosMedicina...

Ventaja: automatizaciónDesventaja: dificultad de transmitir la inteligencia y habilidad humana al PC

Interpretación de la imagen

‐ Sistemas basados en cámaras‐ Pueden incorporar elementos de iluminación‐ Aumentan precisión nuevos desarrollos‐ No hay interacción física con la pieza a medir‐Muy rápidos

Fundamentos

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Modelado y calibración de las cámaras

Modelo matemático de la cámara basadoen elmodelo de cámara pin‐hole.

Fundamentos

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Modelado y calibración de las cámaras

Modelo matemático de la cámara basadoen elmodelo de cámara pin‐hole.

• Binarizado• Filtros matriciales• Transformada de Hough• Centroide

Fundamentos

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Tratamiento digital de imágenes

Fundamentos

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Reconstrucción ‐ Sistemas

Centroide en v (columna)

Centroide en v, con máscara limitada

2D (u,v)

3D (x,y,z)

Resultados de planitud

Sistemas

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• Sistemas estereométricos activos

Y

Z

X

I

M

fm O

C

Zw

Xw

Yw

Captured Image

3D point

Sistemas

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SISTEMAS ESTEREOMÉTRICOS ACTIVOS – LASER LINEAL

Medición de superficies libres.

Precisión: 6 – 20 µm (MMC),30 – 40 µm (Brazos).

Distancia del sistema al objeto medido:decenas de centímetros.

Medición de superficies libres.

Precisión: 1/25000 – 1/100000.

Distancia del sistema al objeto medido~ 1 m.

– LUZ ESTRUCTURADA

Sistemas

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• Sistemas estereométricos activos• Sistemas estereométricos pasivos

Y

Z

X

I

M

fm O

C

Zw

Xw

Yw

Captured Image

3D point

Sistemas

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SISTEMAS ESTEREOMÉTRICOS PASIVOS – FIJOS

INTRODUCCIÓN

Medición de puntos mediante marcadores.

Precisión: 1/10000 – 1/85000 (depende de la distancia).

Distancia del sistema al objeto medido: hasta 10 metros.

– MÓVILES

Sistemas

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• Sistemas estereométricos activos• Sistemas estereométricos pasivos• Sistemas monoculares

Y

Z

X

I

M

fm O

C

Zw

Xw

Yw

Captured Image

3D point

Sistemas

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SISTEMAS ESTEREOMÉTRICOS PASIVOS – MONOCULARES

Medición de puntos mediante marcadores.Precisión: 1/10000 – 1/100000 (depende de la distancia).Distancia del sistema al objeto medido: pocas decenas metros.

Aplicaciones

• Verificación de planitud• Ingeniería ortopédica• Automatización estación de taladrado• Levantamiento de terreno

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Aplicaciones – Verificación 

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Verificación 100% de planitud en intercambiadores de calor

Specularareas

Diffuseareas

Aplicaciones – Verificación 

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Verificación 100% de planitud en intercambiadores de calor

FLANGEPART

FRAME (PC)

FIXATION BRACKET

END OF PIPE

Aplicaciones – Verificación 

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Verificación 100% de planitud en intercambiadores de calor

Aplicaciones

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Verificación de planitud en intercambiadores de calor

Aplicaciones – Verificación 

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Calibración del sistema – Aplicación alineación utillajes

60 -120

60

-120

Incremento en V = 1.729píxelesIncremento en Z = 0.157mm 

Incremento en U = 7.511íxelesIncremento en X = 0.7392mm

ZX

ZX

Giro en Z (A) = 0.050ºGiro en X (C) = 0.235º

PTP_REL {A 0.05, C 0.23}

Aplicaciones – Verificación 

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Verificación de planitud en intercambiadores de calor – Luz estructurada

Aplicaciones – Digitalización

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Ingeniería Ortopédica: Digitalización de la planta del pie

Aplicaciones – Automatización

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Automatización proceso de taladrado

Aplicaciones – Automatización

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Automatización proceso de taladrado

Error<0.070mm en 1250mm

Aplicaciones – Automatización

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Automatización proceso de taladrado – Sistemas monoculares

Aplicaciones – Terreno 

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Levantamiento de terreno – Sistemas monoculares

Conclusiones

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AVANCES EN LOS SISTEMAS FOTOGRAMÉTRICOS

Avances tecnológicos:

• Sensores digitales para cámaras

• Procesadores multi‐núcleo

• Tarjetas de procesamiento gráfico (GPU)

• Objetivos de alta definición

• Iluminación LED

Algoritmos de tratamiento digital de imagen:

• Segmentación de imágenes

• Procesado automático de grandes lotes

• Reconocimiento de patrones

• Extracción de características geométricas

• Emparejamiento de imágenes

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de la visión industrial

Gracias por su atención

Francisco Javier Brosed Dueso

GIFMA Grupo de Ingeniería de Fabricación y Metrología Avanzada