Ir directamente al contenido

Detección automática en línea de defectos superficiales en chapa laminada lubricada mediante técnicas de visión artificial

13/01/2020

La cuestión no ofrece duda: la calidad y la fiabilidad suponen una oportunidad de liderazgo competitivo. Para empresas que procesan bobinas metálicas garantizar la calidad del producto suministrado es un requisito imprescindible. En este artículo se describen algunos aspectos de un sistema de inspección visual automático de defectos superficiales, que desarrolla Fundación CARTIF en colaboración con una empresa de Burgos para dos línea de corte, una de corte longitudinal (Figura 1) y otra de corte transversal, y que permitirá mejorar la calidad ofrecida a los clientes así como una oportunidad de exigir a los proveedores una calidad que mejore toda la cadena de valor del acero. Mediante la inspección visual tradicional es posible determinar la calidad superficial del producto, si bien, en determinadas circunstancias no es posible garantizar el 100% de la producción (altas cadencias, reflectividad natural de los metales, características de los defectos, accesibilidad a las zonas...). Por todos estos motivos, la visión artificial resulta una alternativa razonable. Las mejores condiciones para la inspección visual de chapa laminada metálica son cuando la chapa es totalmente homogénea, excepto en los defectos. Esta situación se produce durante los procesos de laminado o una vez pintada. En las líneas de corte la chapa laminada tiene cierta ondulación y generalmente tiene aplicada una película de aceite que enmascara los defectos. La detección y clasificación en línea de defectos a las velocidades de corte alcanzadas requiere de algoritmos rápidos y eficientes. En este sistema se ha estudiado y desarrollado un conjunto de algoritmos que integran diversas técnicas relacionadas con la inteligencia artificial (técnicas de thresholding y filtros de Gabor bidimensionales para la detección, que combinan análisis temporal y frecuencial, junto con redes neuronales y aprendizaje supervisado, para la clasificación).

Las empresas que procesan bobinas metálicas siguen siendo una pieza fundamental en la cadena de valor del acero. Así, estas empresas son un factor fundamental para que este material haya sido, y siga siendo, un motor económico de primera magnitud a escala internacional. A lo largo de las últimas décadas, los productos que se fabrican en base a la chapa metálica no han dejado de aumentar. Además, los clientes son cada vez más exigentes sobre la calidad de los productos. El disponer de líneas de corte de chapa con una alta fiabilidad y flexibilidad y que además garanticen la calidad del producto suministrado, son requisitos imprescindibles para cualquier empresa que se dedique a procesar bobinas metálicas.
Durante la producción se puede supervisar el proceso, midiendo una serie de variables representativas y/o examinar visualmente el producto en búsqueda de posibles defectos.
Tradicionalmente estos controles los realiza personal especializado. El sistema visual humano presenta una gran habilidad para detectar pequeños fallos y es capaz de adaptarse a la detección de defectos muy diversos. Sin embargo, la inspección completa de la producción por operadores humanos es un proceso muy costoso y con resultados no siempre satisfactorios, debido a la fatiga, a la falta de fiabilidad en la realización de tareas repetitivas y a la subjetividad humana, que provoca que un mismo producto sea clasificado de forma diferente por dos operarios distintos, o incluso por el mismo operario en momentos distintos. La visión por computador ofrece unas posibilidades enormes para abordar este tipo de problemas. La inspección visual automática es el proceso de control de calidad que, mediante técnicas de procesamiento digital de imágenes, sin necesidad de establecer contacto físico alguno, en cualquier momento y lugar, determina si un producto se desvía de las especificaciones de fabricación. Los avances tecnológicos de las últimas décadas han permitido la utilización de estas técnicas en multitud de procesos productivos, consiguiendo mejores resultados y a más altas velocidades que los obtenidos por la inspección humana.
Estos sistemas no presentan los inconvenientes de la inspección tradicional, como la fatiga o la subjetividad, por lo que les hace especialmente adecuados para el desarrollo de tareas repetitivas y continuas a altas velocidades, como las que se deben realizar en la inspección ininterrumpida de cualquier proceso de fabricación. Sin embargo, están lejos de la capacidad humana para reconocer objetos y entornos totalmente diferentes, siendo en la actualidad mínima su capacidad de adaptación a cambios en las condiciones para los que han sido diseñados. Además, las condiciones ambientales son fundamentales para unos resultados correctos.
Una de las actividades de los centros de servicio del acero se enmarca en el proceso de corte o troquelado de chapa laminada homogénea. En las líneas de corte longitudinales se obtienen bobinas estrechas partiendo de bobinas anchas suministradas por la siderurgia y en las líneas de corte transversal se obtienen trapecios y paralelepípedos (Figura 2). El mercado exige que se procesen y suministren los formatos o bobinas requeridas con la máxima calidad.
La seguridad de las instalaciones y la calidad superficial del producto final exigen comprobar en línea que las bobinas, antes del corte, no presentan defectos, y en caso de que sí existan, detectarlos y tomar las medidas adecuadas.
Fundación CARTIF en colaboración con una empresa de Burgos vienen desarrollando dos prototipos de inspección visual automático de defectos superficiales. Dichos prototipos se encuentran en dos de sus líneas de corte más representativas (una de corte longitudinal y otra de corte de trapecios). Los resultados incidirán en la reducción del coste de la chatarra anual, reducción de los costes de falta de calidad, es decir, las reclamaciones de los clientes, reducción de las horas de inspección de la calidad superficial a partir de la detección de los defectos más frecuentes e importantes; y aumento de las toneladas reclamadas al proveedor, y la detección de los defectos que vienen del proveedor o del transporte (Figura 3).
No detectar los defectos a tiempo supone incurrir en costes innecesarios al procesar lotes que después deben ser retirados. Además ciertos defectos pueden provocar daños en los útiles (Figura 4), pueden disminuir significativamente la calidad y el aspecto del producto final, provocar fallos de funcionamiento, reducción de la vida útil, etc.; con la consiguiente devolución del producto y la mala imagen generada para la empresa.
Para muchas de nuestras empresas, la visión artificial es una técnica emergente que se está empezando a considerar como una mejora para los procesos productivos1. El Área de Visión Artificial de la Fundación CARTIF, ha venido desarrollando un gran esfuerzo en la búsqueda de solución técnicas y de implantación de sistemas de inspección visual automática para la detección en línea de defectos de corte y embutición. La inspección visual automática utiliza las disciplinas de Visión e Inteligencia Artificial para controlar la calidad visual de productos industriales. Mediante técnicas de procesamiento digital de imágenes y/o reconocimiento de patrones, determina automáticamente si el producto industrial inspeccionado se desvía de las especificaciones establecidas por el fabricante o por normativa, según criterios de seguridad, funcionalidad o estética2. Esta investigación se ha venido realizando en colaboración con el Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad de Valladolid, la Agencia de Inversiones y Servicios (ADE) de Castilla y León, el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio y con empresas del sector.
Los sistemas de visión implementados se encargan de detectar y clasificar en línea, los defectos superficiales que se encuentran en la bobina de chapa laminada antes del corte de la misma. En esta comunicación se describirán la parte hardware concerniente a los componentes del sistema, y los elementos estructurales, así como las técnicas software empleadas para la detección y clasificación de los defectos.

Inspección visual de defectos en línea
La calidad superficial de la chapa laminada es primordial para los usuarios finales, ya que tiene un impacto significativo en el resultado de su operación. Defectos superficiales simples como impresiones (Figura 5) o latigazos (Figura 6) crean problemas evidentes en la operación final. Problemático es el hecho que muchas veces estos defectos no se vuelven “visibles” hasta que no se ha completado la operación. Otros defectos superficiales más complejos, como oxidaciones (Figura 7), pueden causar problemas incluso mayores. Estas superficies pueden tener un aspecto apropiado en el producto terminado, pero pueden sufrir una rápida corrosión una vez que el producto está en el mercado.

Para poder ver el contenido completo tienes que estar suscrito. El contenido completo para suscriptores incluye informes y artículos en profundidad

Inicia sesión Suscríbete

Te recomendamos

Cecimo publica un informe que demuestra el potencial de la IA en la industria de fabricación

Cecimo publica un informe que demuestra el potencial de la IA en la industria de fabricación

25/03/2024 Tecnologías Metal

Leer más sobreHaimer un socio de confianza en producción

Una nueva generación de brazos robóticos de 6 ejes que marcan la diferencia: TX2-200 de Stäubli

Una nueva generación de brazos robóticos de 6 ejes que marcan la diferencia: TX2-200 de Stäubli

21/03/2024 Tecnologías Metal

Leer más sobreHaimer un socio de confianza en producción

Automatización de nueva generación

Automatización de nueva generación

21/03/2024 Tecnologías Metal

Leer más sobreHaimer un socio de confianza en producción

Revista

IMHE Marzo 2024 Automatización y robótica, Mercados Energía

Ver la revista

Lo más leído

Innovalia Metrology presentará en Metromeet metrología para una fabricación de cero defectos

Metal Noticias

Leer más sobre Innovalia Metrology presentará en Metromeet metrología para una fabricación de cero defectos

José Manuel Orcasitas, nuevo Presidente de Cidetec

Metal Noticias

Leer más sobre José Manuel Orcasitas, nuevo Presidente de Cidetec

Metrol Springs, nueva incorporación a la familia de normalizados de Daunert

Metal Noticias

Leer más sobre Metrol Springs, nueva incorporación a la familia de normalizados de Daunert

Bystronic y Kurago se convierten en socios en la innovación

Metal Noticias

Leer más sobre Bystronic y Kurago se convierten en socios en la innovación

Diez meses antes del debut de BIMU, ya hay más de 460 empresas expositoras

Metal Noticias

Leer más sobre Diez meses antes del debut de BIMU, ya hay más de 460 empresas expositoras

Customización de cookies

Cookies Analytics

Este sitio web utiliza cookies de terceros para cuantificar el número de usuarios y así realizar la medición y análisis estadístico de la utilización que hacen los usuarios del servicio ofertado. Para ello se analiza su navegación en nuestra página web con el fin de mejorar la oferta de productos o servicios que le ofrecemos por medio de la cookie Google Anlytics

Cookies para compartir en redes sociales

Usamos algunos complementos para compartir en redes sociales, para permitirle compartir ciertas páginas de nuestro sitio web en las redes sociales. Estos complementos colocan cookies para que pueda ver correctamente cuántas veces se ha compartido una página.