Revisión de la visión artificial 3D y sus aplicaciones en la edad de Industria 4.0

3D Machine Vision

Con la innovación tecnológica a un ritmo más rápido que nunca, muchas tecnologías que antes eran costosas se están abaratando considerablemente. Y en ninguna parte es esto más cierto que en el campo de la visión artificial 3D. Aunque la visión artificial no es un nuevo desarrollo tecnológico, la aparición de cámaras y sensores de imágenes 3D más baratos ha sido recientemente el catalizador de una gran cantidad de nuevas aplicaciones para esta tecnología. La mayoría de los sistemas de visión artificial utilizaban tradicionalmente imágenes 2D para identificar la posición de un producto en una cinta transportadora, por ejemplo. Sin embargo, una de las mayores caídas de hoyo al usar dos dimensiones x e y, es que, en este ejemplo, sería necesario conocer el tamaño y la forma de los productos para que el sistema funcione. El uso de tres dimensiones permite a los sistemas de visión artificial extrapolar posiciones en la x, y, y z. Es por razones como el ejemplo anterior que los sistemas de visión artificial 3D están empezando a ser aplicados en una variedad de roles diferentes.

En este artículo, vamos a echar un vistazo a lo que es la visión artificial 3D y cómo funciona, así como a las diferentes aplicaciones que tienen estos sistemas de visión artificial. Para comprender las ventajas de utilizar la visión artificial 3D en las aplicaciones enumeradas un poco más abajo, analizaremos las diferentes formas en que se logra la visión artificial 3D y cómo estos diversos métodos afectan a las aplicaciones para las que el sistema es más adecuado. Como veremos, muchas de las aplicaciones de la visión artificial pueden ser muy diferentes entre sí, y muchas de ellas a menudo no son particularmente obvias en la primera consideración. Sin embargo, podemos estar bastante seguros de que, a medida que desarrollemos la visión artificial y que se hagan evidentes más aplicaciones para la tecnología, estos sistemas comenzarán a aparecer cada vez más en nuestras vidas cotidianas.

 

¿Qué es la visión 3D?

¿Qué es la visión artificial 3D? ¿Y cómo funciona exactamente? La visión artificial 3D puede definirse a grandes rasgos como tecnologías que permiten la medición tridimensional o la inspección de objetos o superficies en 3D. Esto se logra de diferentes maneras:

Perfiles por láser: El perfilado láser es una de las técnicas de imagenología 3D más populares. El objeto que se está midiendo se mueve a través de un rayo láser a medida que una cámara posicionada en un ángulo conocido registra el perfil cambiante del láser a medida que el objeto se mueve a través de él. Esta configuración es particularmente popular en las plantas de producción de las fábricas o líneas de embalaje, ya que depende del movimiento del objeto en relación con el láser, lo que significa que es muy adecuado para productos en cintas transportadoras.

Imágenes estereoscópicas: Otra técnica popular de imágenes 3D es la imagen estereoscópica, en la que se utilizan dos cámaras para grabar imágenes 2D de un objeto que luego se pueden triangular y convertir en una imagen 3D. Al igual que el perfilado por láser, estas técnicas también permiten el movimiento de objetos durante la medición y el registro. El uso de un patrón de iluminación estático aleatorio también puede dar una textura arbitraria a superficies planas y objetos que no tienen bordes naturales, lo que muchos algoritmos de reconstrucción estéreo necesitan.

Proyección de Fringe: En la proyección de franjas, se proyecta un patrón de franjas sobre toda la superficie que se va a medir. La imagen es grabada por una cámara situada perpendicularmente al objeto que se está midiendo. La nube de puntos creada es capaz de dar una resolución de altura de hasta dos órdenes de magnitud superior a la que un método de perfilado láser es capaz de proporcionar. La proyección de franjas también es más escalable con un área de medición que va de un milímetro a más de un metro.

Tiempo de Vuelo: El método de tiempo de vuelo mide el tiempo que tarda un pulso de luz en llegar al objeto que se está midiendo y luego regresar. El tiempo necesario para medir cada punto de la imagen variará en función del tamaño y la profundidad del objeto y, por lo tanto, cada punto proporcionará esta información a medida que se vayan midiendo.

 

Aplicaciones de la visión 3D

Ahora que hemos analizado las distintas formas en que se calculan las imágenes 3D, podemos empezar a analizar las distintas aplicaciones de la visión artificial 3D en diferentes funciones e industrias. Como se mencionó anteriormente, la visión artificial no es un concepto nuevo y se ha establecido como una tecnología esencial para la era moderna. En los últimos años, sin embargo, el avance tecnológico y el abaratamiento de los sistemas de imágenes 3D ha significado una mayor adopción y desarrollo de la visión artificial 3D y con ello ha llegado la implementación de estos sistemas en muchas industrias en una variedad de funciones. Ahora echemos un vistazo a algunas de esas aplicaciones.

Guiado y automatización robótica: Una de las aplicaciones más obvias de la visión artificial 3D es la guía robótica y la automatización. Los fabricantes de automóviles, por ejemplo, utilizan ejércitos de brazos robóticos automatizados para construir sus piezas y vehículos. Una imagen tridimensional permite a estos robots realizar con cada vez mayor precisión y manejar con precisión los cálculos de fabricación y los movimientos cuando se trata de construir piezas o vehículos. Por lo general, estos robots están sellados lejos de los trabajadores humanos debido a los procedimientos de salud y seguridad, sin embargo, los sistemas de visión artificial en 3D podrían permitir a los robots detectar la presencia humana y calcular los movimientos más seguros a su alrededor.

Control de calidad e inspección: El control de calidad (QC) y la inspección es otra aplicación del aprendizaje de máquinas 3D que muchas organizaciones están aprovechando. Las máquinas equipadas con sistemas de visión son capaces de identificar anomalías o defectos en productos u objetos y marcarlos como no conformes a ciertas especificaciones de garantía de calidad. La visión artificial 3D también podría aplicarse a los vehículos y ayudar a impulsar los esfuerzos de mantenimiento predictivo. Un buen ejemplo de visión artificial 3D que se utiliza para la inspección y el control de calidad sería el de una universidad en Bélgica, donde se desarrolló un sistema de visión artificial 3D que se utilizó para detectar defectos en las manzanas cosechadas.

Mapeo: El mapeo 3D se utiliza en una variedad de industrias diferentes. Desde la construcción y la fabricación hasta la geología y la astronomía, la cartografía en 3D nos está ayudando no sólo a construir mejores hogares y productos, sino también a descubrir los secretos de nuestros océanos no cartografiados y de los vecinos celestiales que ambos tenemos y que no hemos visitado. En la actualidad, la cartografía 3D se utiliza principalmente para ayudar a los sistemas de automatización y gestión de máquinas a recopilar información espacial y de profundidad sobre un área u objeto, sin embargo, en el futuro podría ser utilizada por robots autónomos para cartografiar terrenos o espacios inexplorados que luego podrían convertirse en un mapa 3D muy detallado para los exploradores humanos.

 

Estos son algunos ejemplos de cómo se está utilizando actualmente la tecnología de visión artificial 3D, así como algunas posibles aplicaciones futuras. Lo que vale la pena destacar sobre el crecimiento de la visión 3D es que no ha sido una rápida explosión de innovación lo que ha causado estos desarrollos más recientes, sino más bien, el avance de la tecnología con el paso del tiempo proporcionando nuevas oportunidades y aplicaciones para su uso a medida que estas tecnologías maduran y se perfeccionan. Con la aparición de la Internet de las Cosas (IoT) y el lento pero constante progreso de la inteligencia artificial (IA) para hacer realidad otras innovaciones tecnológicas como los coches sin conductor, podemos estar bastante seguros de que la visión artificial en 3D está todavía en su infancia. Sin embargo, sólo podemos adivinar qué factores y entornos determinarán el futuro desarrollo de la visión artificial 3D, pero parece probable, dado el aumento previsto de la interactividad hombre-máquina, que vayamos a utilizar estos sistemas en el futuro.

Revisión de la visión artificial 3D y sus aplicaciones en la edad de Industria 4.0 was last modified: agosto 28th, 2017 by Rick Spencer