Visión 3D de infinitas posibilidades

Una plataforma estándar para manejar tareas muy diversas en lugar de múltiples dispositivos altamente especializados: la nueva serie de sensores SmartRunner Explorer 3D de Pepperl+Fuchs ofrece una solución estándar fácil de integrar para la tecnología de sensores de visión. Usando los procedimientos de medición de visión estéreo y de tiempo de vuelo, los dispositivos capturan una amplia gama de datos. Pueden crear nuevas posibilidades y están disponibles para una amplia gama de aplicaciones. El formato de la carcasa es el mismo para ambas versiones y están equipadas con software de aplicación y salida de datos estándar.

Los sensores de visión convencionales suelen estar especializados para un tipo específico de tarea. Sus características de diseño los limitan a este campo de aplicación y, a menudo, a la visión estrictamente 2D. Naturalmente, carecen de la información de profundidad del eje z. Pueden registrar si todos los compartimentos de una caja de bebidas están llenos de botellas, pero no si las botellas correctas están en la caja, en función de la altura. También tienen límites físicos cuando se usan para controlar vehículos de guiado automático.

Por el contrario, un sensor 3D puede proporcionar información mucho más completa en un solo paso y responder preguntas como si las tapas de rosca están colocadas correctamente y qué obstáculos deben evitarse. A medida que los procesos de producción y logística se automatizan, se necesita cada vez más información en 2D y 3D para capturar situaciones dinámicas en tiempo real. Por lo tanto, a menudo se imponen muchas demandas diferentes a los sensores de visión dentro de una sola operación. Responder a esto con una variedad igual de dispositivos hace que el sistema sea mucho más costoso y complejo. Una plataforma de sensor estándar ofrece un potencial de ahorro considerable.

Software intuitivo

La serie SmartRunner Explorer 3D permite a los usuarios aprovechar este potencial. Incluye sensores de datos sin procesar precalibrados que están disponibles con dos procedimientos de medición diferentes. El dispositivo de visión estéreo está diseñado para la detección de rango cercano en 3D, mientras que la versión de tiempo de vuelo (ToF) puede monitorear un rango de hasta diez metros.

Los sensores de la serie SmartRunner Explorer 3D utilizan la misma estructura de datos estandarizada y el software de aplicación estándar y gratuito ViSolution. Este software ofrece una guía de usuario para ambas versiones de dispositivos en la misma interfaz. Permite una puesta en marcha y una parametrización intuitivas utilizando datos en tiempo real. Los intercambios de dispositivos siguen el principio plug-and-play: no se requiere recalibración.

Con solo unos clics, se visualizan los datos 2D y 3D. La integración se realiza sin esfuerzo mediante la duplicación de configuraciones. Las especificaciones del primer dispositivo se pueden aplicar a otros sensores en ambas versiones y para diferentes campos de aplicación. Las transferencias de datos rápidas son posibles con la interfaz Gigabit Ethernet integrada. Ambas versiones están contenidas en la misma carcasa de aluminio estándar. No solo protege la tecnología del sensor a través de su alta estabilidad, sino que también disipa eficientemente el calor de funcionamiento, evitando así efectos de temperatura no deseados. Una regla y unos orificios de alineación en la carcasa facilitan el montaje.

Visión estéreo

El dispositivo de visión en estéreo funciona con dos cámaras de 1,4 megapíxeles que toman fotografías del mismo objeto a una distancia conocida entre sí. Las dos imágenes tomadas desde diferentes ángulos de visión se buscan para que coincidan las características de la imagen. La distancia entre las características de la imagen se puede calcular como una disparidad en función de sus posiciones en las dos imágenes capturadas y, a partir de esto, se puede calcular la distancia del objeto correspondiente a la característica de la imagen utilizando la distancia entre las dos cámaras.

La imagen de la nube de puntos 3D proporciona la base para la representación detallada del objeto detectado. Los datos de medición se preprocesan directamente en la FPGA integrada. Con la información de profundidad optimizada en la dirección z, este sensor puede abrir nuevas áreas de aplicación que antes eran inaccesibles con dispositivos convencionales en este segmento de mercado.

A 1000 milímetros, el rango de detección del sensor está optimizado para aplicaciones de inspección. El rango de detección mide 400 x 350 milímetros a una distancia de 600 milímetros y 550 x 500 milímetros a una distancia de 900 milímetros. Su función se puede adaptar a diferentes tareas. Esto incluye medir el volumen de masas amorfas e inspeccionar o contar objetos definidos, por ejemplo, cuando se miden objetos en cintas transportadoras.

Además del control de cajas de bebidas incluyendo los tapones de rosca, el envasado de plátanos ofrece un claro ejemplo del uso del sensor de visión en estéreo. El objetivo aquí es aprovechar al máximo la capacidad de la caja sin que nada sobresalga: una sola fruta dañada puede pudrir todo el contenido de la caja. Con su capacidad de captura 3D, el dispositivo SmartRunner Explorer 3D previene este problema de manera fiable.

Procedimiento de tiempo de vuelo (ToF)

La versión del sensor que utiliza el procedimiento de tiempo de vuelo (ToF) viene con una cámara. Su resolución VGA es de 640 x 480 píxeles y alcanza una alta tasa de medición de 30 hercios. Con estos principios técnicos, el dispositivo cubre un amplio rango de medición y permite tiempos de reacción cortos, por ejemplo, al controlar sistemas de vehículos de guiado automático.

Con su iluminación DuraBeam, el sensor emite una luz infrarroja con una longitud de onda de 940 nanómetros. En este rango espectral, la detección es particularmente insensible a la luz ambiental, incluso en áreas al aire libre. Por lo tanto, el sensor funciona con la misma fiabilidad en interiores y exteriores. La medición de cuatro fases optimiza la señal de información y los resultados de la medición.

El procesamiento de la señal se basa en lo que se conoce como imagen Z, que es similar a la imagen 2D del sensor de visión en estéreo. También se mide la distancia al objeto. Los resultados se fusionan en forma de una imagen de profundidad y un mapa de altura con información 2D en las direcciones x e y. Aquí también se crea una imagen detallada de nube de puntos en 3D. Los datos se pueden utilizar para controlar unidades autónomas como los sistemas de vehículos de guiado automático (AGV) y para posicionar brazos robóticos. Por ejemplo, el sensor detecta los obstáculos y las posibilidades de evitarlos, el estado de la carga del palé controlado y los huecos en la base del palé.

En resumen, juntas, las dos versiones de dispositivos de la serie SmartRunner Explorer 3D cubren prácticamente todas las aplicaciones 3D para sensores de visión. La plataforma estándar minimiza el esfuerzo de integración, mientras que el incluido software ViSolution permite una parametrización y un uso intuitivos.

  Resumen

• Sensor de datos sin procesar configurable individualmente con tecnología de visión estéreo o tecnología de tiempo de vuelo
• Resultados de medición de alta precisión que se pueden mostrar en forma de imágenes 2D e imágenes de nube de puntos 3D
• Chip de alta resolución para obtener datos 3D más detallados
• La carcasa de aluminio resistente (IP65) compensa las fluctuaciones de temperatura

  
  

Pepperl+Fuchs

www.pepperl-fuchs.com/spain/es/21.htm

Este artículo aparece publicado en el nº 542 de Automática e Instrumentación págs. 20 a 21.