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9 Settembre 2022

LE QUATTRO FUNZIONI PRINCIPALI DEI SISTEMI DI VISIONE ARTIFICIALE

Con Visione Artificiale si intende la tecnologia che simula il comportamento di un operatore umano, nelle funzioni della vista e dell’interpretazione della scena, al fine di compiere in modo automatico operazioni di controllo o automazione industriale.

La Visione Artificiale si realizza utilizzando in modo opportuno una serie di dispositivi elettro-ottici e meccanici per svolgere generalmente le seguenti fasi:

  • Generazione dell’informazione, che consiste nel caratterizzare fisicamente in modo visivo ciò che interessa il controllo in oggetto
  • Acquisizione delle immagini, cioè trasferire l’informazione grafica in una serie di punti digitalizzati sul computer
  • Elaborazione delle immagini, che è la fase di estrazione delle caratteristiche interessanti il controllo e la loro valutazione quantitativa
  • Interpretazione automatica dei risultati, che attraverso una serie di criteri di scelta e di controllo, devono arrivare ad un risultato univoco ed automatico

Azione conseguenza del risultato, come ad esempio lo scarto o declassificazione dei pezzi giudicati difettosi, la guida di un robot, la scelta di diverse operazioni produttive, il fermo della macchina o linea di produzione

La visiona artificiale, per essere considerata tale, deve portare in modo autonoma a compiere una operazione automatica.

In funzione dei risultati estratti, eventualmente sottoposti a giudizio o classificazione, il sistema di visione deve compiere in modo autonomo, cioè non direttamente assistito da personale umano, operazioni variabili in funzione del risultato, come ad esempio lo scarto o declassificazione del pezzo esaminato, oppure la guida di un robot collegato al sistema di visione.

A questo punto possiamo più facilmente definire le quattro funzioni più importanti che i sistemi di visione artificiale possono  svolgere in ogni impianto produttivo. 

1) Messa a punto della produzione

sistemi di visione sono potenti strumenti di diagnosi, sempre in linea con la produzione e sempre funzionanti, che permettono di misurare in modo oggettivo le caratteristiche dei prodotti e le prestazioni della linea di produzione.

Proprio questa serie di informazioni consente di comprendere la funzionalità della linea di produzione, ma soprattutto permette di verificare immediatamente, in tempo reale, il risultato delle variazioni al processo produttivo, consentendo di valutare l’efficacia della variazione, valutare la migliore tra diverse soluzioni e quindi di ottenere rapidamente informazioni sulla migliore strada da seguire.

E’ anche possibile valutare rapidamente l’effetto che altre variazioni esterne (ad esempio un incremento della velocità della linea, oppure il cambio di un fornitore di materie prime) hanno sulle caratteristiche del prodotto.

Ciò porta in modo efficacie ed efficiente al miglioramento della produzione, e quindi alla messa a punto ottimale dell’impianto.

Funzioni principali di un impianto di visione artificiale

2) Ispezione del prodotto al 100% durante la normale produzione

Durante il normale funzionamento degli impianti produttivi, il sistema di visione è un controllore efficacie ed instancabile, che provvede alla verifica di tutti i pezzi o di tutta la produzione continua, ed assicura che nessuna parte di questa produzione sia non conforme alle specifiche prestabilite (e verificate nella fase di messa a punto del sistema di controllo), entro limiti di errore molto più bassi di una organizzazione di ispezione prodotti effettuata da operatori umani.

E’ ormai ampiamente verificato che, mentre le capacità di ispezione di operatori umani addestrati sono in genere più elevate di un sistema automatico, ciò è valido solo come prestazioni di punta, mentre nulla è garantito rispetto alle prestazioni minime, infatti l’operatore umano può avere naturali cali di attenzione che possono provocare sviste a volte incomprensibili. Un sistema automatico invece, una volta settato e verificato, garantisce queste prestazioni minime e non ha cali di attenzione.

3) Completa documentazione dei risultati e del funzionamento

sistemi automatici, soprattutto se gestiti da computer veri e propri, consentono di mantenere traccia dei risultati del controllo, a volte fino all’immagine di ogni singolo prodotto, per una completa rintracciabilità e documentabilità della qualità prodotta su ogni singolo pezzo, della completezza di un assieme o confezione multipla ecc.

I sistemi automatici consentono inoltre di legare i controlli effettuati alle condizioni e regole di controllo utilizzate, ad esempio al file dei parametri e criteri di accettazione, così come agli operatori intervenuti sul sistema ed a tutti gli eventi occorsi sul sistema, attraverso un vero e proprio giornale di bordo che registra tutti questi eventi.

Il livello di dettagli della documentazione e le regole di accesso al sistema ed alla documentazione, consentono di realizzare sistemi conformi alle severe norme internazionali imposte per numerose produzioni, come ad esempio nel settore farmaceutico.

Le funzioni principali di un sistema di visione artificiale automatico
Sistema automatico di visione artificiale

4) Conduzione ottimale dell’impianto

I sistemi automatici controllano la produzione direttamente sulle linee subito dopo la produzione stessa, in caso di problemi produttivi (un disallineamento, una rottura utensile, condizioni termiche anomale ecc.) viene subito individuato il problema e, se ripetitivo (entro parametri prefissati) si può dare un allarme precoce, avvisare i responsabili di produzione o fermare immediatamente la linea, evitando di continuare a produrre pezzi di scarto.

Nelle organizzazioni produttive tradizionali, dove spesso il collaudo manuale viene fatto in appositi reparti in momenti successivi (a volte ad esempio il giorno dopo), quando si verifica l’esistenza del problema possono essere stati prodotti un numero elevatissimo di pezzi o di produzione, con danni economici ingenti.

L’intervento immediato è quindi fondamentale per ridurre i pezzi di scarto e per limitare i fermi macchina.

I sistemi automatici inoltre consentono di mantenere sempre in linea indicazioni statistiche sull’andamento della produzione, sia in termini quantitativi che qualitativi, così che il conduttore dell’impianto ha sempre sotto mano dati statistici efficaci sui quali basare le sue scelte. Questi dati possono essere facilmente resi disponibili a stazioni remote, sia computer che dispositivi mobili, così che il direttore o responsabile di livello più elevato possa tenere sotto controllo i dati produttivi da remoto, anche aggregati su più macchine o linee produttive.

Interfaccia sistema di visione artificiale

In definitiva l’utilizzo dei sistemi di visione presenta sempre notevoli vantaggi, soprattutto quando sono necessarie elevate cadenze di controllo (a volte anche decine di pezzi ogni secondo!!!), quando occorre controllare molte caratteristiche, quando occorre ispezionare il prodotto in ambienti pericolosi o dannosi alla salute.

I sistemi di visione artificiale consentono per loro natura una elevata flessibilità del controllo, definizione del numero, tipo e caratteristiche dei controlli da effettuare, definizione tolleranze di lavoro ed azioni conseguenti, per rispondere non solo alle esigenze attuali di controllo qualità, ma anche alle esigenze future che deriveranno dall’introduzione di nuovi prodotti o processi, così come dal mutare delle richieste qualitative del cliente.

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