Sensores de Visión y cámaras inteligentes
El mundo de la visión artificial crece a pasos agigantados, así como las necesidades de la industria. Misma razón por la que el desarrollo de las tecnologías que incorporan estos sistemas crece exponencialmente. Sin embargo, no hay que perder de vista, que la visión artificial está basada en la adquisición de imágenes. No importa el dispositivo, siempre se va a trabajar con imágenes cuando se habla de visión artificial. Esta tarea de adquisición de imagen la realizan sensores de visión. No debemos confundir el término. Sensores de visión, son aquellos semiconductores sensibles a la luz, cuyo propósito es generar una imagen digital. Pero, el término también es utilizado para clasificar a los productos en el mercado de la inspección por visión artificial que únicamente realizan tareas simples, más parecidas a un sensor de presencia.
Sensores de Visión.
Todo dispositivo de visión artificial tiene un sensor de visión. Su complejidad puede variar, dependiendo de los alcances del dispositivo. Pero dado que todos adquieren una imagen, todos utilizan un “chip” o circuito integrado que pareciera estar abierto. Eso que se ve brilloso y parecieran las entrañas del chip, es el sensor de visión. Entonces, si ya tenemos un medio para adquirir la imagen, ¿Qué sigue? El procesamiento.
Pero antes de pasar al procesamiento conviene mencionar los dos tipos de tecnologías utilizados en la fabricación de un sensor de visión.
Sensores de Visión CMOS
Los sensores CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) incluyen en su substrato, el área activa del píxel y los circuitos que hacen posible la organización y envío de la información. La ventaja principal de los sensores CMOS es su velocidad. Estos dispositivos son capaces de funcionar a cientos o incluso miles de imágenes por segundo. Sin embargo, presentan algunas desventajas, como por ejemplo, la existencia de ruido denominado “fixed pattern noise”. Este fenómeno consiste en diferencias en la intensidad de algunos pixeles. Es totalmente aleatorio y está relacionado con la naturaleza de los materiales semiconductores que forman cada pixel.
Los sensores CMOS pueden trabajar de dos formas en cuanto a la transferencia de la imagen, estas dos formas de funcionamiento se denomina: rolling shutter y global shutter. La diferencia es bastante simple, el Rolling Shutter, activa secuencialmente las filas de pixeles. Es decir, primero la fila 1, luego la fila 2 y así consecutivamente. Esto implica que para una imagen en movimiento, la última fila verá el entorno en un momento distinto. Dado que existe un retraso entre el momento en el que se activa la primera fila y la última. Causando imágenes que parecen inclinarse, debido al movimiento de los objetos durante el proceso de adquisición.
Por su parte, el Global Shutter, activa todos los pixeles simultáneamente. De forma que la imagen, se adquiere en un solo paso. Sin retrasos.
Sensores de visión CCD
Los sensores CCD (charge-coupled device) presentan una operación más compleja así como su fabricación. La luz incide en cada pixel, generando una carga eléctrica. Esta carga es transferida al pixel de al lado hasta completar eventualmente, la fila. Al final de la fila, la carga es amplificada para generar un voltaje apto para ser convertido en una señal digital. Actualmente está tecnología está siendo cada vez menos utilizada en visión artificial, dados los avances en los sensores de visión CMOS. La brecha que existía entre las dos tecnologías se ha ido cerrando. Ahora la selección del tipo de sensor depende más del tipo de aplicación. Siendo un área destacada la astronomía, donde la cantidad de luz recibida es más importante que la imagen formada o la velocidad. También en aplicaciones con longitudes de onda no visibles se utiliza la tecnología CCD debido a su sensibilidad.
Sensores de visión y cámaras
Dicho lo anterior, analicemos el aspecto comercial. Se les conoce como sensores de visión a aquellos dispositivos capaces de adquirir una imagen y entregar una salida digital de acuerdo al cumplimiento de una o varias condiciones en la imagen. Por ejemplo, cuando se desea detectar la presencia o ausencia de un logotipo, una marca (ya sea por tipo o forma) o para leer un código 1D o 2D
En el caso de los códigos, existen sensores que pueden entregar el código vía Ethernet. La diferencia con los lectores convencionales es que no utilizan laser, sino una imagen.
Los sensores de visión pueden estar configurados de fábrica para una sola condición, o pueden tener una interfaz de programación muy simple que permite insertar un número limitado de herramientas. Su función es emular la operación de varios sensores digitales en un solo dispositivo. Por ejemplo, comprobar nivel de llenado de una botella y al mismo tiempo que la tapa está presente y derecha.
La única interacción posible con estos dispositivos es a través de una señal digital. Si todas las condiciones se cumplen esta se activa.
Aunque un sensor de visión realiza un procesamiento de imagen en su electrónica, no se consideran cámaras inteligentes. Esto debido a que están acotadas en sus funciones. No es posible programarles un análisis más avanzado o personalizado. Por ejemplo un gradiente, análisis de formas, obtención de coordenadas, revisión de dimensiones, etc.
Una cámara por el contrario, entregará la imagen. Siempre. Incluso la más austera, enviará la imagen a través de un protocolo de comunicación, con toda la información para su posterior procesamiento.
Si se trata de una cámara inteligente, no solo se podrá acceder a la imagen sino también programar el tipo de procesamiento deseado. Esto implica que el número de funciones que puede tener una cámara es casi ilimitado comparado con un sensor de visión. O lo que en un catálogo de productos se le conoce como sensor de visión.
Soluciones en visión artificial
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En caso de que te lo preguntes, en sensores de visión hemos encontrado destacables las marcas IFM y Banner. La primera es muy utilizada en la industria alimenticia, con una implementación sencilla. Los equipos Banner proveen más funciones con una interfaz de programación sencilla y sobre todo que puede hacerse en sitio. No requiere una computadora para configurarse. A diferencia de otras marcas con un marketing mayor y que presumen ser lideres en su ramo, las marcas mencionadas destacan por sus resultados, su funcionamiento y su sencillez.
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