Componentes de visión artificial: dónde invertir y dónde ahorrar

No todos los componentes de un sistema de visión artificial merecen la misma parte del presupuesto. Algunos componentes tienen un impacto directo y medible en el rendimiento del sistema. Otros son importantes, pero ofrecen rendimientos decrecientes a partir de cierto umbral de calidad. Saber distinguirlos es lo que separa un sistema bien especificado de uno caro.

No se trata de comprar barato, sino de comprar de forma inteligente. El objetivo es invertir donde más influye en la calidad de imagen y la fiabilidad del sistema, y ahorrar donde la especificación lo permita sin comprometer el rendimiento.

Invierta más: iluminación

Si este artículo tiene un solo mensaje, es este. La iluminación es el componente más subestimado y con menos presupuesto en la visión artificial. Los ingenieros suelen dedicar semanas a elegir una cámara y minutos a elegir la iluminación, y luego se preguntan por qué el software no detecta de forma fiable las características que necesitan.

Una buena configuración de iluminación crea contraste entre la característica que se quiere detectar y el fondo. Una mala configuración de iluminación genera una imagen en la que el software tiene que trabajar más, ejecutar algoritmos más complejos y tolerar más ruido para encontrar la misma característica. El coste posterior de una mala iluminación no es solo una peor imagen. Es más tiempo de desarrollo, algoritmos más frágiles, más rechazos falsos y más paradas de producción.

La diferencia de precio entre una iluminación adecuada y una excelente suele ser de unos cientos de libras. La diferencia en el rendimiento del sistema puede ser enorme. Si va a gastar de más en algún punto, hágalo aquí.

Invierta más: lentes (cuando la medición importa)

En aplicaciones de inspección en las que se realizan mediciones dimensionales o en las que la precisión de la detección de bordes es crítica, la lente importa más de lo que la mayoría cree. Una buena lente con una cámara económica superará a una buena cámara con una lente económica, porque la lente determina la calidad óptica de la imagen antes de que el sensor la vea.

Las lentes telecéntricas son esenciales en aplicaciones de medición donde la distorsión de perspectiva es inaceptable. Son más caras que las lentes estándar de distancia focal fija, pero para el trabajo de medición no hay sustituto.

Donde puede ahorrar en lentes es en aplicaciones con tolerancias amplias y un campo de visión sencillo. Una lente C-mount estándar de Computar o Kowa funcionará bien para la mayoría de las tareas de inspección general. No necesita una lente telecéntrica para comprobar si una etiqueta está presente.

Ahorre de forma inteligente: cámaras

Puede resultar sorprendente, pero las cámaras son una de las áreas donde una especificación reflexiva puede ahorrar mucho dinero sin sacrificar rendimiento. Los sensores CMOS modernos son realmente excelentes en toda la gama, y las diferencias entre cámaras de distintos precios suelen estar en funciones que quizá no necesite, más que en la calidad de imagen fundamental.

Aquí tiene un ejemplo real. Supongamos que necesita una cámara de 5 megapíxeles con obturador global para inspeccionar un objeto en movimiento. Incluso dentro de la gama de un solo fabricante, las opciones y los costes varían mucho:

Cámara	Sensor	Tamaño de píxel	Tamaño de sensor	Interfaz	FPS	Precio
BFS-PGE-50S4M-C	Sony IMX547	2.74µm	1/1.8"	GigE	FPS	~£460
BFS-PGE-50S5M-C	Sony IMX264	3.45µm	2/3"	GigE	FPS	~£702
BFS-U3-51S5M-C	Sony IMX250	3.45µm	2/3"	USB3	FPS	~£1,000
FG-P5G-51S4M-C	Sony IMX547	2.74µm	1/1.8"	5GigE	122fps*	~£1,200

*207fps en modo ráfaga con funciones avanzadas de firmware

Las cuatro cámaras son de 5 megapíxeles con obturador global. Las cuatro producirán una buena imagen. La diferencia está en la velocidad, la interfaz y las funciones. Si su aplicación funciona a 20 piezas por minuto, no necesita 122fps. La cámara de 460 libras hará el trabajo. Si inspecciona a alta velocidad en una línea de producción rápida, la inversión adicional en el modelo 5GigE está justificada.

El tamaño del sensor también afecta al coste de la lente. Las cámaras con sensor de 1/1.8" usan lentes más pequeñas y económicas que las de sensor de 2/3". Elegir la cámara de sensor más pequeño cuando su resolución lo permite ahorra dinero tanto en la cámara como en la lente.

El principio: especifique lo que realmente necesita, no lo que suena impresionante sobre el papel. Una cámara que supera sus requisitos no es una cámara mejor. Es una más cara.

Invierta más: software (por lo general)

Las plataformas comerciales de software de visión artificial cuestan más que las alternativas de código abierto, pero el cálculo del coste total de propiedad casi siempre favorece la opción comercial para sistemas de producción. Cuando algo falla a las 2 de la madrugada en una línea de producción, el software comercial incluye un equipo de soporte. El de código abierto incluye un foro.

Plataformas como Design Assistant de Zebra también permiten que ingenieros sin perfil de software creen y mantengan aplicaciones mediante programación basada en diagramas de flujo. Esto reduce la dependencia de desarrolladores de software especializados y hace que las personas más cercanas a la línea de producción puedan dar soporte al sistema por sí mismas. Esa autosuficiencia a largo plazo vale la pena.

Donde tienen sentido las herramientas de código abierto como OpenCV es en I+D y creación de prototipos, donde la flexibilidad importa más que el soporte, y en organizaciones con sólidos equipos internos de software capaces de mantener el código de forma indefinida.

Invierta más: PC industriales

Esta sección es breve porque la respuesta es sencilla. No utilice PC de consumo en entornos de producción. Se sobrecalientan, carecen de E/S en tiempo real y no están homologados para funcionamiento continuo. La diferencia de precio entre un PC de consumo y un equivalente industrial con refrigeración sin ventilador, E/S en tiempo real y las homologaciones ambientales adecuadas es de unos cientos de libras. El coste de que una línea de producción se detenga porque el PC se sobrecalentó es considerablemente mayor.

Invierta más: especificación y viabilidad

El componente más barato de un sistema de visión artificial es siempre el tiempo de ingeniería dedicado a acertar con la especificación antes de comprar nada. Un estudio de viabilidad que cuesta unos pocos miles de libras puede ahorrar decenas de miles al evitar errores. Un sistema bien especificado funciona a la primera. Un sistema que se dejó a la suposición se rediseña, a menudo más de una vez.

La metodología ClearviewFormula y el laboratorio de pruebas Insights de Clearview existen precisamente para esto. Para ver un desglose detallado de lo que cuestan los sistemas de visión artificial en distintos niveles de complejidad, consulte nuestra página de precios.