Calibración y metrología de visión artificial

Una diana de calibración aporta la geometría conocida que permite a un sistema de visión artificial convertir coordenadas de imagen en posición, forma y escala.

Técnico colocando una pieza en la platina de una máquina de medición por visión en un laboratorio, con dos máquinas más y un monitor que muestra software de medición
Imagen de referencia de aplicación: laboratorio de medición por visión. No es un sitio de cliente de TL OPTIK, y las máquinas de medición y el software mostrados no son productos de TL OPTIK.

Convierta píxeles en milímetros y luego compruebe los milímetros

Una diana de calibración aporta geometría ya conocida en el plano del objeto. El objetivo la forma, el sensor la muestrea y el software localiza las características y ajusta un modelo que mapea las coordenadas de imagen de vuelta a la diana. Ese modelo es una afirmación sobre la cámara y el objetivo, y solo es tan bueno como la geometría de la placa a la que se ajustó. TL OPTIK suministra el vidrio con patrón pasivo, se lea el patrón en transmisión o por reflexión; la cámara, la iluminación, el software y la aceptación de una medición real permanecen con el integrador del sistema.

Un buen ajuste no es una buena medición

El error de reproyección indica cuán cerca reproduce el modelo las imágenes a las que se ajustó. No dice nada de la placa en sí: el error de posición de características, la planitud en el utillaje, la distancia de trabajo real y la temperatura a la que se tomaron los números quedan fuera de esa cifra. Valide sobre geometría que no participó en el ajuste, como vistas retenidas o una longitud medida de forma independiente en el plano donde se situará la pieza.

La distorsión aparece en el borde del campo

La distorsión del objetivo crece con la distancia al eje óptico, de modo que las esquinas de la imagen son donde un modelo tiene menos evidencia y más extrapola. Una diana que solo llena el centro deja esa parte del campo solo al modelo. Cubra el campo en el que medirá, a la distancia de trabajo que usará, y trate el foco por separado: una imagen nítida aún puede estar distorsionada, y una cámara calibrada aún puede estar desenfocada.

La placa tiene un espesor y un plano

Una hoja impresa sobre una platina se sitúa un espesor de soporte por encima de la superficie que referencia la máquina, y puede curvarse. El vidrio con patrón coloca el patrón en una superficie definida, y su planitud es una propiedad especificada, no un accidente de manipulación. Trabajar en transmisión también fija la fuente de contraste: el patrón es lo que atraviesa la luz, de modo que los bordes no se mueven cuando cambia la iluminación de la sala.

Primer plano de una estación de medición por visión: un objetivo de microscopio sobre una pieza iluminada con anillo en una platina perforada retroiluminada, con un palpador y mecanismos de ejes al lado
Imagen de referencia de aplicación. TL OPTIK suministra la diana de vidrio con patrón que aporta la geometría conocida; la cámara, el objetivo, la iluminación, las platinas, el palpador y el software de calibración pertenecen al integrador del sistema.

Dianas de película impresa y dianas de vidrio con patrón

Punto de selecciónDiana impresa o de películaDiana de vidrio con patrón
Dónde se sitúa el patrónDiana impresa o de películaUna capa de tinta o película sobre un soporte, a un espesor de soporte de la superficie sobre la que reposaDiana de vidrio con patrónUna capa de patrón sobre o en el vidrio, en una superficie definible en el plano
Fuente de contrasteDiana impresa o de películaLuz reflejada desde la superficie impresa; por eso importan la iluminación ambiental o anular y la densidad de tintaDiana de vidrio con patrónLuz transmitida a través de aberturas claras en una placa retroiluminada, o un patrón reflectante leído desde un lado
Borde de la característicaDiana impresa o de películaUn borde impreso, sujeto a difusión de tinta, ganancia de punto y desgaste por manipulaciónDiana de vidrio con patrónUn borde fotolitográfico, uniforme en toda la placa y limpioable
Planitud en el utillajeDiana impresa o de películaEl soporte puede curvarse o asentarse de forma irregular, y su espesor varía en la hojaDiana de vidrio con patrónLa planitud de la placa es una propiedad especificada, y la placa se asienta sobre su propia superficie lapidada
Tamaño y manipulaciónDiana impresa o de películaPuede imprimirse en gran formato y sustituirse a menudo; apto para desarrollo y comprobaciones puntualesDiana de vidrio con patrónLimitado por el tamaño del sustrato y del recubrimiento; se manipula y limpia en lugar de reimprimirse
Dónde suele encajarDiana impresa o de películaPlacas grandes, comprobaciones rápidas y montajes que capturan la diana en reflexión a baja ampliaciónDiana de vidrio con patrónCalibración repetible, campos de alta ampliación y dianas que deben permanecer estables en el tiempo

Información para el plano de una diana de calibración

El patrón solo calibra lo que el software puede localizar y lo que la placa realmente es. Un paso y un tamaño de placa no indican qué características se detectan, dónde se sitúa el patrón respecto al datum ni cómo se demostrará la geometría.

  • Qué características detecta el software (esquinas internas, centros de círculo, intersecciones de líneas), su convención de coordenadas y las unidades registradas con los resultados
  • Espaciado y número de patrones en ambas direcciones, el área activa y la posición del patrón respecto al borde y al datum de la placa
  • Sustrato, espesor y si el patrón se lee en transmisión o por reflexión, con la iluminación que ello implica
  • Tolerancia de posición de características en toda el área activa, y cómo se inspecciona: qué instrumento, cuántos puntos y qué se registra
  • Marca de orientación o datum, revisión a cotizar con resultados de calibración, límite de planitud y método de montaje, cantidad, y si la aceptación se hace en la placa o en el sistema ensamblado

¿Se puede usar la misma diana para calibrar y verificar?

Puede usarse de ambas maneras, pero no puede separar su propio error del error del modelo. Una placa que participó en el ajuste arrastra sus errores de posición de características y de planitud al resultado, y esos errores no aparecerán al medir de nuevo la misma placa. Las vistas retenidas ayudan al ajuste pero siguen compartiendo la misma geometría. Una segunda placa inspeccionada de forma independiente, o una longitud medida en el plano de trabajo con algo distinto de la placa, dice más sobre la medición que cualquier nueva comprobación contra la primera placa.

Coordenadas para calibración de cámara

Una placa de calibración de visión artificial aporta coordenadas conocidas de esquinas o centros de círculo. Ajuste el paso cuadrado o el espaciado de puntos, la orientación y el archivo de coordenadas al flujo de detección usado para calibración intrínseca, estéreo o multicámara.

Registro tras la calibración

Las marcas fiduciales de vidrio aportan referencias identificables para localizar una pieza o registrar una imagen. Necesitan una relación de datum definida; una marca localizadora por sí sola no aporta el campo de coordenadas completo de una diana de calibración geométrica.

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Una diana de calibración es útil cuando su geometría, referencia de montaje y método de inspección encajan con la tarea de medición. Conecte la selección de la diana con la preparación del plano y los requisitos de aceptación.

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