Câmpus Itajaí - Departamento de Engenharia Elétrica - Bacharelado em Engenharia Elétrica

Sistema de Visão Computacional para Esteira Transportadora

Alunos: Bernardo Santiago de Souza e Vinicius A. dos Santos Couto.

Orientador: Prof. Sergio A. B. Petrovcic, Dr. Eng.

Resultados

Estrutura da Esteira Transportadora

No desenvolvimento da malha da esteira, acreditava-se que a melhor alternativa era uma malha com elastano preta, porém, acabou trazendo esforços adicionais para os motores CC. Estes esforços impediam seu ideal funcionamento, e caso ajustado para menos tenso, a falta de tensão ocasionava dobras na malha, desrespeitando os itens 2 e 4, dos requisitos da malha da esteira. Para o protótipo final, a malha com elastano foi substituída por uma malha de EVA preta, que apesar de não respeitar bem o item 3 (sobre a opacidade do material), esta oferece a estabilidade suficiente para o protótipo.

A velocidade máxima obtida da esteira transportadora observada foi de 0,4 m/s (1,44 Km/h), sem carga. Objetos nessa velocidade, como as caixas, ultrapassam a esteira em 1,5 segundos. A velocidade progressivamente diminui com a carga, com uma redução drástica de velocidade com objetos de mais de 500 gramas, estipulada como carga máxima admissível. A carga máxima recomenda é de 200 gramas, onde ocorre uma redução em até 50% da velocidade.

A estrutura final da esteira transportadora, já com a instalação dos sensores e atuadores, bem como a montagem da malha transportadora, pode ser vista na Figura 1.

Figura 1 - Estrutura do protótipo da esteira transportadora

Fonte: Autores


Automação da Esteira

Após a instalação dos componentes da estrutura de automação, representados nas figura 2, foram realizados os devidos ajustes na programação do do sensor ultrassônico e do driver de acionamento. O sensor ultrassônico foi ajustado para detectar objetos até 30 cm de distância, adicionando o tempo de 3 segundos, para cada objeto detectado. A velocidade da esteira transportadora foi ajustada para a máxima (0,4 m/s).

Figura 2 - Componentes da estrutura de automação. A esquerda o driver de acionamento dos motores, no centro, os motores e na direita, o sensor ultrassônico.

Fonte: Autores

No vídeo 1, está o exemplo de funcionamento da automação da esteira transportadora, representando o sucesso da resposta do sistema com a adição de cargas.

Vídeo 1 - Funcionamento da automação.

Fonte: Autores

Sistema de Visão Computacional

Na realização dos ensaios de testes para o sistema de visão computacional, é necessário garantir a repetibilidade das indicações de cor, por meio de uma condição de iluminação ambiente similar ao que ocorria no momento do ajuste dos limites de cor. Conforme Neto (2020), se a intensidade da luz é muito alta, os objetos podem refletir a tonalidade branca e sair dos limites de cor, o que leva a não identificação da cor do objeto. Para isto, o ensaio final foi feito com a configuração representada no Vídeo 2.

Vídeo 2 - Configuração do ensaio do sistema de visão.

Fonte: Autores

Ensaio do algoritmo de contagem por cor

Para o ensaio do algoritmo de contagem por cor, foram fixados os quatro produtos na esteira, de forma que durante o teste, a mesma sequência de cores fosse continuamente medida pela janela de supervisão, caso houvesse uma assimetria na contagem de cores, indicaria que houve um erro de contagem.

Na janela de supervisão do sistema de visão na aplicação de contagem por cor, representada pela figura 3, constam as indicações de contagem de objetos.

Figura 3 - Janela de supervisão da aplicação de contagem por cor.

Fonte: Autores

Durante a execução do ensaio, foram contados 60 produtos, 15 de cada cor, não havendo erros de contagem durante o período de ensaio. Como visto na Figura 3, houve uma simetria nos números contados, por conta da fixação dos produtos, essa mesma simetria pode ser vista na Figura 4, com o final do teste. Tal resultado só é possível por conta da iluminação controlada do ambiente.

Figura 4 - Janela de supervisão da aplicação de contagem por cor.

Fonte: Autores

O Vídeo 3 representa a gravação da dashboard do sistema de visão, durante todo o ensaio de teste realizado para o algoritmo de contagem por cor.

Vídeo 3 - Gravação do ensaio de teste do algoritmo de contagem por cor

Fonte: Autores

Ensaio do algoritmo de contagem e inspeção de área.

Diferente do algoritmo de contagem por cor, o código de contagem e inspeção de área não depende das cores dos produtos, mas sim do contraste destes com a malha. Por este motivo, na preparação do ensaio de testes, a iluminação foi ajustada para que a malha não apareça na janela de supervisão.

No ensaio deste do algoritmo foram contados 32 objetos, como representado na Figura 5, de 2 tipos diferentes de classificação de tamanho. Durante o teste, não foram observados erros de contagem de objetos, porém, perceberam-se algumas inconsistências quanto à classificação de área.

Figura 5 - Final do Ensaio do algoritmo de contagem e inspeção de área.

Fonte: Autores

O erro de classificação ocorre quando a caixa está na parte inferior da imagem, onde ela é equivocadamente classificada como “G”, para que isto aconteça, significa que a área processada pelo código foi acima de 8000 mm², em relação aos 5625 mm² do tamanho da área física da caixa. A classificação é corrigida para “M” assim que o objeto chega ao meio, como pode ser visto na Figura 6. Não foram observados erros de classificação com a moeda.

Figura 6 -Erros de contagem e classificação de área.

Fonte: Autores

Entre as possibilidades elencadas que poderiam aumentar as incertezas e erros sistemáticos das indicações dessa aplicação está a inclinação da câmera, não paralela ao plano da esteira, bem como a diferença de tamanho do objeto de 2500 mm² utilizado no ajuste da correção, para a caixa utilizada no teste.

O Vídeo 4 representa a gravação da dashboard do sistema de visão, durante todo o ensaio de teste realizado para o algoritmo de contagem e inspeção de área.

Vídeo 4 - Gravação do ensaio de teste do algoritmo de contagem e inspeção de área.

Fonte: Autores