La novedosa plataforma de inspección de inteligencia artificial de Instrumental aprovecha las cámaras de visión artificial FLIR de Teledyne

La fabricación representa más de la mitad del producto mundial bruto (GWP) total del mundo con 40 billones de dólares, pero el 20 % de cada dólar gastado se desperdicia, según la empresa de optimización de fabricación Instrumental. Esto representa un problema que vale 8 billones de dólares, o el 10 % del GWP. Fundada en 2015 por antiguos ingenieros de Apple, Instrumental ha desarrollado una plataforma de optimización e inspección que combina software en la nube, inspección de visión artificial, inteligencia artificial (IA) y datos de pruebas electrónicas que tiene como objetivo reducir el desperdicio al permitir que los ingenieros no solo detengan los problemas al final de la línea de inspección sino también para corregirlos en la parte superior.

Obtenga más de sus datos, administre fábricas de forma remota

Una encuesta del estado de NPI de 2021 de 100 marcas de productos electrónicos realizada por Instrumental reveló que el 76 % del tiempo de ingeniería se dedica a tareas que son fácilmente automatizables o que podrían acelerarse con mejores datos. El desperdicio de recursos de tiempo de ingeniería, entre otros factores, dificulta que las marcas sigan el ritmo de innovación que exige el mercado. Instrumental actúa como un multiplicador de ingeniería y responde a las introducciones remotas de nuevos productos al ofrecer detección automatizada de defectos, análisis de causa raíz, informes, gestión segura de datos de productos y herramientas de colaboración nativas en cualquier momento y lugar.

La plataforma de optimización de fabricación de Instrumental agrega imágenes y datos de pruebas funcionales de toda la cadena de suministro, aprovechando la inteligencia artificial para clasificar automáticamente las causas principales potenciales. Esto permite a los clientes de Instrumental acelerar la resolución de problemas, obtener un rendimiento más rápido y mejorar la calidad.

Durante la producción en masa, los operadores de las líneas de montaje colocan los productos en las estaciones de imágenes de Instrumental, presionan un botón y esperan de cuatro a cinco segundos para que se encienda una luz verde o roja. Si los productos pasan la inspección, la luz se vuelve verde y el operador envía el producto a la línea para su posterior montaje. Los operadores revisan el producto en el sistema de imágenes nuevamente entre los pasos clave del montaje, brindando a los clientes valiosos datos de imagen, así como también resultados de aprobación o fallo en el producto en sus diversas etapas.

El sistema también ofrece una interfaz de programación de aplicaciones (API) para pruebas electrónicas, mediciones y otros datos relevantes recopilados en la línea de fabricación. Esta información está disponible de inmediato en el software en la nube de Instrumental, para que varios usuarios, como ingenieros de diseño de productos, ingenieros de calidad y otros empleados de operaciones, accedan a los resultados de las pruebas junto con los datos de imagen.

“Instrumental se enfoca en permitir que los usuarios obtengan más de sus datos, lo que les permite ser ágiles y administrar fábricas de forma remota”, dijo Tobias Harrison-Noonan, Director de Desarrollo de Negocios y Soluciones de Instrumental. “Esta capacidad nunca ha sido más importante que ahora, dado el gran cambio que ocurrió durante la pandemia de COVID-19, que impidió que los ingenieros accedieran a sus fábricas”.

Funcionamiento

Instrumental ofrece una estación de captura de imágenes —su implementación estándar y típica— así como opciones personalizadas para la implementación de líneas de producción automatizadas. Dentro de la estación, una cámara de visión artificial a color de Teledyne FLIR, típicamente una con un sensor de imagen CMOS con obturador rodante de 20 MP. El sistema utiliza lentes de Edmund Optics y cuenta con luces de barra industriales para la iluminación. Los clientes tienen la opción de utilizar la estación Instrumental como una solución lista para usar, con una fácil instalación coordinada por equipos de expertos en EE. UU. y China. Además, los clientes pueden usar su propio hardware si así lo desean.

En el panorama competitivo de las cámaras de visión artificial, Instrumental eligió las cámaras Teledyne FLIR debido a su kit de desarrollo de software Spinnaker (SDK). Harrison-Noonan señala: “Según nuestra investigación, el SDK de Spinnaker parecía extremadamente accesible y sería bastante fácil de integrar, y no nos equivocamos”. Además, hay una gran familia de cámaras en la serie Teledyne FLIR Blackfly S que brinda flexibilidad para que nuestros clientes cambien la cámara con un desarrollo de software adicional mínimo”.

“Por ejemplo”, continuó, “Si bien implementamos la cámara Blackfly S USB3 de 20 MP de manera predeterminada, el equipo necesitaba recientemente una cámara Blackfly S con un obturador global para reducir el desenfoque de movimiento en una aplicación de cinta transportadora en movimiento. Tuvimos que hacer muy pocas modificaciones de software porque la cámara pertenece a la misma familia”.

En una situación similar, el equipo de Instrumental implementó una cámara monocromática con luces infrarrojas para una aplicación específica que requería ver a través de un material transparente. Nuevamente, Instrumental pudo usar fácilmente un modelo Blackfly S diferente.

Configuración intuitiva, ROI rápido en 24 horas

Si bien la plataforma instrumental generalmente se usa en aplicaciones electrónicas, la estación puede adaptarse a muchos tipos diferentes de productos. La formación sobre defectos se realiza en la nube, e Instrumental mitiga las preocupaciones de seguridad guiando a los nuevos usuarios a través de su serie de amplias medidas y protocolos en su seguridad de alojamiento de nivel empresarial para su plataforma de nube administrada. El proceso de entrenamiento de aprendizaje automático de Instrumental requiere menos imágenes que una inspección de aprendizaje profundo específica. Aquí, el software analiza terabytes de datos y realiza correlaciones.

“La plataforma está intencionalmente diseñada para ser generalizada; no estamos ofreciendo IA como un servicio donde el equipo pasa dos meses diseñando un algoritmo muy específico”, dijo Harrison-Noonan. “Por lo general, solo requerimos 30 imágenes de un producto, y la IA comienza a identificar automáticamente nuevos problemas sin intervención del usuario, lo que realmente simplifica todo el proceso para alguien que no sea un especialista visual”.

La inferencia se lleva a cabo en el borde, generalmente en un ordenador Dell con una potente GPU, para que el sistema pueda tomar decisiones más rápidas y seguir funcionando en caso de una interrupción de Internet. Una vez que el sistema tiene 30 imágenes en su lugar, puede comenzar a analizar datos y resaltar anomalías para el operador, quien luego puede confirmar o eliminar un problema resaltado.

Además, varios usuarios de cualquier parte del mundo pueden acceder a un solo proyecto y contribuir con datos a la fase de formación y luego usar ese repositorio como una plataforma central de colaboración de datos.

“Los ingenieros de diseño en los EE. UU. que utilizan la plataforma Instrumental para el análisis de fallos, por ejemplo, a menudo comparten resultados y acciones directamente con los equipos de calidad y de fábrica en Asia para una comunicación global acelerada”, dijo Harrison-Noonan.

Resolución de defectos con precisión micrométrica

Imagen: Modelo de cámara Blackfly S USB3

El uso de la cámara Blackfly S de 20 MP permite que la estación de imágenes de Instrumental capture altos niveles de detalle necesarios para inspeccionar pequeños microensamblajes electrónicos donde errores muy pequeños pueden provocar fallos. Para tareas como la inspección de teléfonos móviles, por ejemplo, Instrumental dimensionará la óptica, establecerá la distancia operativa en consecuencia y calculará la resolución a partir de ahí.

“Instrumental utiliza una calculadora que nos permite hacer estimaciones sobre cuántos píxeles se necesitarán para detectar un defecto”, dijo Harrison-Noonan. “Normalmente podemos decir 5 o 6 píxeles para detectar un defecto, lo que significa alrededor de 150 a 200 µm de tamaños de defectos para dispositivos móviles de tamaño electrónico comunes, que es generalmente lo que pretendemos lograr en tales aplicaciones”.

Teledyne FLIR ofrece seis modelos diferentes de cámaras Blackfly S con sensores de imagen de reinicio global con obturador rodante de 20 MP. Estos modelos vienen en USB3, GigE y opciones a nivel de placa y cuentan con una eficiencia cuántica que va del 65,39 % al 80 % y velocidades de fotograma de hasta 18 FPS, con sensores de imagen que van desde 0,4 MP a 24,5 MP.

Lo que está por llegar

Si bien el sistema de Instrumental generalmente puede usar una cámara de espectro visible a color, la compañía se ha expandido recientemente a nuevas fuentes de datos como infrarrojos e incluso rayos X y tecnologías de imágenes en 3D.

“A medida que las empresas en diferentes campos se vuelven más conscientes o más abiertas a la adopción de tecnologías en la nube, el sistema puede ayudarlas a cumplir y superar sus métricas, incluso en una pandemia”, dijo Harrison-Noonan. “Teledyne FLIR ofrece una amplia cartera de cámaras utilizadas en aplicaciones dispares, lo que brinda a nuestro sistema la flexibilidad para manejar nuevas tareas”.

Añadió, “Los principales fabricantes de productos electrónicos de todo el mundo utilizan las cámaras Teledyne FLIR para mantener la calidad y cumplir con los programas de producción, incluso durante la pandemia. Aprovechar el sistema Instrumental y Teledyne FLIR es clave para nuestra capacidad de adaptarnos a las necesidades del cliente con nuevas fuentes de datos”.

Más información sobre Instrumental en https://instrumental.com/about y cámaras de visión artificial FLIR en www.teledinaflir.com/máquina-visión.