Desenvolvimento de um sistema de processamento de imagens para inspeção automatizada utilizando FPGA

Abstract

O setor industrial tem buscado cada vez mais a utilização de sistemas de inspeção automatizada, seja para a substituição da inspeção realizada por operários ou para implantações em linhas ainda não inspecionadas. Esta busca é explicada pelo fato da inspeção automatizada conseguir conferir uma maior qualidade aos produtos, uma vez que tem maiores taxas de acerto e por permitir maiores velocidades de inspeção do que as alcançadas por inspeção realizada por operadores humanos. Normalmente os sistemas desenvolvidos para esse fim são baseados em plataformas de propósito geral (computadores), que muitas vezes não são adequadas ao ambiente fabril por questões da agressividade do ambiente. Outro fator limitante na utilização desta plataforma está relacionado a problemas de performance, visto que não foi desenvolvido especificamente para esta aplicação. Como alternativa para estas limitações o presente trabalho propôs a implementação de um sistema de inspeção de produtos manufaturas empregando FPGA, para o qual foi sintetizado um hardware especializado em processamento de imagem. Para cumprir o seu objetivo o sistema é capaz de realizar as seguintes funções: aquisição de imagens, conversão entre sistema de cores, segmentação, rotulação e extração de descritores de objetos presentes em imagem. Cada uma das funções e algoritmos desenvolvidos foram validados através de inspeções realizadas em aplicações industriais reais, comprovando a efetividade do sistema.

The industrial sector has increasingly sought the use of automated inspection systems, either for the replacement of the inspection performed by workers or for deployments in lines not yet inspected. This search is explained by the fact that the automated inspection is able to confer a higher quality to the products, since it has higher rates of accuracy and for allowing higher inspection speeds than those achieved by inspection performed by human operators. Normally the systems developed for this purpose are based on general purpose platforms (computers), which are often not suitable for the industrial environment because of the aggressiveness of the environment. Another limiting factor in the use of this platform is related to performance problems, since it was not developed specifically for this application. As an alternative to these limitations, the present work proposed the implementation of a system of inspection of manufacturing products employing FPGA, for which a hardware specialized in image processing was synthesized. To fulfill its objective the system is able to perform the following functions: image acquisition, color system conversion, segmentation, labeling and extraction of descriptors of objects present in image. Each of the functions and algorithms developed were validated through inspections carried out in real industrial applications, proving the effectiveness of the system.