ES3002108B2 - Sistema y metodo para detectar defectos superficiales - Google Patents

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0004] SISTEMA Y MÉTODO PARA DETECTAR DEFECTOS SUPERFICIALES

[0006] CAMPO TÉCNICO Y OBJETO DE LA INVENCIÓN

[0007] La presente invención se refiere al campo técnico de la inspección de materiales y más concretamente a la detección de defectos superficiales en piezas metálicas, como por ejemplo la carrocería de vehículos

[0009] ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0010] La detección de defectos superficiales en piezas de producción, supone un desafío en la industria, donde los procesos cada vez están más automatizados y los controles de calidad tienen un papel fundamental.

[0012] Actualmente, son conocidos algunos métodos y sistemas para dicha detección de defectos superficiales en piezas, basados principalmente en técnicas denominadas “iluminación de campo oscuro”, en inglés “dark field lighting”. Estas técnicas se basan en una configuración, como la que se acompaña en laFigura 1, de cámaras y fuentes de iluminación que resulta en que sólo la luz reflejada en los eventuales defectos de la pieza bajo inspección es la que llega a incidir en dicha cámara o sensor. Otra tecnología que consigue un efecto similar es la conocida en inglés como “Photometric Stereo” o en español “Estereoscopía Fotométrica”,que es una técnica de visión por ordenador que permite estimar las normales de la superficie de un objeto observándolo en diferentes condiciones de iluminación. Se basa en el hecho de que la cantidad de luz reflejada por una superficie depende de la orientación de la superficie en relación con la fuente de luz y la cámara.

[0014] En el ejemplo del estado del arte de laFigura 1, se dispone una cámara100sobre la superficie de la pieza metálica110a inspeccionar. Dos fuentes de luz blanca101, 101’se disponen simétricamente sobra la dicha pieza metálica110de manera que emiten proyecciones de luz101a, 101b, 101e, 101’a, 101’bhacia la superficie de la pieza110con un cierto de ángulo de incidencia α. Estas proyecciones de luz se reflejan sobre la superficie de la pieza110, de manera que, si no se encuentran con ninguna irregularidad, las reflexiones101c, 101d,101’c, 101’dtoman direcciones fuera del alcance de la cámara100, donde el ángulo de aperturaγdel sensor de la cámara determina la distancia de trabajo, distancia entre el sensor de la cámara100y la pieza a inspeccionar110. En cambio, se observa también en este ejemplo como la proyección101ese refleja en el defecto, situado en la parte central de la pieza110, y llega a incidir en la cámara100. En este caso el defecto será visible en la imagen adquirida. Por el contrario, en el caso de una pieza sin defectos, el resultado de su inspección con esta técnica es el de una imagen completamente oscurecida.

[0016] Sin embargo, las soluciones conocidas presentan algunos inconvenientes o aspectos susceptibles de mejora, como el hecho de que los defectos que discurren en la misma dirección del haz de luz no resaltan, con lo que pueden permanecer indetectables.

[0018] Para resolver esta falta de precisión, la solución habitual es aumentar el número de fuentes de luz, como se describe por ejemplo en la patente estadounidense US9194810B2 “Método y dispositivo para la detección de defectos superficiales de un componente”, con el objetivo de proporcionar diferentes direcciones que consigan resaltar todos los defectos posibles, sea cual sea la dirección del defecto. La contrapartida de esta solución, es que rodear las piezas a inspeccionar con un anillo de fuentes de luz, incrementa notablemente el tiempo de inspección requerido para cada una de las piezas, ya que los disparos adicionales de las fuentes de luz se producen secuencialmente, lo que multiplica el tiempo necesario. Teniendo en cuenta la cantidad de tomas que ya de por sí requiere la inspección de una única pieza, cuando se escala este proceso a, por ejemplo, toda la carrocería de un coche, las exigencias de tiempo para lograr un resultado de precisión resultan ser un inconveniente importante.

[0020] Por tanto, se echa en falta en el estado del arte, una solución que agilice la detección automática de defectos superficiales en piezas metálicas, sin que ello suponga un menoscabo en su precisión.

[0022] DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

[0023] Con el fin de alcanzar los objetivos y evitar los inconvenientes mencionados anteriormente, la presente invención describe, en un primer aspecto un sistema para detectar defectos superficiales en una pieza metálica, que comprende al menos dos fuentes de luz configuradas para emitir cada una un haz de luz sobre una superficie de la pieza metálica; un sensor de imagen configurado para recibir imágenes formadas por los haces de luz reflejados por dicha superficie, ; donde el sistema comprende:

[0024] - una primera fuente de luz configurada para emitir un primer haz de luz con una primera longitud de onda;

[0025] - una segunda fuente de luz configurada para emitir, simultáneamente, un segundo haz de luz con una segunda longitud de onda, donde la segunda longitud de onda es diferente a la primera longitud de onda; y

[0026] - un módulo de control configurado para determinar la presencia de defectos superficiales en la pieza metálica, basado en al menos una imagen recibida por el sensor de imagen, donde la imagen está compuesta por todos los haces de luz reflejados en la pieza metálica.

[0028] La disposición de las fuentes de luz y el sensor de imagen es tal que, en ausencia de defectos en la superficie de la pieza metálica sobre la que inciden los haces de luz, el sensor de imagen recibe haces reflejados de una forma homogénea, lo que resulta en una imagen sin apenas cambios de intensidad. En contraste, en presencia de defectos, el sensor de imagen recibe una mayor incidencia de los haces de luz en la zona del defecto, lo que resulta en una imagen que resalta dicho defecto con mayor intensidad.

[0030] Así, ventajosamente se optimiza el tiempo de inspección necesario para cada pieza, ya que la información de los haces de luz con diferentes longitudes de onda queda registrada de forma independiente. Esto permite hacer incidir haces de luz con distintos vectores de dirección en el mismo instante de tiempo, aumentando la precisión del sistema sin aumentar el tiempo empleado.

[0032] Preferiblemente, la presente invención contempla una tercera fuente de luz configurada para emitir un tercer haz de luz con una tercera longitud de onda, donde la tercera longitud de onda es diferente a la primera y a la segunda longitud de onda. Así, ventajosamente se aumenta la eficiencia y precisión del sistema dentro del mismo tiempo de inspección, ya que los haces de luz con longitudes de onda diferentes quedarán registrados en canales independientes y proporcionan una información más completa al comprender vectores de dirección diferentes.

[0034] De acuerdo a una de las realizaciones de la invención, cada una de las fuentes de luz está configurada para emitir un haz de luz en una longitud de onda coincidente con cada uno de los canales RGB. Adicionalmente, el sensor de imagen se contempla que sea un sensor RGB. Así, ventajosamente, se aprovechan los canales RGB para registrar la información de cada uno de los haces, pudiendo incluir el triple de información que con un sistema de luz blanca. La emisión de luz mediante triadas de rojo, verde y azul resulta en imágenes compuestas que pueden ser tratadas posteriormente por medios convencionales para su descomposición en canales independientes.

[0035] La presente invención contempla un módulo de control configurado para ordenar la emisión simultánea de todos los haces de luz con diferente longitud de onda.

[0037] De acuerdo a una de las realizaciones particulares de la invención, se contempla una pluralidad de proyectores laser configurados para proyectar sobre la pieza metálica un área de inspección que coincide con el campo de visión del sensor de imagen. Así, ventajosamente, se hace visible el campo de visión del sensor de imagen y se facilita la toma de puntos al usuario.

[0039] Opcionalmente, en una de las realizaciones de la invención se contempla un objetivo con lente líquida dispuesto en combinación con el sensor de imagen, configurado para ajustar la profundidad de campo de la cámara en función de un ángulo de incidencia (α) óptimo de los haces de luz. Así, ventajosamente, se eliminan las restricciones por el parámetro de profundidad de campo (H) de la cámara y el sistema puede adaptarse, sin necesidad de instalarlo sobre brazos robóticos, a las variaciones de distancia entre la cámara y la pieza provocadas por ejemplo por cambios de nivel en la superficie de la propia pieza.

[0041] Adicionalmente, la presente invención contempla en una de sus realizaciones particulares un sistema de soportes orientables configurado para acoplar sobre ellos las fuentes de luz, donde el módulo de control está además configurado para ordenar un cierto ángulo de corrección (β) a los soportes orientables para mantener un ángulo de incidencia (α) óptimo de los haces de luz.

[0043] En una de las realizaciones de la invención se contemplan dos o más triadas dispuestas simétricamente alrededor de la pieza metálica siguiendo una circunferencia, donde una triada es un conjunto de tres fuentes de luz configuradas para emitir haces de luz coincidentes con los canales RGB. Aumentando el número de triadas se garantiza que los haces de luz cubren todo el campo de visión de la cámara.

[0045] Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un método para detectar defectos superficiales en una pieza metálica que comprende:

[0046] - emitir, por una primera fuente de luz, un primer haz de luz con una primera longitud de onda sobre una superficie de la pieza metálica;

[0047] - emitir, por una segunda fuente de luz, simultáneamente a la emisión del primer haz, un segundo haz de luz con una segunda longitud de onda sobre la superficie de la pieza metálica, donde la segunda longitud de onda es diferente a la primera;

[0048] - detectar, por un sensor de imagen, los haces de luz reflejados por la superficie de la pieza; - determinar, por un módulo de control la presencia de un defecto superficial en la pieza metálica, basado en la imagen detectada por el sensor de imagen.

[0050] Preferiblemente, el método de la presente invención contempla además emitir, por una tercera fuente de luz, simultáneamente a la emisión del primer y segundo haz, un tercer haz de luz con una tercera longitud de onda sobre la superficie de la pieza metálica, donde la tercera longitud de onda es diferente a la primera y segunda longitudes de onda. Así, ventajosamente, se añade una tercera dirección de inspección sin aumentar el tiempo de inspección, lo que mejora la precisión.

[0052] Específicamente,en una de las realizaciones de la invención, se contempla ajustar cada una de las fuentes de luz a un valor de longitud de onda coincidente con uno de los canales RGB. Así, ventajosamente se aprovecha el tratamiento independiente de los canales RGB y su captación con una cámara RGB.

[0054] De acuerdo a una de las realizaciones de la invención, determinar la presencia de un defecto superficial en la pieza metálica, comprende: recibir en el módulo de control una imagen compuesta por los haces de luz de diferentes longitudes de onda; descomponer la imagen en tres canales RGB; para cada uno de los canales, dividir la imagen resultante en un número de sub-imágenes de tamaño preestablecido; proporcionar las sub-imágenes a un modelo de inteligencia artificial entrenado con imágenes del tamaño preestablecido; y detectar la presencia de un defecto superficial, por el modelo de inteligencia artificial entrenado.

[0056] En la presente invención se contempla que el módulo de control esté configurado para sincronizar una pluralidad de triadas dispuestas alrededor de la pieza metálica, donde una triada es un conjunto de tres fuentes de luz configuradas para emitir haces de luz coincidentes con los canales RGB.

[0058] Adicionalmente, en una de las realizaciones de la invención se contemplan los pasos de: establecer en el módulo de control un ángulo de incidencia (α) óptimo para las fuentes de luz; detectar, por el módulo de control, una desviación de dicho ángulo de incidencia (α) óptimo; y realizar, por el módulo de control una acción de corrección para recuperar el ángulo de incidencia (α) óptimo, donde la acción de corrección comprende ajustar un objetivo de lente líquida. Así, ventajosamente, se consigue un control dinámico sobre el parámetroprofundidad de campoque permite mantener el enfoque de la pieza frente a eventuales variaciones en la distancia de la pieza a la cámara (por ejemplo por cambios de nivel en su superficie).

[0060] De acuerdo a todo lo anterior, la presente invención ofrece importantes ventajas técnicas respecto al estado el arte. Entre ellas, el uso de fuentes lumínicas de tres longitudes de onda diferentes y coincidentes con los tres canales de mayor ganancia del sensor de la cámara (es decir, con los canales R, G y B), permite encender las tres fuentes lumínicas simultáneamente. Como resultado, se obtiene una imagen compuesta de tres canales, es decir, una imagen por canal de forma simultánea. Esto supone una reducción en el tiempo de adquisición empleado en la toma de imágenes o muestras. Se reduce el tiempo a un 33% del empleado con técnicas campo oscuro convencionales.

[0062] Además, la disposición simétrica de las fuentes lumínicas implica una multidireccionalidad en las fuentes de luz. Por tanto, se obtienen tres direcciones diferentes por cada imagen compuesta o, si se utiliza un dispositivo con dos triadas, se obtienen seis direcciones. Esta multidireccionalidad permite resaltar los defectos con mayor precisión, dado que un defecto con la misma dirección que el haz de luz no resaltará en la imagen de su canal, pero sí lo hará en otro canal con una dirección de haz diferente. Ventajosamente, la presente invención emite las tres direcciones de forma simultánea (no de forma secuenciada), lo que resulta en que el aumento de precisión no supone un incremento del tiempo de captura.

[0064] BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

[0065] Para completar la descripción de la invención y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización de la misma, se acompaña un conjunto de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se han representado las siguientes figuras:

[0067] - Lafigura 1representa un esquema típico del estado del arte para iluminación de campo oscuro.

[0069] - Lafigura 2representa un esquema general del sistema de detección de defectos superficiales de la presente invención.

[0070] - Lasfiguras 3A, 3B y 3Crepresentan vistas en planta de realizaciones de la invención con una triada, dos triadas y cuatro triadas respectivamente.

[0072] - Lafigura 4representa la misma realización de una triada de la figura 3A, pero desde una vista en perspectiva.

[0074] - Lafigura 5representa una realización de una triada con detalle de un conjunto de proyectores laser lineales para delimitar el campo de visión de la cámara.

[0076] - Lafigura 6representa un ejemplo de inspección sobre una pieza rectangular, en la que se han definido varias tomas desde el módulo de control central.

[0078] - Lasfiguras 7A y 7Brepresentan la misma realización con dos triadas de la figura 3B, pero desde una vista en perspectiva.

[0080] - Lafigura 8representa un ejemplo de procesado que se realiza, según una de las realizaciones de la invención, sobre una imagen capturada por una triada.

[0082] - Lafigura 9representa una configuración del sistema de la invención con detalle del parámetro de profundidad de campo (H) de la cámara y su relación con la distancia a la superficie de inspección y ángulo de incidencia (α) de las fuentes de iluminación.

[0084] - Lafigura 10representa una realización particular de la presente invención, con detalle del objetivo de lente líquida utilizado en combinación con el sensor de imagen y la orientación de corrección (β) de las fuentes de iluminación.

[0086] DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[0087] La presente invención divulga un método y un sistema para la detección de defectos en superficies metálicas, especialmente no pintadas, tales como carrocería de vehículos o bobinas de chapa, basado en la proyección simultánea de varias fuentes de luz (LED por ejemplo) con longitudes de onda diferentes. De acuerdo al conjunto de figuras que se acompañan, se describen en detalle las siguientes realizaciones de la presente invención.

[0088] En lafigura 2se observa un diagrama general del sistema de detección de defectos superficiales de la presente invención formado por los siguientes componentes: cámara200para la adquisición de imágenes; conjunto de tres fuentes de luz201, 202, 203,cada una con una cierta longitud de onda, distribuidas de forma simétrica alrededor de la cámara200. A cada terna de fuentes de luz se le llama “triada”. Proyectores láser lineales207,207’,207’’,207’’’ de asistencia a la toma de puntos. Microcontrolador210para la programación de disparos, se encarga de la secuencia de los disparos (TRG) de las fuentes de luz o triadas y de la cámara200. Módulo de control central220con una aplicación de software para la gestión de todos los elementos y con capacidad para almacenar, procesar y ejecutar los modelos de inteligencia artificial IA entrenados para identificar los defectos presentes en la pieza inspeccionada.

[0090] La utilización de diferentes longitudes de onda por cada una de las fuentes de luz201, 202, 203es lo que permite realizar disparos simultáneos, a diferencia del estado del arte conocido, donde se trabaja con luz blanca y los disparos son siempre en secuencia. Concretamente, haciendo coincidir las longitudes de onda de las tres fuentes de luz con los canales RGB, donde los tres rayos monocromáticos del modelo RGB adoptan las siguientes longitudes de onda: rojo (rango aproximado de longitudes de onda entre 620-670 nm); verde (rango aproximado de longitudes de onda entre 490-570 nm); azul (rango aproximado de longitudes de onda entre 430-480 nm), se consigue una combinación especialmente ventajosa para la adquisición de imágenes desde una cámara RGB, ya que el modelo RGB asigna un valor de intensidad de los valores rojo, verde y azul para cada píxel. Es decir, la forma en que se codifica una imagen según el modelo RGB implica que las componentes de color quedan registradas de forma independiente, aunque se adquieran simultáneamente. Esto permite hacer incidir las tres fuentes de luz con vectores de dirección diferentes sobre la superficie a inspeccionar y obtener una imagen compuesta con todas las eventuales reflexiones causadas por un defecto superficial de la pieza. Una sola imagen contiene, por tanto, la información de las tres fuentes de luz, optimizando así el tiempo de adquisición. Descomponiendo posteriormente las imágenes en los tres canales RGB, se tiene acceso a toda la información de cada una de las tres fuentes de manera independiente.

[0092] Lafigura 3Amuestra esquemáticamente una vista en planta de una realización del sistema con una sola triada. Esta realización puede tener la contrapartida de que la suma de las proyecciones de luz211, 212, 213,de las tres fuentes de luz201, 202, 203sea más pequeña que el campo de visión240de la cámara200. La misma realización, pero desde una vista en perspectiva se observa en lafigura 4,de manera que permite representar también el ángulo de incidenciaαdel haz de luz sobre la pieza a inspeccionar250y, también el ánguloγde apertura del sensor de la cámara, que determinará la distancia de trabajo, distancia entre el sensor de la cámara200y la pieza a inspeccionar250.

[0094] En lafigura 5se muestra un conjunto de proyectores laser lineales207, 207’, 207’’, 207’’’, los cuales están ajustados para que su proyección sobre la pieza a inspeccionar250delimite el campo de visión240del sensor de la cámara200en cada una de las tomas, de acuerdo a un ángulo de apertura∆de cada proyector láser lineal. Al hacer visible el campo de visión240se mejora y se facilita la toma de puntos al usuario.

[0096] En lafigura 6se representa un ejemplo sobre una pieza rectangular en la que se han definido varias (siete en este caso) tomas260-266desde el módulo de control central220.De esta manera, independientemente del tamaño de las piezas a inspeccionar, el trabajo se puede programar para ir cubriendo toda el área deseada añadiendo todas las tomas que sean necesarias.

[0098] Normalmente se prefiere utilizar una realización con al menos dos triadas, como la que se muestra en lafigura 3Bcon el objetivo de garantizar la inspección en la totalidad del campo de visión. La añadidura de la segunda triada supone la disposición de un segundo conjunto de tres fuentes de luz201’, 202’, 203’que, de manera ideal, se distribuyen simétricamente respecto a la primera triada. Las longitudes de onda de las fuentes de luz de esta segunda triada son coincidentes con las de la primera triada. El número de triadas se puede incrementar en función de la precisión requerida, como por ejemplo en la realización de lafigura 3C, que se muestra un sistema con cuatro triadas distribuidas homogéneamente a lo largo de una circunferencia centrada en la cámara200. Cuantas más triadas se incluyan, más vectores de luz inciden con diferentes direcciones sobre la superficie a inspeccionar, lo que supone una mejora en la precisión del sistema.

[0100] En lasfiguras 7Ay7Bse observa la misma realización de lafigura 3B, donde el sistema de la invención está formado por dos triadas, pero desde una vista en perspectiva. Para este caso de dos triadas: primera triada (201, 202, 203) y segunda triada (201’, 202’, 203’) se describe a continuación una realización del método de la invención.

[0101] El módulo de control220inicia el proceso de inspección enviando una orden al microcontrolador210para adquirir una imagen. A continuación, el microcontrolador210sincroniza la activación de la primera triada (formada por las fuentes de luz201, 202, 203) y la cámara200,observándose las proyecciones de luz211, 212, 213de lafigura 7A. La cámara200captura la correspondiente imagen de tres canales y la envía al módulo de control220para su almacenamiento. El microcontrolador210sincroniza la activación de la segunda triada (formada por las fuentes de luz201’, 202’, 203’)y la cámara200, observándose las proyecciones de luz211’, 212’, 213’de lafigura 7B. La cámara200captura una segunda imagen de tres canales y la envía también al módulo de control220para su almacenamiento. En este caso de dos triadas finaliza la toma de imágenes, pero para realizaciones con más triadas, como por ejemplo se muestra en lafigura 3C, se repetiría el proceso tantas veces como triadas disponga el sistema. Una vez finaliza la adquisición de imágenes, el módulo de control realiza el tratamiento de las imágenes y genera un conjunto de sub-imágenes, las cuales se normalizan y adaptan a un tamaño coincidente con un cierto modelo neuronal entrenado. Estas sub-imágenes se proporcionan entonces a dicho modelo neuronal para su diagnóstico e inferencia. Lógicamente, todo el proceso anterior se repite tantas veces como tomas se hayan definido en el módulo de control220.

[0103] En laFigura 8se muestra un ejemplo del procesado que realiza el módulo de control220sobre una imagen400capturada por una triada. El objetivo de este procesado es asegurar que las imágenes adquiridas se puedan trocear posteriormente en un tamaño predefinido HxW que coincida con el tamaño de entrada al modelo de IA definido410. Considerando que una imagen no se pueda dividir exactamente en un número N de sub-imágenes definido por el usuario, siendo cada una de las sub-imágenes de tamaño HxW, se contempla una etapa previa de relleno o ”padding”. En ese caso, el módulo de control220calcula el relleno en la dimensión de filas y en columnas necesario para lograr que la división posterior en las N subimágenes sea posible y además coincida con el tamaño predefinido HxW. Después de aplicar el relleno calculado, se trocean los canales en N sub-imágenes, siendo N el número de subimágenes en las que se desea trocear la imagen completa. A modo de ejemplo, en lafigura 8se define N=24, es decir, una matriz de sub-imágenes404distribuidas en 4 sub-imágenes en cada columna por 6 sub-imágenes en cada fila.

[0105] Más en detalle, la imagen400está conformada por sus componentes RGB401, 402, 403, donde cada componente es una matriz de intensidades (no representada) asociadas a cada pixel de la imagen. Antes de proporcionar las imágenes al modelo de inteligencia artificial410, se calculará si es necesario el padding, después se divide cada uno de los canales RGB401, 402, 403en una matriz de N sub-imágenes404, donde cada sub-imagen debe tener un tamaño HxW coincidente con el que ha sido entrenado el modelo de inteligencia artificial410. La matriz de sub-imágenes404se ordena en una lista o array405antes de ser enviadas al modelo410siguiendo el orden establecido en el array405. De esta forma se asegura que el tamaño definido de imagen HxW es el mismo que usa el modelo neuronal creado y se garantiza que el sistema de visión sea compatible con cualquier cámara. La consecuencia directa del cálculo del padding y su posterior proceso de troceado es que se pueden cambiar las características de la cámara sin que esto afecte al resto del sistema. El proceso de división o troceado puede configurarse desde el módulo de control220para que haya un cierto solapamiento entre sub-imágenes o, por el contrario, se deje un espacio entre ellas.

[0107] El método y sistema de detección de defectos superficiales de la presente invención se basa en tecnología por visión artificial. Como es habitual en el campo técnico, existe una profundidad de campo óptima determinada, donde el sistema es eficaz y puede trabajar correctamente. En lafigura 9se representa el parámetro de profundidad de campo (H), siendo dependiente de la cámara200y del objetivo500seleccionado para la aplicación. Si se aleja o se acerca la pieza250de la cámara200, el ángulo α de incidencia del haz de luz sobre la pieza a inspeccionar variará, dejando de ser el ángulo óptimo de inspección. En este caso la pieza quedará desenfocada, fuera de la profundidad de campo de la cámara. Por ejemplo, si la pieza250se separa de la cámara una distanciaL, el ánguloαse verá modificado y el sistema dejará de ser eficaz cuando se cumpla la relación:

[0109] L > (Profundidad de campo/2)

[0111] El problema anterior puede solventarse instalando el sistema de visión sobre un brazo robótico, el cual se desplaza para mantener la distancia entre la cámara200y la pieza a inspeccionar de forma constante en cada toma. También pueden ser necesarias correcciones continuas en el caso de piezas con uno o varios desniveles en su superficie, pudiendo ser necesario variar la configuración en cada una de las tomas para poder enfocar e inspeccionar correctamente la pieza.

[0113] En lafigura 10se muestra una realización particular de la presente invención que realiza las correcciones del ángulo de incidenciaα,para llevarlo a su orientación óptima, disponiendo una lente líquida550en combinación con la cámara200. Así, utilizando como objetivo una lente líquida550se obtiene un control dinámico sobre la distancia focal del objetivo que nos permite desplazar la profundidad de campo (H) del dispositivo a la zona de interés, eliminando por tanto la restricción que impone dicho parámetro y pudiendo prescindir del brazo robótico para realizar las correcciones de distancia descritas anteriormente. Ajustando la lente líquida550se consigue desplazar (acercar o alejar) la distancia focal del objetivo. Adicionalmente, para mantener el ángulo de incidencia (α) de los haces de luz en su valor optimo, los ajustes de la lente líquida pueden combinarse con un sistema capaz de orientar las fuentes lumínicas un ángulo de correcciónβ(siendo β=0 cuando el sistema se encuentra dentro de su orientación óptima, sin necesidad de corrección). El valor del ángulo de corrección β dependerá por tanto de los ajustes de la lente líquida y este, a su vez, de la distancia entre la pieza250a inspeccionar y la cámara200. También se puede instalar un sensor de distancia en el sistema para obtener automáticamente la distancia entre la pieza a inspeccionar y la cámara, para facilitar la tarea de ajuste de la lente líquida. Esta configuración posibilita la inspección de piezas con uno o varios desniveles utilizando el mismo dispositivo y sin necesidad de utilizar un brazo robótico. El módulo de control ordena directamente los ajustes a la lente líquida550y el ángulo de correcciónβpara cada toma, basándose en la distancia a la superficie a inspeccionar.

[0115] La presente invención no debe verse limitada a la forma de realización aquí descrita. Otras configuraciones pueden ser realizadas por los expertos en la materia a la vista de la presente descripción. En consecuencia, el ámbito de la invención queda definido por las siguientes reivindicaciones.

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES

1. Un sistema para detectar defectos superficiales en una pieza metálica (250), que comprende al menos dos fuentes de luz configuradas para emitir cada una un haz de luz sobre una superficie de la pieza metálica; y un sensor de imagen (200) configurado para recibir imágenes formadas por los haces de luz reflejados por dicha superficie; donde el sistema está caracterizado por que comprende:

- una primera fuente de luz (201) configurada para emitir un primer haz de luz con una primera longitud de onda;

- una segunda fuente de luz (202) configurada para emitir, simultáneamente, un segundo haz de luz con una segunda longitud de onda, donde la segunda longitud de onda es diferente a la primera longitud de onda;

- un módulo de control (220) configurado para determinar la presencia de defectos superficiales en la pieza metálica, basado en al menos una imagen recibida por el sensor de imagen, donde la imagen está compuesta por los haces de luz reflejados contenidos en el campo de visión del sensor de imagen (200); y

una pluralidad de proyectores laser lineales (207, 207’, 207’’, 207’’’) configurados para proyectar líneas que delimitan el campo de visión (240) del sensor de imagen (200).

2. Sistema de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que además comprende una tercera fuente de luz (203) configurada para emitir un tercer haz de luz con una tercera longitud de onda, donde la tercera longitud de onda es diferente a la primera y a la segunda longitud de onda.

3. Sistema de acuerdo a cualquier de las reivindicaciones anteriores donde cada una de las fuentes de luz está configurada para emitir un haz de luz en una longitud de onda coincidente con uno de los canales RGB.

4. Sistema de acuerdo a la reivindicación 3, donde el sensor de imagen es un sensor RGB.

5. Sistema de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el módulo de control (220) está además configurado para ordenar la emisión simultánea de todos los haces de luz con diferente longitud de onda.

6. Sistema de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende un objetivo con lente líquida (550) dispuesto en combinación con el sensor de imagen (200), donde el objetivo con lente líquida está configurado para ajustar la distancia focal y desplazar la profundidad de campo en función de un ángulo de incidencia (α) óptimo de los haces de luz.

7. Sistema de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende un sistema de soportes orientables configurado para acoplar las fuentes de luz, donde el módulo de control está además configurado para ordenar un cierto ángulo de corrección (β) a los soportes orientables para mantener un ángulo de incidencia (α) óptimo de los haces de luz.

8. Sistema de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende dos o más triadas dispuestas siguiendo una circunferencia centrada en el sensor de imagen (200), donde una triada es un conjunto de tres fuentes de luz configuradas para emitir haces de luz coincidentes con los canales RGB.

9. Método para detectar defectos superficiales en una pieza metálica (250) caracterizado por que comprende:

- emitir, por una primera fuente de luz (201), un primer haz de luz con una primera longitud de onda sobre una superficie de la pieza metálica;

- emitir, por una segunda fuente de luz (202), simultáneamente a la emisión del primer haz, un segundo haz de luz con una segunda longitud de onda sobre la superficie de la pieza metálica, donde la segunda longitud de onda es diferente a la primera;

- detectar, por un sensor de imagen (200), al menos una imagen formada por los haces de luz reflejados por la superficie de la pieza;

- determinar, por un módulo de control (220) la presencia de un defecto superficial en la pieza metálica, basado en la imagen detectada por el sensor de imagen;

- delimitar el campo de visión (240) del sensor de imagen (200) mediante las proyecciones de una pluralidad de proyectores laser lineales (207, 207’, 207’’, 207’’’),

10. Método de acuerdo a la reivindicación 9 que además comprende emitir, por una tercera fuente de luz (203), simultáneamente a la emisión del primer y segundo haz, un tercer haz de

luz con una tercera longitud de onda sobre la superficie de la pieza metálica, donde la tercera longitud de onda es diferente a la primera y segunda longitudes de onda.

11 Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 9-10 que además comprende ajustar cada una de las fuentes de luz a un valor de longitud de onda coincidente con uno de los canales RGB.

12 Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 9-11 donde determinar, por un módulo de control (220) la presencia de un defecto superficial en la pieza metálica, comprende:

- recibir una imagen (400) compuesta por los haces de luz de diferentes longitudes de onda; - descomponer la imagen en tres canales RGB (401, 402, 403);

- para cada uno de los canales, dividir la imagen resultante en un número de sub-imágenes de tamaño preestablecido (405);

- proporcionar las sub-imágenes a un modelo de inteligencia artificial (410) entrenado con imágenes del tamaño preestablecido; y

- detectar la presencia de un defecto superficial, por el modelo de inteligencia artificial (410) entrenado.

13. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 9-12 donde el módulo de control (220) está configurado para sincronizar una pluralidad de triadas dispuestas simétricamente siguiendo una circunferencia centrada en el sensor de imagen (200), donde una triada es un conjunto de tres fuentes de luz configuradas para emitir haces de luz coincidentes con los canales RGB.

14. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 9-13 que además comprende: - establecer en el módulo de control (220) un ángulo de incidencia (α) óptimo para las fuentes de luz;

- detectar, por el módulo de control (220), una desviación de dicho ángulo de incidencia (α) óptimo;

- realizar, por el módulo de control (220) una acción de corrección para recuperar el ángulo de incidencia (α) óptimo, donde la acción de corrección comprende ajustar un objetivo de lente líquida (550).