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Mapro . - Mapro

Industry:

Products:
LabVIEW, NI Vision Builder for Automated Inspection

The Challenge:
Crear una plataforma lo suficientemente flexible y modular para desarrollar de forma sencilla bancos de test personalizados.

The Solution:
Utilizar la arquitectura PXI, con su gran catalogo de módulos y LabVIEW, para conseguir la modularidad y facilidad de ensamblado requeridos, en el apartado de software y hardware.

¿Es posible crear productos de ingeniería estándar?

El binomio “a medida“ y “estándar”, ha sido siempre  una dualidad controvertida. Las soluciones a medida, con grandes costes de ingeniería se hacen muy difíciles de comercializar debido al gran grado de personalización. Y al mismo tiempo las soluciones estándar no suelen satisfacer todas las necesidades del cliente.

En Mapro hemos querido acercar estos dos mundos, creando una plataforma, en la que construir soluciones a medida se simplifique, teniendo como base elementos estándar que se ensamblan en función de la aplicación. De este modo, damos el valor añadido de la solución a medida a un producto competitivo con las soluciones estándar. De esta forma Mapro, llega a una solución de compromiso para bancos de test, tanto para laboratorio como para línea de producción.

En el apartado de software, Mapro ha realizado un gran esfuerzo de recopilación de software desarrollado (esencialmente en NI LabVIEW y CVI), para crear librerías Estándar que abarcasen la mayoría de funcionalidades comunes entre proyectos, con el objeto que sean fácilmente reutilizables. La inherente modularidad de LabVIEW hace que el desarrollo a posteriori se realice de una forma eficaz y con el consiguiente ahorro de tiempo.

En el apartado de instrumentación y medida, La solución escogida para conseguir esta modularidad, son los chasis PXI de National Instruments y la gran cantidad de módulos disponibles en el mercado. La versatilidad a nivel de configuraciones de Hardware que nos proporcionan estos chasis, hace que sean la respuesta a la flexibilidad requeridas para los tipos de proyecto que Mapro aborda actualmente: Visión artificial, ruido y vibración, FPGA, adquisición de datos analógicos y digitales de una forma sencilla, es posible, a partir de una plataforma común, transformar un banco de test en otro con simplemente escoger las tarjetas adecuadas, con el consiguiente ahorro de tiempo en la fase de prototipado.

 

No solo hardware y LabVIEW

Además, dependiendo de la aplicación, NI también nos ha proporcionado soluciones óptimas a bajo coste, como en el ejemplo de bancos de inspección por visión artificial. Mapro ha desarrollado con éxito este tipo de máquinas, utilizando en el apartado de visión el Vision Builder for Automated Inspection de National Instruments. Esto nos dio la inestimable facilidad de combinar las librerías estandarizadas de Mapro en LabVIEW, con esta nueva tecnología de Visión Artificial.

 

Un desarrollo práctico

En esta línea surgió para Mapro la necesidad de desarrollar un banco de test para clusters de motocicletas. Estos clusters disponen de testigos para distintas funciones ( luces, fallo motor, etc. ), un reloj cuenta revoluciones y una pantalla LCD dónde se muestran datos útiles para la conducción ( velocidad, temperatura del agua, etc. ).

El test de funcionamiento de este tipo de mecanismos no es tarea fácil, debido a la imposibilidad de tener sensores mecánicos. Además, la correcta respuesta eléctrica a una excitación dada, no asegura el correcto funcionamiento del cluster. Una posible solución pasaría por colocar algunos sensores de tipo óptico para detectar la correcta iluminación de los testigos, pero en el caso del cuentarrevoluciones o del display LCD, esto se hace impracticable. En el caso del cuentarrevoluciones, es un sistema analógico, en el sentido que las posiciones de la aguja, no responden a una posición determinista sino a un rango de posición aceptable. Así mismo, la pantalla LCD, a pesar de ser un sistema determinista, se hace sumamente difícil colocar los sensores ópticos así como su reconfiguración para realizar diferentes tests. Por estos motivos, la solución pasó por diseñar un sistema de visión artificial, sistema que nos permite gran facilidad de configuración y el poder realizar la inspección de todas las zonas de interés (testigos, cuenta revoluciones y LCD).

Estos clusters utilizan el ampliamente extendido bus CAN de baja velocidad, muy utilizado en el sector del automóvil. El test debía controlar distintos parámetros de respuesta del cluster como por ejemplo el correcto encendido de los LED’s, la velocidad y correcto posicionamiento de la aguja del reloj o los iconos mostrados por el LCD. De forma adicional también debíamos realizar una inspección de las serigrafías mostradas en el reloj.

Así que utilizamos los módulos desarrollados previamente por Mapro sobre bus CAN y programamos la tarjeta FPGA PXI-7813R para controlar un módulo CompactRIO NI 9853, a través de un módulo de expansión NI cRIO-9151 Utilizando una cámara industrial de alta resolución en conjunción con la capturadora PXI-8252 IEEE 1394, coneguimos capturar las imágenes del cluster. Utilizando una CPU PXI-8187, y el Vision Builder for Automated Inspection, y exportando la inspección de visión artificial a LabVIEW, conseguimos sincronizar con precisión la excitación/respuesta del cluster. Teniendo de este modo un sistema completo de test, para la aplicación propuesta.

Cada inspección requirió de un tratamiento distinto, a saber:

                • Testigos (LEDs): Fue el procedimiento más sencillo debido a que simplemente se requería el OK/NOOK de funcionamiento. Midiendo la intensidad lumínica de zonas concretas, conseguimos reconocer los dos estados posibles de cada testigo.

                • Cuenta revoluciones: Debido a la carcasa de plástico transparente, debimos poner especial cuidado en el sistema de iluminación, ya que los reflejos nos falseaban la medida. Con iluminación de tipo difusa conseguimos una imagen nítida, y gracias a herramientas aportadas por el LabVIEW para la detección de gauges, fue relativamente fácil determinar la posición de la aguja en cada test. Estableciendo unos márgenes de tolerancia adecuados, conseguimos un test con la fiabilidad requerida.

-Serigrafías, utilizamos las eficientes herramientas de detección de objetos, utilizando como margen los datos de correlación entre el modelo ideal y el inspeccionado.

                - Pantalla LCD: En este caso, aparte de la iluminación difusa, utilizamos las herramientas disponibles de OCR, para conseguir reconocer los distintos mensajes mostrados en LCD, así como el reconocimiento de patrones, para los iconos mostrados en pantalla.

Finalmente exportamos las inspecciones a LabVIEW para sincronizar los procesos de excitación y resultados, establecer una interface amigable al usuario y crear distintas baterías de tests a realizar.

Con lo que un prototipo que hubiera costado cientos de horas de ingeniería se consiguió ensamblar en un 20% del tiempo, utilizando módulos estándar desarrollados por Mapro, una bancada adaptable para prototipado y los elementos de hardware y software mencionados de National Instruments.

 

Un proyecto de futuro

El éxito demostrado en esta plataforma, ha hecho que Mapro siga apostando por esta arquitectura para sus proyectos, implementando con éxito otros sistemas, como un sistema portable de medición de ruido y vibración, utilizando, aparte del chasis y CPU mencionados, la tarjeta de adquisición NI PXI-4461, en conjunción con el toolkit de LabVIEW de “Sound and Vibration”. En este proyecto, la versatilidad y modularidad del procedimiento han sido claves en el éxito obtenidos.

 

 

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