Da diversi anni, ormai, i sistemi di visione non costituiscono più una novità in campo industriale ma una tecnologia ampiamente diffusa ed utilizzata. Ma, si sa, l'evoluzione tecnologica non si ferma mai e qualcosa si sta muovendo in ambito applicativo.
È di questi giorni la notizia che una donna, totalmente non vedente a seguito di una malattia degenerativa, ha riacquistato parzialmente la vista grazie ad un intervento chirurgico innovativo durante il quale le è stata impiantata una sorta di retina artificiale.
A dir la verità l'espressione "retina artificiale" fa tanto "Terminator" evocando oscuri scenari futuristici con cyberumani "realizzati" con un mix di parti naturali e pezzi artificiali.
In realtà vale la pena di dare un'occhiata al sistema di visione impiantato alla signora per rendersi conto che la tecnologia utilizzata è quella da tempo diffusa negli ambiti industriali: il sistema di visione funziona convertendo le immagini catturate da una videocamera in miniatura montata sugli occhiali della signora in una serie di piccoli impulsi elettrici, che vengono trasmessi in modalità wireless ad una matrice di microelettrodi impiantati sulla superficie della retina. Concettualmente, dunque, la novità non è tanto la telecamera e nemmeno il sistema wireless di trasmissione quanto, piuttosto, la capacità del sistema di associare ad ogni porzione di scena ripresa una coppia di coordinate X-Y in maniera tale che ogni impulso sia assegnato al corretto microelettrodo per la corretta ricostruzione della scena; ciò che più impressiona di questa operazione non è tanto l'applicazione di visione artificiale quanto l'abilità dei chirurghi in grado di operare in situazioni dimensionalmente microscopiche.
Struttura di un sistema di visione industriale
In genere, parlando di sistemi di visione, si pensa immediatamente alla telecamera; in realtà le componenti di un sistema di visione per uso industriale sono molteplici: illuminazione, ottica, sensore di acquisizione, elaborazione e comunicazione.
Partiamo dall'illuminazione che ha un ruolo fondamentale per ottenere buoni risultati: particolari tecniche di illuminazione come l'irraggiamento diretto, il controluce, l'irraggiamento laterale o combinazioni di esse possono modificare l’aspetto di un’immagine, nascondendone alcune caratteristiche o accentuandone altre. La retroilluminazione, ad esempio, migliora il contorno di un oggetto per individuarne le forme nelle applicazioni di misura dimensionale; l’illuminazione a diffusione assiale, in cui uno specchio semi-trasparente illumina lateralmente e devia la luce verso il basso sul pezzo che riflette la luce indietro verso le telecamera produce un’immagine nitidamente illuminata e omogenea; l’illuminazione strutturata, proiezione di una luce piana, a griglia o di forma più complessa, con un determinato angolo su un oggetto, è utile per ispezionare superfici indipendentemente dal contrasto, mentre l’illuminazione direzionale in campo scuro e chiaro rivela meglio i difetti superficiali. Molto utilizzate anche l’illuminazione scialitica, la più uniforme per eliminare le ombre e per evidenziare caratteristiche di interesse, e l’illuminazione stroboscopica, usata in applicazioni ad alta velocità per congelare gli oggetti in movimento ed esaminarli.
Gli obiettivi determinano la qualità e la risoluzione dell’immagine catturata, possono essere intercambiabili o fissi, e si differenziano per qualità del gruppo ottico interno e costo. Il sensore di acquisizione, che converte i fotoni in elettroni, quindi la luce in segnali elettrici, può essere di tipo CCD (Charge Coupled Device) o CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor). I sensori CCD, introdotti negli anni ’70 e basati su accumulo di una carica elettrica proporzionale all’intensità della luce incidente, sono oggi quasi del tutto abbandonati in favore dei sensori CMOS, costruttivamente più semplici, con un costo inferiore, con maggior livello di integrazione, minori consumi e superiore velocità di acquisizione. Infine si ha l’elaborazione, che può avvenire esternamente in sistemi PC-based o internamente al sistema di visione integrato, con software specifici che nel tempo si sono molto evoluti permettendo applicazioni estremamente sofisticate.
Di notevole interesse, soprattutto attualmente, l'aspetto comunicativo: l’interfacciamento con il processo produttivo può avvenire tramite I/O digitali, interfacce seriali (RS-232 o 485), bus di campo e reti Ethernet; quasi tutti i costruttori, però, privilegiano oggi l’interfacciamento GigaEthernet che permette di collegare anche più di una telecamera a reti di tipo Gigabit Ethernet.
Questa tecnologia di trasmissione delle informazioni di visualizzazione appare oggi, in fabbriche interamente connesse, estremamente importante per facilitare disponibilità e condivisione dei risultati delle elaborazioni.
Sistemi di visione: lo stato dell'arte e le possibili evoluzioni
