Inspeção de Solda com Inteligência Artificial: Como a Pollux tornou possível esse desafio?

Buscando constante inovação no segmento de inspeções automáticas, a Pollux trouxe ao mercado uma solução completamente pioneira, que soluciona o problema de inspeção da aparência dos conjuntos soldados na indústria.

Combinando Visão Computacional, Robótica e Inteligência Artificial, a aplicação proporciona não só confiança no processo de inspeção, mas também agilidade com múltiplas inspeções e versatilidade em diversos processos de solda, verificando presença de componentes, classificando defeitos, gerando integração do Fluxo de Indústria 4.0 e automatizando as ações de correção do processo de soldagem.

O problema da inspeção de conjuntos soldados

Considerando todas as tecnologias atuais para verificação aparente da qualidade da solda, o método mais utilizado hoje na indústria não é tão tecnológico assim. O IVS (Inspeção Visual de Soldagem), feito por meio de interpretação visual humana, utiliza-se dos olhos do inspetor, somado a sua experiência, que anota o que vê de incoerente na aparência/qualidade da solda.

Demais processos para garantia da qualidade da solda, como Macrografia, Ultrassom, Líquido Penetrante, Laser e Raio-x são feitos por ensaios e amostragem, e geralmente são utilizados para verificar as características de penetração, perna, garganta, concavidade, convexidade e algumas outras variáveis. Estas, muitas vezes não conseguem auxiliar no processo de inspeção para determinar a conformidade da solda, como o IVS consegue fazer.

Inspeção Visual Humana

O IVS é o método de inspeção de soldagem mais utilizado na indústria, onde o inspetor humano examina visualmente e faz sua interpretação, identificando defeitos como: rachaduras, cavidades, fusão incompleta e outros defeitos de superfície.

• Limitação 1: Interpretação de acordo com a pessoa que está inspecionando, podendo gerar apontamentos de não conformidade, de acordo com a forma que a pessoa está inspecionando e foi treinada para tal função;
• Limitação 2: Tempo de ciclo de inspeção reduzido devido a ergonomia e movimentação humana;
• Limitação 3: Apontamento de não-conformidade geralmente feita através de papéis e planilhas sem monitoramento, análise de tendências ou integração com qualquer outro sistema de garantia da qualidade;
• Limitação 4: Dependendo da geometria da peça a ser inspecionada, várias pessoas são utilizadas no processo de inspeção IVS, gerando alto custo na garantia da qualidade.

Solução para Inspeção Automatizada

Para entender como funciona o processo, primeiro vamos entender a integração das soluções.

Robótica

A utilização de um robô no processo de inspeção nos garante mobilidade, tempo de ciclo (agilidade) e a possibilidade de executar múltiplas inspeções na mesma peça. Dependendo do ambiente de inspeção, geometria da peça e tempo de ciclo esperado, nossos clientes podem optar pela utilização de robôs colaborativos ou robôs industriais para operação.

Flex AI – Robô para inspeção com Inteligência Artificial – Robô KUKA from Pollux on Vimeo.

Visão Computacional e Inteligência Artificial

Ao combinar as tecnologias de sensores/câmeras com a IA (Inteligência Artificial), as máquinas estão obtendo uma melhor compreensão do mundo ao seu redor, permitindo a mobilidade, manipulação de objetos e visão de forma autônoma.

As tecnologias de detecção são um componente essencial da Internet das Coisas (IoT) e a grande quantidade de dados coletados faz com que as máquinas, com suas redes neurais, permitam recriar o ambiente cognitivo e representar a mesma forma de interpretação por comparação de padrões que os humanos fazem.

A utilização da inteligência artificial permite obter muitos tipos de informações que podem ser aplicadas a diversos cenários, situação completamente diferente dos Sistemas de Visão tradicionais, onde programadores passam horas codificando rotinas e algoritmos para garantir a qualidade a partir de uma análise final que qualifica o resultado como “Produto Bom” ou “Produto Ruim”, resultando em altas taxas de falsos rejeitos e falsas aprovações devido a instabilidade do sistema, que demanda de ambiente de iluminação controlada, defeitos em posições indexadas e alto processamento de imagem.

Para entender melhor, confira o case de inspeção de soldagem em segmento, utilizando software para análise industrial de imagens com Deep Learning para classificações automatizadas.

Inspeção de solda – FLEX-AI from Pollux on Vimeo.

Sobre o sistema de inspeção com inteligência artificial: 

• Intuitivo: Melhor do que inspeção humana;
• Inteligente: Aprende diretamente com exemplos;
• Poderoso: Resolve desafios extremamente complexos.

Desafios na inspeção de soldas

• Cordões de solda apresentam grande variedade de formas e características difíceis de serem inspecionadas em sistemas de visão tradicionais;
• Variações normais e aceitáveis de soldas devem ser toleradas, evitando falsos rejeitos;
• A superfície reflexiva e irregular do metal gera imagens com texturas complexas;
• Geometria do produto inspecionado é muito grande e demanda de várias pessoas para garantir qualidade a partir de IVS do segmento soldado.

Solução com Inteligência Artificial

Com o Cognex ViDi Suite, a inspeção automatizada de cordões de solda se torna completamente viável. A ferramenta do software é treinada com um conjunto de amostras boas e ruins, criando um modelo de referência. Assim que a fase de treino é terminada, a inspeção está pronta. Áreas defeituosas do cordão de solda podem ser identificadas e analisadas. Problemas como ausência de solda, morfologias e superfícies incorretas podem ser detectadas com sucesso.

Para este exemplo de inspeção de soldas, utilizamos as ferramentas de classificação e análises supervisionadas, para a rede neural ser treinada com um conjunto de imagens de amostras boas e ruins.

Após o treino da rede neural ser concluído, o processo de inspeção é capaz de identificar defeitos e classificar as diferentes soldas como boas ou ruins, separando uma das outras conforme o defeito, permitindo sua classificação, conforme indexação de treinamento.

Por fim, todo processo de inspeção e garantia de qualidade deve disparar um rejeito (não-conformidade) e um gatilho de melhoria. O Sistema Pollux permite que a cada defeito identificado, uma solução possa ser tomada de forma autônoma, agilizando os processos internos da indústria, diminuindo o fluxo de comunicação entre pessoas, papéis e burocracias para que problemas sejam corrigidos o mais rápido possível, vejam o exemplo..

A presença de Respingo (Spatter) no produto é um defeito que o Sistema de Visão com IA consegue identificar muito bem. Mesmo sabendo que é algo que não afeta diretamente as propriedades da solda, o respingo acaba deixando o acabamento da solda irregular e faz com que todo conjunto soldado tenha que ser limpo após o processo, no mínimo. O que gera este defeito está diretamente relacionado a alta amperagem, sendo a fonte de soldagem não ajustada para a faixa de corrente da bitola utilizada na tocha.

Quando o sistema inspeciona o conjunto soldado e encontra Respingos, ele automaticamente gera uma não-conformidade, disparando um gatilho para fonte de soldagem, verificando se a corrente está ajustada de acordo com o processo de soldagem (EPS)especificado para este conjunto. Caso não esteja, o próprio sistema pode ajustar a fonte automaticamente, ou disparar um alerta para um andon, ou um alerta para equipe técnica/manutenção ir ajustar a fonte de soldagem.

Sobre a Pollux

A Pollux, ao longo de 2019, desenvolveu esta mesma solução para uma variedade de processos de soldagem, destacando, MIG, MAG, TIG, Laser, Eletrodo, Estanho e Solda Ponto.

Fundada há 23 anos, a Pollux é uma multinacional brasileira com mais de mil projetos de tecnologia industrial implementados por toda a América. Nosso propósito é tornar a indústria 4.0 uma realidade para nossos clientes através de soluções completas e turnkey que integram linhas de montagem, robótica, sistemas de visão, inteligência artificial, software e veículos autônomos. Conduzimos a transformação digital nas fábricas, tornando-as mais produtivas, eficientes e inteligentes, favorecendo a competitividade em um cenário global cada vez mais acirrado.