Tiempo de lectura: 7 minutos

La visión artificial en entorno científico y de investigación se está convirtiendo en un nuevo aliado para el desarrollo de nuevos proyectos con la aplicación de nuevas tecnologías. La microscopía o el análisis de imagen han dado, en los últimos años, un salto importantísimo dentro de la visión artificial.

Numerosos sectores de investigación en ciencia y biomedicina como la biología, geología, farmacia, veterinaria o astronomía se han beneficiado de este gran cambio hacia delante. También en la física y los entornos relacionados con la fotónica y la óptica se han aplicado sistemas de visión artificial y no podemos dejar de destacar su aportación en el campo de la medicina, especialmente en los componentes de sistemas complejos como resonancia magnética, tomografía axial, radiología, endoscopios, sistemas de oftalmología, odontología, medicina forense, ortopedia, cirugía robotizada, etc.

Para todos ellos, el empleo de microscopia y análisis de imagen es clave para continuar avanzando en sus programas de investigación e innovación.

En nuestro artículo anterior sobre visión artificial en entorno científico hablábamos sobre algunas soluciones para este sector como cámaras hiperespectrales, cámaras de alta velocidad, software de visión o del concepto de Deep Learning y sus algoritmos.

Hoy vamos a tratar nuevas soluciones para aplicaciones de la visión artificial en entorno científico y de investigación; las cámaras con sensor InGaAs, cámaras matriciales con prisma y kits para introducción a visión integrada o embedded vision.

Cámaras con sensor InGaAs

En entornos científicos se requiere una gran calidad de captura de imagen para poder realizar el mejor análisis y obtener de esta forma los resultados correctos. Se suelen utilizar cámaras de alta resolución y sensibilidad. Normalmente no necesitan alta velocidad, pero sí que sean adaptables a microscopios e integrables con el software de análisis de imagen que se va a utilizar. El requisito de la alta velocidad dependerá sin embargo de la aplicación sobre la que se realice el estudio. Por ejemplo: aplicaciones de balística, crash test, biomecánica, etc., requieren de muy alta velocidad, sistemas con memoria y batería integrada.

Los sensores InGaAs están fabricados con tecnología y material diferentes a los sensores de silicio convencionales y no son sensibles a la luz del espectro visible, visualizando exclusivamente el infrarrojo entre los 900 y 1700 nm.


Cámara de escaneo lineal SWIR Serie Linea

La serie Linea SWIR de Teledyne Dalsa está formada por cámaras lineales de comunicación GigE y disponen de un sensor de imagen InGaAs de última generación, de muy alta respuesta y bajo ruido, que permiten la proyección de imagen en la gama espectral de infrarrojos de onda corta (SWIR), entre 950 a 1700 nm. Aúnan características que le facilitan su trabajo en aplicaciones de visión artificial; alta velocidad, alta resolución, ciclo continuo y E / S programables. Además, son compatibles con software de visión artificial como Sherlock e Inspect y librerías de programación como Halcon.

La Linea SWIR es interesante para aplicaciones en el sector alimentario, ya que tiene capacidades de detección de agua y humedad, hematomas u objetos extraños. También es ideal para aplicaciones como clasificación de objetos e inspección de paneles solares.

En este caso de éxito, diseñado íntegramente en España tras tres intensos años de trabajos de I+D+i, te mostramos el uso de la visión artificial para la automatización de los procesos de conteo y envasado en el sector de las semillas con cámaras de la serie Linea.

En los últimos años su aplicación en arte ha ido en auge, ya que al trabajar con una longitud de onda más allá en el infrarrojo, permite penetrar a través de las capas de pintura y observar el trazo oculto original del artista a carboncillo debajo de la pintura.


Cámara SWIR con sensor InGaAs serie Goldeye

Las cámaras de Allied Vision serie GoldEye producen excelentes imágenes de bajo ruido con un alto rango dinámico, gracias a un sensor matricial InGaAs de alta sensibilidad en la longitud de onda de 950 a 1700 nm.

Algunos de sus modelos incorporan refrigeración termoeléctrica activa (TEC) en su sensor, lo que resulta óptimo para aplicaciones con tiempos de exposición largos de hasta 10 segundos como la astronomía. Esto permite captar estrellas, buscando otras longitudes de onda que el ojo humano no ve. Son una buena elección para aplicaciones en el entorno científico más allá del espectro visible.

Las cámaras Goldeye se pueden utilizar en numerosos campos de aplicación como la investigación médica y biológica, la inspección de semiconductores, la energía fotovoltaica, espectroscopía, la agronomía y muchas otras disciplinas de las ciencias de la vida, así como el control de calidad, la automatización y la detección de agua o humedad…

Cámaras matriciales con prisma

Una de las soluciones más interesantes y especiales en visión artificial en entorno científico y de investigación son las cámaras matriciales con prisma.

Este tipo de cámaras proporcionan imágenes simultáneas de 3 bandas espectrales diferentes en una sola cámara: un canal de color visible de 400-670 nm, un canal de infrarrojo cercano (NIR) de 700-800 nm, y un segundo canal NIR de 820-1000 nm. Esto hace posible detectar o inspeccionar simultáneamente elementos visibles, así como analizar materiales o defectos utilizando sus características espectrales dentro de una sola banda NIR o cuando se combinan a través de ambas bandas NIR.

Cámara de escaneo de área multi sensor y multiespectral Serie Fusion

Las cámaras de JAI serie FUSION disponen de modelos que permiten customizar el producto para poder escoger la longitud de onda que queremos que vea cada sensor por separado, permitiendo tomar con la misma cámara 3 imágenes con los espectros que nos interesan, aunque sean diferentes.



En las cámaras basadas en prismas, los bloques de prismas consisten en recubrimientos dicroicos duros que son filtros de interferencia por naturaleza. Estos filtros son responsables de la separación primaria de la luz entrante.

Este tipo de tecnología, basada en prisma, también está disponible con cámaras lineales para aplicaciones de producción continua o aplicaciones de alta velocidad en las que se requiere un análisis del color exhaustivo, tales como inspección de papel, plástico, film, textiles, print quality e inspección en el procesado de la industria alimentaria.

No obstante, del mismo modo que en las cámaras matriciales, el prisma reduce la transmisión de luz y por lo tanto debemos tener en cuenta utilizar sensores más sensibles o una iluminación más potente.

Kits de protocolo embedded

La visión integrada o embedded vision es una nueva tecnología que abre nuevas formas de aplicación en la visión artificial. Consiste en la integración de módulos de cámara adaptados que se integran directamente en máquinas o dispositivos, donde, junto con plataformas informáticas a medida y un menor consumo de energía, hacen posible el procesamiento inteligente de imágenes en las más diversas aplicaciones sin que sea necesario un PC industrial clásico.

Si quieres saber algo más sobre la tecnología “embedded vision”, lee este artículo publicado en el grupo STEMMER IMAGING, al que pertenecemos. Te resultará interesante.

Para aquellos usuarios que quieren descubrir la visión embedded pero no quieren realizar una inversión importante desde un inicio, el kit de inicio de desarrollo de las cámaras Alvium puede ser una opción perfecta, ya que incluye todo lo necesario para comenzar a crear prototipos y a un coste reducido.

Dependiendo de las necesidades de aplicación existen 2 kits diferentes disponibles:

1 – Kit de inicio de desarrollo básico:

Compuesto por:

  • Cámara CSI-2 modelo Alvium 1500 C-500c de 5 Mpíxeles con montura S y carcasa abierta, equipada con sensor CMOS
  • Accesorios: Adaptador de trípode de cámara, lente con montura S y distancia focal de 8mm, cables flexibles CSI-2 220 mm
  • Placa adaptadora para NVIDIA Jetson Nano preconfigurada
  • Tarjeta SD preconfigurada con controlador CSI-2 incluido

Instalar el kit es muy fácil. Te mostramos cómo hacerlo:

2- Kit de inicio de desarrollo + software Halcon:

Con este kit pueden realizarse varias aplicaciones; Matching, trazabilidad de productos y OCR, estimación de pose y clasificación basada en Deep Learning.

Compuesto por:

Hardware: 

  • Cámara color CSI-2 modelo Alvium 1500 C-120c de 5 Mpíxeles con montura S y carcasa abierta
  • Accesorios: Adaptador de trípode de cámara, lente S-6-F1.8-5MP-T1-2.5-IRC, cable flexible CSI-2 420mm
  • Placa adaptadora CSI-2 para NVIDIA Jetson Nano preconfigurada
  • Triángulo de PCB para aplicaciones de demostración 

Software: 

  • Machine Vision Software MVTec HALCON *
    (en forma de una aplicación de demostración basada en navegador y ejecutable sin licencia adicional)
  • Driver MIPI CSI-2
  • Tarjeta de imagen SD preconfigurada

* Con el kit de inicio, se pueden ejecutar los ejemplos de aplicaciones preinstaladas. Es posible desarrollar aplicaciones personalizadas utilizando la amplia caja de herramientas de HALCON con una licencia de desarrollo de MVTec HALCON (no incluida).

Y hasta aquí el artículo de hoy. Nos queda un último artículo dedicado a este entorno con más soluciones. ¡Vamos preparándolo!

Seguramente tras esta lectura, y más si has leído ya la primera parte que le dedicamos a otras soluciones para la visión artificial en entorno científico y de investigación, has encontrado alguna idea interesante que puedes aplicar a ese proceso que se te resiste.

Si no sabes cómo comenzar o te han surgido preguntas sobre cualquier punto que hemos tratado, no dudes en contactar con cualquiera de nuestros especialistas en INFAIMON. Estaremos encantados de ayudarte.