La nuova piattaforma di ispezione IA di Instrumental sfrutta le telecamere di machine vision di Teledyne FLIR

Secondo la società di ottimizzazione della produzione Instrumental, la produzione rappresenta oltre la metà del prodotto mondiale lordo (GWP) totale, pari a 40.000 miliardi di dollari statunitensi, ma il 20% di ogni dollaro speso va sprecato. Questo rappresenta un problema del valore di 8.000 miliardi di dollari statunitensi, ovvero il 10% del GWP. Fondata nel 2015 da ex ingegneri Apple, Instrumental ha sviluppato una piattaforma di ottimizzazione e ispezione che combina software cloud, ispezione con machine vision, intelligenza artificiale (IA) e dati di test elettronici, e mira a ridurre gli sprechi consentendo agli ingegneri non solo di porre fine ai problemi al termine della linea di ispezione, ma anche di risolverli a monte.

Ottieni di più dai tuoi dati, gestisci le fabbriche da remoto

Un sondaggio sullo Stato dell’NPI del 2021 condotto da Instrumental su 100 marchi di elettronica ha rilevato che il 76% del tempo dedicato alla progettazione viene impiegato in attività facilmente automatizzabili o che potrebbero essere velocizzate con dati migliori. Lo spreco di risorse del tempo di progettazione, tra gli altri fattori, rende difficile per i marchi stare al passo con la velocità di innovazione richiesta dal mercato. Instrumental promuove la moltiplicazione di progetti e risponde all’introduzione di nuovi prodotti remoti offrendo rilevamento automatico dei difetti, analisi delle cause principali, creazione di report, gestione sicura dei dati dei prodotti e strumenti di collaborazione nativi da utilizzare sempre e ovunque.

La piattaforma di ottimizzazione della produzione di Instrumental aggrega immagini e dati di test funzionali da tutta la supply chain, sfruttando l’intelligenza artificiale per classificare automaticamente le potenziali cause principali. Ciò consente ai clienti di Instrumental di accelerare la risoluzione dei problemi, ottenere rendimenti più rapidi e migliorare la qualità.

Durante la produzione di massa, gli operatori sulle linee di assemblaggio posizionano i prodotti nelle stazioni di imaging Instrumental, premono un pulsante e attendono quattro/cinque secondi che si accenda la spia verde o rossa. Se i prodotti superano l’ispezione, la spia diventa verde e l’operatore invia il prodotto lungo la linea per un ulteriore montaggio. Gli operatori controllano di nuovo il prodotto nel sistema di imaging tra le fasi di assemblaggio chiave, fornendo ai clienti dati preziosi riguardanti l’immagine e risultati di accettazione-rifiuto del prodotto nelle varie fasi.

Il sistema offre, inoltre, un’interfaccia di programmazione delle applicazioni (API) per test elettronici, misurazioni e altri dati rilevanti raccolti sulla linea di produzione. Queste informazioni sono immediatamente disponibili sul software cloud di Instrumental per vari utenti, come ingegneri di prodotto, ingegneri di qualità e altri dipendenti operativi che accedono ai risultati dei test e ai dati delle immagini.

“Instrumental si concentra sulla possibilità per gli utenti di ottenere di più dai loro dati, il che consente loro di essere agili e gestire le fabbriche da remoto,” ha affermato Tobias Harrison-Noonan, Business Development and Solutions Director presso Instrumental. “Si tratta di una capacità che non è mai stata così importante come ora, dato il grande cambiamento verificatosi durante la pandemia di COVID-19, che ha impedito agli ingegneri di recarsi sul posto di lavoro”.

Come funziona

Instrumental offre una stazione di imaging drop-in (nella sua implementazione standard tipica) nonché opzioni personalizzate per l'implementazione automatizzata della linea di produzione. All’interno della stazione, una telecamera a colori di machine vision di Teledyne FLIR, solitamente una con un sensore di immagine CMOS con otturatore rotante da 20 MP. Il sistema utilizza obiettivi di Edmund Optics e dispone di luci a barra industriali per l’illuminazione. I clienti possono scegliere di utilizzare la stazione Instrumental come soluzione pronta all’uso, con una facile installazione coordinata da team di esperti negli Stati Uniti e in Cina. Inoltre, i clienti possono utilizzare il proprio hardware, se lo desiderano.

Nel panorama competitivo delle telecamere di machine vision, Instrumental ha scelto le telecamere Teledyne FLIR grazie al lorokit di sviluppo software (SDK) Spinnaker. Harrison-Noonan afferma: “In base alla nostra ricerca, lo Spinnaker SDK sembrava estremamente accessibile e sarebbe stato abbastanza facile da integrare, e avevamo ragione”. Inoltre, la serie Teledyne FLIR Blackfly S include un’ampia gamma di telecamere che offre ai nostri clienti la flessibilità di cambiare la telecamera con uno sviluppo software aggiuntivo minimo”.

“Ad esempio,” ha proseguito, “sebbene abbiamo implementato la telecamera Blackfly S USB3 20 MP come predefinita, recentemente il team ha avuto bisogno di una telecamera Blackfly S con un otturatore globale per ridurre la sfocatura del movimento in un’applicazione con nastro trasportatore mobile. Abbiamo dovuto apportare pochissime modifiche al software, perché la telecamera appartiene alla stessa famiglia”.

In una situazione simile, il team Instrumental ha implementato una telecamera monocromatica con luci a infrarossi per un’applicazione specifica che richiedeva la visione attraverso materiale trasparente. Anche in questo caso, Instrumental è stato in grado di utilizzare facilmente un modello Blackfly S diverso.

Configurazione intuitiva, ROI rapido in 24 ore

Anche se la piattaforma Instrumental, in genere, è utilizzata in applicazioni elettroniche, la stazione può ospitare molti tipi diversi di prodotti. L’addestramento sui difetti viene svolto nel cloud e Instrumental mitiga i problemi di sicurezza guidando i nuovi utenti attraverso la serie di misure e protocolli completi sulla sicurezza di hosting di livello aziendale per la sua piattaforma cloud gestita. Il processo di addestramento dell’apprendimento automatico di Instrumental richiede meno immagini rispetto a un’ispezione dell’apprendimento profondo mirata. In questo caso, il software analizza terabyte di dati e crea correlazioni.

“La piattaforma è stata progettata specificamente per essere generalizzata: non offriamo l’IA come servizio in cui il team trascorre due mesi progettando un algoritmo molto specifico”, ha affermato Harrison-Noonan. “In genere, richiediamo solo 30 immagini di un prodotto e l’IA inizia automaticamente a identificare nuovi problemi senza input da parte dell’utente, semplificando così l’intero processo per chi non è uno specialista di machine vision”.

L’inferenza avviene sull’edge (in genere di un computer Dell con una potente GPU) in modo che il sistema possa prendere decisioni più rapide e continuare a funzionare in caso di interruzione di Internet. Una volta che il sistema ha 30 immagini in posizione, può iniziare ad analizzare i dati ed evidenziare le anomalie per l’operatore, che può quindi confermare o rimuovere un problema evidenziato.

Inoltre, più utenti da qualsiasi parte del mondo possono accedere a un singolo progetto e contribuire con i dati alla fase di addestramento, quindi utilizzare tale archivio come piattaforma centrale di collaborazione dati.

“I progettisti negli Stati Uniti che utilizzano la piattaforma Instrumental per l’analisi dei guasti, ad esempio, spesso condividono i risultati e le azioni direttamente con i team di qualità e di fabbrica in Asia, per una comunicazione globale accelerata”, ha affermato Harrison-Noonan.

Risoluzione dei difetti con precisione micrometrica

Immagine: Modello di telecamera Blackfly S USB3

L’utilizzo della telecamera Blackfly S 20 MP consente alla stazione di imaging Instrumental di catturare alti livelli di dettaglio necessari per ispezionare piccoli microassiemi elettronici, dove errori minuscoli possono portare a guasti. Per attività come l’ispezione del telefono cellulare, ad esempio, Instrumental dimensionerà l’ottica, imposterà pertanto la distanza di lavoro e, da lì, calcolerà la risoluzione.

“Il software Instrumental utilizza un calcolatore che ci consente di fare stime sul numero di pixel necessari per rilevare un difetto”, ha affermato Harrison-Noonan. “Di norma, per rilevare un difetto potremmo avere bisogno di 5 o 6 pixel, il che corrisponde a circa 150-200 mµ per i comuni dispositivi elettronici mobili, che è generalmente ciò che cerchiamo di ottenere in tali applicazioni”.

Teledyne FLIR offre sei diversi modelli di telecamera Blackfly S con sensori di immagine per la reimpostazione globale con otturatore rotante da 20 MP. Questi modelli sono disponibili in opzioni USB3, GigE e a livello di scheda e vantano un’efficienza quantica che varia dal 65,39% all’80% e frequenze fotogrammi fino a 18 fps, con sensori di immagine che vanno da 0,4 MP a 24,5 MP.

Novità

Nonostante la maggior parte dei sistemi proposti da Instrumental utilizzino telecamere nello spettro visibile e a colori, l’azienda si è recentemente espansa interessandosi a nuove fonti di dati come l’infrarosso, le tecnologie a raggi X e di imaging 3D.

“Man mano che le aziende di diversi settori diventano più consapevoli o aperte ad adottare le tecnologie cloud, il sistema è in grado di aiutarle a soddisfare e superare i loro parametri, anche in tempi di pandemia”, ha affermato Harrison-Noonan. “Teledyne FLIR offre un ampio portafoglio di telecamere utilizzate in diverse applicazioni che fornisce al nostro sistema la flessibilità necessaria per gestire nuove attività”.

Infine ha aggiunto: “I principali produttori di elettronica di tutto il mondo utilizzano le telecamere Teledyne FLIR per mantenere la qualità e rispettare i programmi di produzione, anche durante la pandemia. Per noi è fondamentale sfruttare il sistema Instrumental e Teledyne FLIR al fine di adattarci alle esigenze dei clienti con nuove fonti di dati”.

Scopri di più su Instrumental visitando il sito https://instrumental.com/about e sulle telecamere di machine vision FLIR all’indirizzo www.teledyneflir.com/machine-vision.