Detección de cambio de espesor en contenedores de vidrio transparente por medio de “TIME OF FLIGHT DISTORTION” a partir de datos RGBD

Abstract

Las cámaras de profundidad que operan mediante técnicas “Time of Flight” (en adelante TOF) como el Kinect V2 de Microsoft, cuentan en la actualidad con altas prestaciones en velocidad y resolución, brindando nuevas alternativas de trabajo con mapas de profundidad y reconstrucciones 3D en diferentes áreas de investigación. A nivel industrial las cámaras de profundidad se utilizan también en procesos de control de calidad, ya que por las características físicas y geométricas de algunos defectos se requiere de otra dimensión para su identificación, éste es el caso de la medición del espesor en la superficie de los contenedores de vidrio curvo transparente o en la superficie de los vidrios planos. En el sector productivo tradicionalmente se ha abordado el problema del cálculo de espesor en contenedores y superficies de vidrio, mediante el uso de un haz de luz láser principalmente con técnicas de interferometría, las cuales cuentan con una alta resolución en la medición, aunque su principal falencia es que sólo permiten medir el espesor en un solo punto de la superficie del vidrio a la vez; adicionalmente para realizar esta medición se requiere de equipos especializados que son demasiado costosos para ser adquiridos por la mediana y pequeña industria. En este trabajo de tesis de maestría se proponen dos metodologías con diferentes resoluciones para la detección del cambio de espesor sobre una superficie completa de un vidrio plano, o en una de las paredes de un contenedor de vidrio transparente con forma curva, esto se logra mediante el análisis de imágenes RGBD adquiridas con la técnica TOF. Esta propuesta está basada en el comportamiento físico del haz de luz, que al pasar de un medio como el aire a otro de mayor densidad como el vidrio, cambia la dirección y velocidad (refracción); de la misma manera el valor de profundidad de una superficie opaca del fondo de una escena que nos servirá como referencia, y que llamaremos background, el cual es conocido y medido con una cámara 3D que opera con técnica TOF, sufrirá un cambio en el valor de profundidad al anteponer en la escena un vidrio transparente, esta variación es causada por el incremento del tiempo del haz de luz al refractarse en el vidrio, reflejarse en el background, pasar de nuevo por el vidrio hasta llegar finalmente al sensor de la cámara de profundidad. El cambio en la medición inicial de la imagen RGBD del background tiene una correlación directa con el espesor del vidrio interpuesto en la escena. Con la metodología propuesta fue posible conocer la variación del espesor en milímetros en la superficie de los vidrios planos y en las caras de los contenedores de vidrio curvo transparentes, por medio de imágenes RGBD adquiridas con el sensor Kinect V2; los modelos se desarrollaron utilizando múltiples ecuaciones lineales aplicadas a subregiones de 3 x 3 pixeles en la superficie completa de los vidrios planos y también a una de las caras de un contenedor curvo de vidrio transparente.