10 aplicações de visão artificial que podem ser automatizadas numa fábrica

A inspeção visual continua a ser uma parte essencial de praticamente qualquer processo de fabrico.

Confirmar se um componente está presente, verificar se uma montagem foi realizada corretamente, medir uma dimensão, encontrar um defeito numa superfície ou ler um código são tarefas executadas milhares de vezes por dia em linhas de produção.

Tradicionalmente, muitas destas verificações dependiam de operadores. Hoje, uma parte significativa pode ser realizada automaticamente através de sistemas de visão artificial.

Uma solução de machine vision combina câmaras industriais, óticas, iluminação e software de processamento para capturar e analisar imagens diretamente durante o processo produtivo. Dependendo da aplicação, o sistema pode tomar uma decisão OK ou NOK, realizar uma medição, identificar um produto ou fornecer coordenadas a um robot.

Key Takeaways

1. A visão artificial pode automatizar inspeções que atualmente dependem de verificações visuais manuais.
2. Presença, montagem, defeitos superficiais, medição, OCR, rastreabilidade e robot guidance estão entre as aplicações mais frequentes.
3. Algumas aplicações podem ser resolvidas com visão 2D convencional, enquanto outras exigem 3D ou algoritmos baseados em inteligência artificial.
4. A iluminação e a ótica são tão importantes como a resolução da câmara para garantir uma inspeção robusta.
5. A principal vantagem é conseguir realizar inspeções consistentes diretamente na linha de produção e comunicar imediatamente o resultado ao PLC, robot ou sistema de produção.

Onde é utilizada a visão artificial?

Embora existam milhares de aplicações específicas, a maioria dos projetos industriais pode ser agrupada em quatro grandes funções: inspeção e controlo de qualidade, posicionamento e orientação, medição e identificação.

Dados de mercado publicados para 2025 estimam que quality assurance e inspection representam a maior categoria de aplicação, com 35,2% do mercado, seguidas de positioning and guidance, measurement e identification.

Estas categorias são bastante abrangentes. Dentro de uma fábrica, traduzem se em aplicações muito concretas.

1. Verificação de Presença e Ausência

Uma das aplicações mais simples e simultaneamente mais utilizadas da visão artificial consiste em confirmar se determinado elemento está presente.

Num conjunto montado, por exemplo, o sistema pode verificar automaticamente a presença de parafusos, clips, conectores, tampas, vedantes ou outros componentes.

A lógica pode ser bastante simples. A câmara captura uma imagem, o software procura determinadas características na posição esperada e devolve imediatamente um resultado.

Isto permite substituir verificações manuais repetitivas e garantir que todas as peças passam pelo mesmo critério de inspeção.

Esta aplicação é comum na indústria automóvel, eletrónica, plásticos, equipamentos industriais, medical devices e em processos de montagem em geral.

A própria Zebra utiliza assembly verification e presence or absence detection como exemplos típicos de utilização industrial de machine vision.

2. Verificação de Montagem Correta

Saber que todos os componentes estão presentes nem sempre é suficiente.

Também pode ser necessário verificar se estão na posição correta, com a orientação correta e montados na referência correta.

Uma câmara pode confirmar, por exemplo, se um conector está corretamente encaixado, se uma peça foi montada na orientação correta ou se existe um componente trocado.

Em produtos com diferentes referências, o sistema também pode utilizar pattern matching, reconhecimento de características ou inteligência artificial para distinguir variantes.

Uma inspeção deste tipo pode funcionar como um sistema Poka Yoke automático, evitando que uma montagem incorreta avance para as operações seguintes.

3. Deteção de Defeitos Superficiais

Riscos, fissuras, manchas, poros, amolgadelas, contaminações, falta de material e outras alterações de superfície podem ser detetados automaticamente.

Esta é uma das aplicações mais exigentes porque o resultado depende fortemente da forma como a superfície é iluminada.

Um risco praticamente invisível com iluminação frontal pode tornar se evidente utilizando dark field. Defeitos numa superfície altamente refletora podem exigir iluminação difusa, polarização, deflectometria ou técnicas fotométricas.

Quando o defeito apresenta muita variabilidade, podem ser utilizados modelos de inteligência artificial ou anomaly detection em conjunto com técnicas tradicionais.

4. Medição Dimensional

Muitas medições que atualmente são realizadas com calibres, dispositivos mecânicos ou por amostragem podem ser automatizadas com visão artificial.

Um sistema 2D pode medir comprimentos, diâmetros, distâncias, ângulos, gaps, posições ou outras características geométricas.

Como a medição é realizada sem contacto, é especialmente interessante para componentes delicados ou linhas de elevada velocidade.

Quando é necessário medir altura, profundidade, planicidade ou geometria volumétrica, pode ser utilizado um sistema de visão 3D.

5. OCR e OCV

Informação impressa ou gravada diretamente num produto também pode ser inspecionada automaticamente.

OCR permite reconhecer caracteres. OCV permite confirmar se os caracteres presentes correspondem ao valor esperado.

Esta tecnologia é frequentemente utilizada para verificar datas de validade, números de lote, referências, números de série e códigos marcados a laser.

Pode ser utilizada em embalagens, componentes metálicos, plásticos, produtos farmacêuticos ou componentes automóveis.

6. Leitura de Códigos e Rastreabilidade

Códigos 1D, QR Codes e DataMatrix são uma parte essencial da rastreabilidade industrial.

Uma câmara ou leitor industrial pode identificar automaticamente cada componente à medida que passa pela linha.

O resultado pode ser enviado para uma base de dados, PLC ou MES, permitindo associar a inspeção realizada ao número de série ou lote correspondente.

Isto permite criar um histórico digital do produto.

Por exemplo, uma peça pode ser identificada através de um DataMatrix e, imediatamente depois, o sistema pode guardar o resultado de todas as inspeções realizadas nessa unidade.

A leitura de códigos é uma das funções fundamentais dos sistemas industriais de visão descritas por Cognex e Zebra.

7. Robot Guidance e Posicionamento

Um robot industrial consegue repetir uma trajetória com elevada precisão. O problema surge quando a posição da peça varia.

A visão artificial permite localizar o objeto e calcular a sua posição e orientação reais.

Essas coordenadas podem então ser enviadas ao robot.

Esta abordagem é utilizada em pick and place, montagem automática, soldadura, manipulação de peças, palletizing e outras operações robotizadas.

Em aplicações mais complexas, sistemas 3D permitem obter coordenadas X, Y e Z e determinar a orientação espacial do objeto.

A Teledyne identifica robot guidance, bin picking e robot mounted metrology como aplicações industriais diretas da visão artificial.

8. Inspeção de Packaging e Etiquetas

Uma grande quantidade de erros de produção acontece durante as etapas finais de embalagem.

Um sistema de visão pode verificar automaticamente se existe etiqueta, se a referência está correta, se a posição da etiqueta está dentro da tolerância ou se existe informação em falta.

Também pode verificar tampas, selos, nível de enchimento, integridade da embalagem e correspondência entre produto e packaging.

Esta aplicação é particularmente relevante nas indústrias alimentar, farmacêutica, cosmética e de bens de consumo.

A Zebra descreve sistemas industriais capazes de verificar presença, posição, integridade e informação presente em etiquetas diretamente durante o processo produtivo.

9. Inspeção de Cordões de Cola, Selantes e Soldadura

A aplicação automática de cola ou selante é muito comum na indústria automóvel, eletrónica e em diferentes processos de montagem.

No entanto, simplesmente aplicar o material não garante que o cordão esteja correto.

Um sistema de visão, frequentemente 3D, pode verificar continuidade, posição, largura, altura e volume do cordão.

Desta forma, é possível detetar interrupções, excesso de material, falta de material ou desvios relativamente à trajetória esperada.

Tecnologias 3D também podem ser utilizadas para inspeção da geometria de alguns cordões de soldadura.

10. Inspeção 3D de Forma, Altura e Volume

Nem todos os defeitos podem ser identificados numa imagem 2D.

Uma câmara convencional vê essencialmente contraste e informação de intensidade. Quando é necessário conhecer a geometria real do componente, a visão 3D acrescenta informação de profundidade.

Isto permite verificar altura de componentes, volume, deformações, perfis, planicidade, gaps, geometria de superfícies e diferenças de nível.

Em aplicações de montagem, por exemplo, uma peça pode estar presente na imagem 2D mas não estar completamente encaixada. Uma medição 3D pode identificar essa diferença em altura.

A visão 3D também desempenha um papel importante em robot guidance, bin picking e inspeções geométricas em que a informação de profundidade é indispensável.

A automação da inspeção está a acelerar

O interesse industrial nestas aplicações continua a aumentar.

Num estudo global realizado pela Zebra Technologies com 1.200 executivos e responsáveis de IT e OT em empresas de manufacturing, 66% indicaram que planeavam implementar machine vision nos cinco anos seguintes.

O valor coloca a visão artificial entre as tecnologias de automação com maior intenção de adoção, juntamente com RFID e robótica.

Escolher a tecnologia correta para cada aplicação

Nem todas estas aplicações exigem o mesmo tipo de sistema.

Uma verificação simples de presença pode ser realizada através de uma smart camera compacta. Uma inspeção superficial de elevada resolução pode exigir várias câmaras, óticas específicas e iluminação dedicada.

Uma medição de altura pode exigir um sensor 3D. Robot guidance pode exigir calibração entre a câmara e o robot. Um sistema de OCR pode necessitar de iluminação concebida especificamente para tornar uma marcação laser legível.

Por isso, uma aplicação de visão artificial deve começar pelo problema de inspeção e não pela escolha da câmara.

É necessário definir o campo de visão, a dimensão mínima do defeito, a velocidade da linha, as tolerâncias, as características do produto e as condições existentes no ambiente industrial.

Só depois desses requisitos estarem definidos é possível selecionar corretamente câmara, ótica, iluminação, processamento e arquitetura de comunicação.

Da inspeção manual à inspeção automática

A visão artificial permite transformar uma grande variedade de tarefas visuais repetitivas em processos automáticos e mensuráveis.

Presença de componentes, montagem, defeitos, dimensões, códigos, texto, packaging, posicionamento robotizado e geometria 3D são apenas alguns dos exemplos que atualmente podem ser integrados diretamente numa linha de produção.

O objetivo não é simplesmente substituir uma pessoa por uma câmara.

Uma solução bem implementada permite criar um processo de inspeção repetível, rastreável e diretamente conectado ao processo produtivo.

Quando o sistema encontra um problema, o resultado pode ser enviado imediatamente ao PLC para rejeitar a peça, ao robot para corrigir uma posição ou ao sistema de produção para guardar a informação.

É esta integração que transforma machine vision numa verdadeira ferramenta de automação industrial.