Automação do fabrico através de IA de visão

Recentemente, a ideia de uma fábrica obscura que funciona 24 horas por dia sem apoio ou instruções humanas tornou-se uma realidade. Os fabricantes estão a começar a pilotar essas fábricas inteligentes. Uma das principais tecnologias que está a impulsionar esta onda de inovação é a IA de visão.

A IA de visão, também conhecida como visão computacional, é um ramo da inteligência artificial (IA) que permite às máquinas interpretar e compreender dados visuais, como imagens e vídeos. Num contexto de fabrico, permite que os sistemas vejam através de câmaras e sensores, analisem o que detectam em tempo real e tomem decisões. 

Em particular, a IA de visão pode ter um impacto significativo em factores como o controlo de qualidade, a eficiência operacional, a segurança dos trabalhadores e a manutenção preditiva. Neste artigo, vamos explorar a forma como a IA de visão está a alimentar os sistemas de fabrico automatizados.

O que é a IA de visão na indústria transformadora?

Antes dos recentes avanços tecnológicos em áreas como a IA, a visão artificial no fabrico baseava-se em sistemas fixos e baseados em regras. Estes sistemas utilizavam câmaras e software para verificar códigos de barras, medir dimensões ou detetar defeitos óbvios, mas só funcionavam de forma fiável em ambientes muito controlados. O salto destes sistemas rígidos para a IA de visão reside na capacidade de aprender, adaptar-se e lidar com a variabilidade do mundo real.

Especificamente, os modelos de visão por computador, como o Ultralytics YOLO11, estão no centro deste progresso. Estes modelos podem ser treinados para detetar e classificar objectos em imagens ou fluxos de vídeo, mesmo em ambientes complexos ou em movimento rápido. 

No que diz respeito aos sistemas de fabrico automatizados, isto significa que a IA de visão pode ser utilizada para efetuar a deteção de defeitos em tempo real, verificar a montagem correta dos componentes e orientar os braços robóticos em operações precisas de recolha e colocação.

‍

Como funciona a IA de visão

Um fluxo de trabalho típico de IA de visão na automatização do fabrico começa com câmaras e sensores que captam imagens ou vídeos da linha de produção. Os dados são então recolhidos, pré-processados e anotados para que o sistema possa aprender a diferença entre peças defeituosas e boas. 

Os modelos de visão por computador, como o YOLO11, são depois treinados com base nestes dados rotulados. Estes modelos podem executar tarefas como a deteção de objectos, o que significa identificar e localizar itens numa imagem. 

Uma vez validado, o modelo é implementado na produção para tarefas em tempo real, como verificações de rótulos, qualidade da embalagem e conformidade com a segurança. A monitorização e manutenção contínuas mantêm-no preciso e adaptável às condições em mudança.

‍

Principais tecnologias relacionadas com a IA de visão

De seguida, vamos analisar mais detalhadamente alguns dos principais conceitos da Vision AI que permitem a automatização do processo de fabrico.

Os modelos de IA de visão, como o YOLO11, suportam várias tarefas essenciais de visão por computador. Estas tarefas constituem a base da forma como as máquinas interpretam os dados visuais e actuam sobre eles em ambientes de fabrico.

Eis um vislumbre de algumas das tarefas de visão computacional suportadas pelo YOLO11:

• Deteção de objectos: Esta tarefa centra-se na identificação dos objectos presentes numa imagem e na identificação da sua localização exacta com caixas delimitadoras.
  ‍
• Segmentação de instância: Para além de localizar objectos, esta abordagem capta os seus contornos detalhados e separa-os individualmente, independentemente da sua proximidade.
  ‍
• Seguimento de objectos: Após a deteção, o rastreio assume o controlo para manter a identidade de cada objeto intacta enquanto observa como se move através de diferentes fotogramas de um vídeo.
  ‍
• Estimativa de pose: Ao identificar pontos-chave num objeto, a estimativa da pose determina a sua posição e orientação, mostrando como está colocado ou como se move.

Principais aplicações da IA de visão na automação do fabrico

Agora que compreendemos melhor como funciona a IA de visão, vamos analisar alguns exemplos práticos de automação no fabrico.

Controlo de qualidade e inspeção automatizados utilizando a visão por computador

O controlo de qualidade é uma parte crucial de qualquer linha de produção, garantindo que os produtos cumprem normas rigorosas antes de chegarem aos clientes. Com a IA de visão, esse processo se tornou mais preciso e eficiente. De facto, a automatização do processo de fabrico alimentada pela visão computacional tornou as tarefas de inspeção mais rápidas, mais consistentes e muito menos propensas a erros. 

Verificação de montagens com base na IA de visão

À semelhança do controlo de qualidade, a verificação da montagem desempenha um papel vital para manter as linhas de produção precisas e eficientes. Os modelos de IA de visão como o YOLO11 podem inspecionar cada passo do processo de montagem em tempo real, identificando se os componentes estão corretamente posicionados e fixados. 

No caso do fabrico de bebidas, por exemplo, o YOLO11 pode detetar e contar latas à medida que estas passam pela linha, ao mesmo tempo que verifica se cada uma está devidamente cheia e selada. Isto acelera a inspeção e minimiza o risco de produtos defeituosos chegarem ao mercado.

‍

Orientação e navegação robóticas possibilitadas pela IA de visão

Considere um robô que recolhe e coloca componentes numa linha de produção. Tradicionalmente, esses robots dependem de uma programação fixa e de um posicionamento preciso, o que os torna menos adaptáveis às variações. 

No entanto, com a IA de visão, estes robôs de fabrico automatizado podem ver o seu ambiente, detetar peças em diferentes orientações e ajustar os seus movimentos em tempo real. Modelos como o YOLO11 ajudam a detetar e a seguir objectos em tempo real, orientando os braços robóticos com a precisão necessária para agarrar, mover e montar itens com precisão. 

Manutenção preditiva e deteção de anomalias 

Outra aplicação importante da IA de visão no fabrico é a manutenção preditiva. Ao monitorizar continuamente máquinas e equipamentos, os sistemas de visão podem detetar sinais precoces de desgaste, sobreaquecimento, fugas ou outras anomalias que podem levar a avarias.

Quando combinadas com a automatização do processo de robótica no fabrico, estas informações podem desencadear fluxos de trabalho automatizados, como o ajuste das definições das máquinas, o reencaminhamento de tarefas de produção ou mesmo o envio de robôs de manutenção para resolver problemas.

Gestão de inventário e logística com a tecnologia Vision AI

As linhas de produção são compostas por muitas partes móveis e nem sempre é fácil manter o controlo dos produtos à medida que passam por cada fase. A IA de visão ajuda a detetar, seguir e contar itens em tempo real. Isto dá aos fabricantes uma visão clara do inventário à medida que este se move ao longo da linha.

‍

Em vez de dependerem apenas de verificações manuais, os sistemas de visão mantêm os níveis de stock actualizados automaticamente. Podem também assinalar irregularidades e detetar estrangulamentos antes que se tornem problemas maiores. Com este tipo de visibilidade, torna-se mais fácil gerir armazéns, coordenar a logística e manter a cadeia de fornecimento a funcionar sem problemas.

Benefícios da implementação da IA de visão na indústria transformadora

Os benefícios da automação no fabrico estão a tornar-se muito claros à medida que a Vision AI é adoptada nas linhas de produção. De seguida, vamos analisar algumas das principais vantagens que ela traz.

Melhoria da qualidade e redução do retrabalho 

A Vision AI permite verificações de qualidade automatizadas e deteção de defeitos em todas as fases da produção. Ao identificar problemas precocemente, os fabricantes podem reduzir o retrabalho dispendioso, minimizar o desperdício e fornecer produtos que cumprem consistentemente padrões elevados.

Aumento da eficiência e do rendimento

As soluções de IA de visão podem tornar as linhas de produção mais eficientes, simplificando os fluxos de trabalho e reduzindo os estrangulamentos. Desde a automatização de processos robóticos no fabrico até aos sistemas de montagem adaptáveis, as empresas podem acelerar a produção mantendo a precisão.

Poupança de custos

Um dos benefícios vitais da automatização no fabrico é a redução do desperdício e dos custos de mão de obra repetitiva. Ao simplificar as tarefas de rotina, a Vision AI ajuda as empresas a reduzir as despesas e a utilizar melhor os seus recursos.

Melhoria da segurança

Os robôs de fabrico automatizados, possibilitados pela Vision AI, podem assumir tarefas perigosas ou repetitivas, criando ambientes mais seguros para os trabalhadores. A monitorização baseada em IA pode também evitar acidentes, identificando os riscos de segurança antes que estes se agravem.

Informações baseadas em dados

A Vision AI transforma todas as inspecções em dados valiosos, fornecendo aos fabricantes informações sobre o desempenho, os defeitos e o estado do equipamento. Estas análises suportam melhorias de processos, manutenção preditiva e decisões mais inteligentes.

Desafios e considerações para a implementação da IA de visão

Embora haja uma série de benefícios relacionados com a automação no fabrico, a implementação de inovações da Vision AI também traz alguns desafios. Vamos discutir algumas limitações a considerar. 

Recolha e anotação de dados

Os sistemas de IA de visão dependem de dados de alta qualidade para terem um bom desempenho. Precisam de grandes conjuntos de imagens ou vídeos claramente identificados para que o modelo possa aprender a reconhecer padrões, como detetar defeitos ou confirmar a qualidade do produto. 

Integração com sistemas existentes

Para que a IA de visão faça uma diferença real nos sistemas de fabrico automatizados, precisa de se integrar perfeitamente em sistemas como o Planeamento de Recursos Empresariais (ERP), Sistemas de Execução de Fabrico (MES) e robótica. No entanto, a integração com sistemas legados mais antigos pode ser complexa e pode exigir personalização ou atualizações adicionais.

Competências e recursos

A adoção da IA de visão no fabrico requer especialistas qualificados que possam gerir modelos de IA, interpretar dados e manter sistemas automatizados. Sem o pessoal e os recursos adequados, pode ser difícil beneficiar plenamente da automatização na indústria transformadora.

Escalabilidade e manutenção

O dimensionamento do Vision AI em várias linhas de produção pode ser exigente, uma vez que cada linha pode requerer personalização. A manutenção e as actualizações contínuas também requerem tempo e recursos para manter os sistemas fiáveis.

O futuro do fabrico com a IA de visão

As tendências recentes na indústria transformadora, como as fábricas escuras e os robôs que podem trocar as suas próprias baterias, estão a ser possíveis graças à IA da visão. À medida que estas tecnologias evoluem, o futuro da automação no fabrico está a caminhar para ambientes em que os sistemas de produção funcionam com pouca ou nenhuma intervenção humana. 

Em termos simples, a IA de visão está a tornar as fábricas mais adaptáveis. Em vez de se basearem em regras rígidas e pré-programadas, as linhas de produção podem ajustar-se em tempo real às alterações na procura, no desempenho do equipamento ou na disponibilidade de fornecimento. 

Principais conclusões

A automatização do fabrico em indústrias como a automóvel, a eletrónica e a de bens de consumo está a remodelar o design, a montagem e a entrega, com a IA de visão a impulsionar a mudança. Ao reduzir o desperdício, melhorar a segurança e aumentar a eficiência, a IA no fabrico empurra o futuro para fábricas totalmente ligadas e adaptáveis.

Junte-se à nossa comunidade em crescimento! Explore o nosso repositório GitHub para saber mais sobre IA. Está a pensar em aplicar a visão computacional aos seus fluxos de trabalho? Veja as nossas opções de licenciamento. Descubra a IA no retalho e a IA de visão nos cuidados de saúde visitando as nossas páginas de soluções!