3d inspection methods for specular or partially specular surfaces

Résumé

Las técnicas deflectométricas son una herramienta valiosa para automatizar el control de calidad de superficies especulares o reflectantes. Estas técnicas se basan en el uso de una cámara para observar un patrón de referencia reflejado en la superficie bajo inspección, explotando la dependencia de los reflejos especulares en la normal de la superficie para recuperar información geométrica a partir de las imágenes adquiridas. Aunque la deflectometría ya se usa en algunas aplicaciones industriales, tales como el control de calidad de lentes o carrocerías de coches, todavía hay algunos problemas abiertos. Por un lado, la deflectometría cuantitativa permite obtener el campo vectorial normal y la forma 3D de una superficie, pero a día de hoy no es capaz de aprovechar al máximo su sensibilidad local ya que la precisión global se ve afectada por errores de calibración. Por otro lado, la deflectometría cualitativa se utiliza para detectar imperfecciones de la superficie sin mediciones absolutas, explotando la sensibilidad local de la deflectometría con requisitos de calibración reducidos. Sin embargo, estos métodos requieren un procesamiento adicional que puede implicar un esfuerzo considerable en el desarrollo de algoritmos, particularmente para defectos estéticos que son inherentemente subjetivos. La primera parte de esta tesis tiene como objetivo contribuir a una mejor comprensión de cómo el sistema de adquisición y su calibración afectan a las mediciones cuantitativas. Se consideran dife-rentes fuentes de error, incluida la incertidumbre de calibración de la cámara y varias características no ideales de las pantallas LCD utilizadas para generar los patrones de luz. Los experimentos realizados con mediciones reales y simulaciones indican que los errores inducidos por la deformación de la pantalla LCD y la calibración de la cámara son las principales fuentes de error e incertidumbre. La segunda parte de la tesis investiga el uso del aprendizaje profundo para identificar imperfecciones geométricas y defectos de textura a partir de datos deflectométricos. Se adoptan dos enfoques diferentes para extraer y combinar información fotométrica y geométrica utilizando sendas arquitecturas basadas en redes neuronales convolucionales: una para la clasificación automatizada de muestras defectuosas y otra para la segmentación automatizada de regiones defectuosas en una muestra. Los resultados experimentales en un caso de estudio industrial real indican que ambas arquitecturas pueden aprender características relevantes de los datos deflectométricos, permitiendo la clasificación y segmentación de defectos en base a un conjunto de datos de ejemplos proporcionados por el usuario.