Los entornos de producción modernos de hoy enfrentan el desafío de digitalizar varios procesos manuales. Esta es la única manera de seguir siendo competitivos y sobrevivir en el mercado. Para digitalizar procesos, se necesitan varios requisitos previos: dispositivos con capacidad de red, la propia red y dispositivos de borde que puedan registrar, intercambiar y procesar datos.
La inteligencia artificial (IA), basada en soluciones de hardware y software potentes, desempeña un papel crucial en las fábricas modernas. Ayuda con la optimización de procesos, detecta fallos de productos o componentes en tiempo real y puede apoyar el mantenimiento predictivo. Un ejemplo de un proceso digitalizado es la Inspección Óptica Automatizada (AOI). Utiliza cámaras de alta resolución y sensores ópticos para verificar componentes y productos en busca de defectos, desviaciones o irregularidades con la ayuda de la IA.
La AOI potenciada por IA ayuda a detectar errores
Sigamos con un ejemplo: si las placas de circuito en la producción de electrónica deben ser verificadas para calidad mediante un proceso manual, esto lleva a errores, por ejemplo, debido a la fatiga del empleado o límites en la agudeza. Esto causa costosas retrabajos, rechazos y devoluciones de garantía. (Fig. 1)
Aquí es donde entra en juego la AOI: los algoritmos de IA están entrenados para reconocer patrones de defectos complejos que son difíciles de detectar mediante métodos convencionales. El sistema de IA aprende de los datos con el tiempo, mejorando su capacidad para detectar defectos sutiles y reducir el desperdicio. En lugar de programar tipos específicos de defectos, la IA aprende cómo se ve lo "normal" y señala cualquier cosa inusual para detectar nuevos defectos, no previstos en los datos de entrenamiento.
La IA también ayuda a mejorar la calidad de los productos con funciones adicionales, que incluyen:
- Soporte de decisiones a través de evaluaciones de probabilidad para diferentes tipos de defectos.
- Correlación de procesos, que puede identificar las causas de los problemas de calidad.
- El aprendizaje por transferencia reduce los requisitos de datos de entrenamiento para nuevos componentes o productos.
Sistema AOI con hardware potenciado por SECO y Axelera AI
SECO y Axelera AI ofrecen soluciones integradas de hardware y software que permiten a los desarrolladores implementar proyectos de manera rápida y sencilla. Específicamente, SECO proporciona Sistemas en Módulos (SoMs), también conocidos como Computadoras en Módulos (CoMs), que permiten acortar el tiempo de comercialización, reducir los costos de desarrollo y acelerar la IA integrada.
Todos estos beneficios se pueden ver en el SOM-COMe-BT6-RK3588 de SECO. Este módulo COM Express Tipo 6 combina un procesador Rockchip RK3588, que incorpora cuatro núcleos Cortex-A76, cuatro núcleos Cortex-A55 y la GPU Mali G610 MC4, con la aceleración de IA de la Unidad de Procesamiento de IA Metis de Axelera AI (AIPU) soldada directamente en el módulo. (Fig. 2)
El AIPU ofrece un rendimiento de IA de 214 tera-operaciones por segundo (TOPS) con precisión INT8 a una eficiencia energética sobresaliente de 15 TOPS/W. Los procesadores están respaldados por 32 GB de memoria LPDDR5 para la CPU, 2 GB de memoria LPDDR4x para el AIPU y extensas interfaces de alto rendimiento, que incluyen:
- 1x Ethernet Gigabit (GbE)
- 2x USB-C con DP-Alt-Mode
- 4x USB 5 Gbps
- 1x USB de alta velocidad
- 2x carriles PCIe Gen3
- 2x carriles PCIe Gen2
Debido al alto rendimiento del módulo y su amplia escalabilidad, puede integrarse fácil y rápidamente en sistemas AOI para instalaciones de producción modernas. Por ejemplo, el módulo:
- Permite la conexión de múltiples cámaras MIPI-CSI, Ethernet o USB de alta resolución
- Ejecuta modelos de IA para patrones de defectos, anomalías y desviaciones de calidad, sin una GPU o acelerador de IA fuera del módulo
- Reduce la latencia al procesar imágenes directamente en el módulo en lugar de enviarlas a través de una red a otro dispositivo de red interno o a la nube
Pila de software altamente integrada
Además de hardware potente, se requiere una integración de software adecuada para analizar los datos registrados. Aquí es donde entra en juego la suite de software IoT de SECO, Clea. Clea consta de módulos de software en la nube y en el borde, orquestando el análisis de datos y las comunicaciones (a través de Clea Astarte) y gestionando flotas de dispositivos en múltiples niveles de granularidad (a través de Clea Edgehog). Toda una instalación IoT se gestiona a través de acceso basado en web a través del Portal Clea. El diseño de Clea maximiza la escalabilidad, apoyando desde un número mínimo de nodos locales hasta redes muy grandes y geográficamente dispersas, todas gestionadas en niveles de granularidad definidos por el usuario.
Clea OS, una distribución de Linux embebida basada en el Proyecto Yocto, puede facilitar la grabación y el procesamiento de flujos de video desde múltiples cámaras conectadas a través de Ethernet o USB. El sistema operativo también hace posible la toma de decisiones local gracias a su capacidad para manejar análisis y gestión de flujos de datos complejos en nodos de borde. Por ejemplo, se puede usar para automatizar acciones sobre errores y tendencias detectadas, como si una anomalía está dentro de una tolerancia dada. Clea OS además facilita la comunicación con una nube IoT, ya sea basada en Clea u otros paquetes de software que utilizan estándares de la industria.
Con Clea, los desarrolladores tienen una plataforma única en la que operar, gestionar y controlar sus sistemas AOI, dentro de una línea de ensamblaje, a través de múltiples líneas de ensamblaje dentro de una fábrica, o a través de fábricas ampliamente dispersas, incluso a nivel mundial. (Fig. 3)
Además, Clea OS integra el SDK Axelera AI Voyager, que apoya soluciones de IA en el borde inteligentes. Proporciona una fácil integración de software para inferencia de IA en el borde, con herramientas integradas para evaluar rápidamente el rendimiento, la precisión y el consumo de energía de Metis. También permite una rápida integración de extremo a extremo con tuberías optimizadas, así como acceso directo al hardware de inferencia a través de APIs de bajo nivel.
Esta infraestructura de hardware y software proporciona la plataforma óptima para que los desarrolladores diseñen soluciones de IA de extremo a extremo que puedan detectar, clasificar y responder a defectos en tiempo real, y recopilar datos para cargas de trabajo basadas en IA.
Conclusión
SECO y Axelera AI proporcionan a los desarrolladores soluciones de hardware y software excepcionales, listas para crear soluciones de visión por computadora basadas en IA potentes, preparadas para el futuro y escalables, como sistemas AOI para digitalizar procesos manuales en entornos de producción modernos.
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