Inspección del desgaste en contactos eléctricos usando segmentación por instancias

Wear inspection in electrical contact using instance segmentation

En el presente trabajo se presenta una metodología de inspección mediante visión por computador para la detección y segmentación de zonas de desgaste por arco eléctrico en la superficie de contactos eléctricosusando segmentación por instancias. El Cadmio es un metal tóxico usando frecuentemente en la fabricaciónde aleaciones para contacto eléctrico, por lo que se han realizado esfuerzos por reemplazar o eliminar esteelemento de la industria. Nuestro trabajo propone un enfoque orientado a la automatización del procesode inspección, que disminuya la subjetividad de la tarea repetitiva de inspección de contactos eléctricos,permitiendo comparar dos diferentes aleaciones, como por ejemplo una con Cadmio (Cd) y otra de Cobre(Cu), sometidas a las mismas condiciones y determinar cuál de ellas presenta menos desgaste por arcoeléctrico. De esta manera se puede saber si la nueva pieza es mejor, igual o peor en cuanto a rendimiento.Inicialmente se realizó una adaptación del código fuente alojado en un repositorio github de mask R-CNNde la corporación Matterport, donde se modificaron variables, clases, y se crearon directorios de acuerdocon nuestras necesidades. Los resultados que se obtuvieron muestran que las máscaras generadas porel algoritmo se ajustan de muy buena manera al desgaste del contacto, a pesar de la forma irregular deldaño. Sin embargo, probablemente no se consideró el borde “carbonizado’’, debido a que en las imágenesde entrenamiento era una característica que pocas imágenes presentaban, por lo que es posible que la segmentación no esté considerando este factor.

INTRODUCCIÓN

Proponemos un método de inspección automática mediante visión por computador para segmentar y detectar zonas dañadas por arco eléctrico en aleaciones conductoras (contactos) del tipo pastilla, usando un algoritmo de segmentación por instancias llamado mask R-CNN (1. A través de este método, se busca eliminar el problema de la subjetividad durante el proceso de inspección por visión humana en la tarea de detección de desgaste.

Por otro lado, también se busca apoyar las iniciativas que tienen por objetivo encontrar un sustituto del Cadmio (Cd), pues es un metal cancerígeno perjudicial para el medio ambiente y para la salud de las personas, aun así, es un metal que es frecuentemente utilizado para la fabricación de aleaciones de contactos eléctrico.

Actualmente el proceso de inspección se lleva a cabo por medio de diversos métodos, dependiendo del objetivo de la observación. Bansal y Streator 2 en su trabajo estudian el comportamiento del cobre (Cu) y el aluminio (Al) bajo los efectos de altas intensidades de corriente. Para analizar el efecto del desgaste sobre las aleaciones, los autores utilizan diferentes técnicas, como por ejemplo, medir el cambio de masa del contacto usando un microscopio electrónico de barrido (SEM), un análisis mediante microscopio óptico y la espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDS Energy-dispersive X-ray spectroscopy).