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12 caméras pour systèmes de vision industriels

ERICK HAEHNSEN / AGENCE TCA redaction@industrie-technologies.com
Des capteurs plus performants, des logiciels de pilotage et de paramétrage plus ergonomiques, des prix à la baisse... les systèmes de vision industriels font tout pour plaire. Et ça marche. Les caméras autonomes d'entrée de gamme, se démocratisent, tout comme celles, dites intelligentes, qui mutualisent leur puissance via un PC ou une console dédiée.

Jamais ils ne ferment l'oeil. Jour et nuit, ils observent, inspectent, vérifient. Ils acquièrent des images, les analysent et sonnent l'alerte si besoin. Les systèmes de vision industriels (SVI) sont les véritables sentinelles des usines, garants de la qualité des produits tout au long de la fabrication, de l'entrée des composants jusqu'à l'expédition.

Leurs missions sont multiples. Au-delà de la traçabilité des produits (codes-barres, Datamatrix), ils doivent aussi inspecter les matériaux et scruter la qualité des surfaces, mesurer les dimensions des pièces et en contrôler les formes, ou encore vérifier le positionnement et l'aspect des étiquettes. Certains sont chargés de détecter la présence de corps étrangers, tandis que les plus élaborés vont jusqu'à guider les robots en fonction de leur position et des objets qu'ils doivent manipuler. En bref, ils sont partout.

La complexité des tâches que peut assurer un SVI dépend du niveau technique des solutions mises en oeuvre. Des capteurs de vision autonomes sont accessibles pour moins de 1 000 euros. Ils offrent des fonctionnalités de plus en plus sophistiquées mais restent à la traîne question rapidité de traitement. À l'autre bout de l'échelle, du matériel très élaboré flirte avec les 100 000 euros. Il peut, par exemple, gérer les opérations de dévraquage robotisé. Entre ces deux extrêmes, des caméras dites intelligentes (2 000 à 8 000 euros) et les systèmes de vision, avec contrôleur dédié traitant les informations en provenance de plusieurs caméras (10 000 à 20 000 euros), se partagent le marché.

Le choix d'un SVI s'avère donc aussi vaste que complexe. « D'autant que pratiquement aucun constructeur ne présente d'offre intégrant tous les composants de la chaîne de la vision industrielle : capteurs électroniques, caméras, optiques, éclairage, contrôleurs dédiés et logiciel de vision », remarque Miryam Beraneck, chef de produit pour les caméras industrielles en Europe, chez Sony Image Sensing Solutions. Cette division du géant japonais ne se contente d'ailleurs pas de proposer ses propres caméras, elle fournit également des capteurs photographiques (CCD et CMOS) à de nombreux autres fabricants tels AVT, Bassler ou Panasonic.

De l'invisible...

Ces capteurs sont au coeur de la technologie des systèmes de vision, leur qualité doit demeurer le premier critère d'achat. Mais avant cela faut-il encore se demander quel est le capteur adapté aux paramètres à contrôler. Si, dans la majorité des cas, les capteurs sont des caméras qui filment ce que l'oeil humain pourrait voir, certains révèlent l'invisible. « La vision industrielle restitue en images vidéo l'observation de phénomènes physiques », explique Philippe Garreau, PDG de MVG (Microwave Vision Group). Son entreprise produit des caméras micro-ondes, utiles aux fabricants de téléphones portables pour les tests sur les émissions des antennes. De leur côté, les caméras acoustiques analysent les liquides et les gaz, tandis que les caméras à courants de Foucault donnent à voir l'intérieur des matériaux conducteurs, ce qui élude tout contrôle destructif. Les caméras à rayons X détectent les défauts à l'intérieur des matériaux, qu'ils soient mous ou solides, à l'exception des très grandes pièces métalliques. Enfin, les caméras thermiques travaillent dans l'infrarouge. Elles aident, par exemple, l'industrie papetière à contrôler les températures au coeur des machines, à des cadences très élevées.

... au visible

Dans le visible, le passage de la vidéo analogique à la vidéo numérique, plus facile à traiter, a contribué à la multiplication des caméras dans les usines. « Les industriels commencent à être assez largement équipés en systèmes vidéo. Forts de la connaissance qu'ils en retirent, ils poussent la demande en systèmes de vision par rayon X », constate Thierry Michelet, PDG d'ATM Vision, un intégrateur de solution de vision industrielle, basé à La Rochelle. Sa société réalise encore 60 % de ses recettes en systèmes vidéo contre 40 % en systèmes à rayons X « mais la tendance devrait s'inverser en 2011. »

En attendant, les SVI vidéo assurent des missions de plus en plus sophistiquées. Les caméras d'entrée de gamme, appelées capteurs de vision, « peuvent prendre en charge jusqu'à vingt-cinq caractéristiques par inspection : du contrôle de positions à la comparaison de contrastes, de la détection de motifs, à la vérification de la forme d'un objet... », assure Laurent Maréchal, responsable produits communicants chez le constructeur Balluff. Depuis deux ou trois ans, les capacités de ces capteurs de vision se rapprochent à grande vitesse de celles des caméras intelligentes (smart caméras), plus élaborées et plus coûteuses, ce qui ne laisse pas les industriels utilisateurs indifférents. D'autant qu'ils peuvent eux-mêmes acheter ces capteurs, les installer sur leur chaîne de production et les paramétrer, opérations qui nécessitent l'intervention d'un intégrateur pour les systèmes plus complexes.

De l'intuitif...

À cet égard, les firmware (logiciels des constructeurs) ont accompli des progrès spectaculaires en termes d'ergonomie. Désormais, quatre étapes suffisent à paramétrer, sur PC ou sur une console dédiée, la gamme de caméras In-sight de Cognex, à l'aide du logiciel Easyvision. Comble d'intuitivité, Banner Engineering embarque le logiciel de paramétrage à bord même du capteur de vision. L'interface devient un écran tactile couleur intégré, de 320 x 240 pixels. Quelques pressions du doigt et le capteur est opérationnel. Pour des systèmes plus complexes, le logiciel permettant l'exploitation des données mesurées n'est pas systématiquement livré avec le capteur. « Chez Sony Image Sensing Solutions, nous ne fournissons que les caméras et leurs drivers. Nos clients utilisent les logiciels de vision édités par des sociétés tierces comme Euresys, Halcon, MVI Tech ou Silicon Software... », souligne Miryam Beraneck. Les softwares très puissants, tel DyVa-s de l'intégrateur Alliance Vision, simplifient l'acquisition et l'enregistrement des données, même pour des missions ultraspécialisées comme la surveillance de phénomènes mécaniques à évolution rapide (mesure de déformation) ou l'analyse de mouvements (végétaux, être vivants, objets).

... à l'intelligent

À quoi bon alors se ruiner avec des caméras intelligentes ? La réponse est dans la rapidité d'acquisition des images : cinq à dix fois plus importante qu'avec les capteurs de vision. De plus, à l'instar des caméras Keyence d'une résolution de 5 mégapixels (série CV-5000), les smart caméras peuvent collaborer pour offrir des images globales de 20 mégapixels, grâce à la puissance de calcul du contrôleur qui leur est lié. « Ces contrôleurs sont dotés de notre propre système d'exploitation, optimisé pour la vision industrielle. Ce n'est pas le cas des PC sous Windows utilisés pour gérer certains SVI », explique Alexandre Bony, responsable marketing de Keyence. Les possibilités offertes par ces caméras intelligentes et mutualistes, proposées aussi par Cognex et Omron, sont impressionnantes. Chez un client de Keyence, elles contrôlent 6 500 cigarettes... par minute.

Voir pdf pour le tableau.

MILLIARDAIRE

18 milliards de dollars, c'est ce que devrait peser le marché mondial des composants pour systèmes de vision industriels à l'horizon 2015. (source : BCC Research)

LA PLUS OUVERTE

CURERA-RS50 DE XIMEA De l'extérieur, elle ressemble à une Smart Camera industrielle. À l'intérieur, c'est un véritable PC ! Qu'on en juge : elle embarque un processeur Atom Z5510 ou Z530 d'Intel, comme on en voit dans les Netbook, ainsi qu'une mémoire Ram de 512 Mo à 1 Go et un disque dur SSD de 1 à 4 Go. Le système d'exploitation est, au choix, Windows 7 ou Linux. Une ouverture qui permet à cette caméra de travailler avec tous les logiciels d'acquisition, de traitement et de pilotage des leaders du marché. FICHE TECHNIQUE Capteur : CMOS Résolution : 2 592 x 1 944 pixels Températures de fonctionnement : de 0 à 45 °C Prix : de 650 à 1 300 euros

LA PLUS COMPACTE

XCD-MV6 DE SONY IMAGE SENSING SOLUTIONS Elle mesure à peine 19 mm de profondeur, 29 mm de large et autant de haut - soit les deux tiers des dimensions d'une caméra de vision industrielle standard de chez Sony. Résultat, elle ne pèse que 37 g ! Dédiée à la robotique ou aux applications qui requièrent un encombrement minimal, cette caméra monochrome embarque des fonctions de correction automatique de pixels, pour les bruits, en reconnaissance de formes, ainsi que pour les ombres. Qui plus est, la XCD-MV6 est capable d'envoyer ses images à un débit de 1,6 Mbit/s. FICHE TECHNIQUE Capteur : CMOS 1/3 de pouce autorisant un scan partiel Résolution : 752 x 480 pixels Températures de fonctionnement : de - 5 à + 45°C Prix : 2 000 euros

LA PLUS SYNERGIQUE

IN-SIGHT 5605 DE COGNEX Forte d'une définition de 5 mégapixels, cette caméra accède à la mesure de haute précision pour la détection de très petits défauts ou la lecture simultanée des codes-barres marqués sur des dizaines de produits palettisés. Bénéficiant d'une connexion GigE (Giga Ethernet), elle collabore avec d'autres caméras identiques, toutes connectées au serveur ModBus TCP. Chacune génère des trains de données horodatées qui peuvent être transformés en ordres d'entrée de moteurs pas à pas, sur un convoyeur ou un robot par exemple. FICHE TECHNIQUE Capteur : CCD 1/1,8 pouce Résolution : 2 432 x 2 050 pixels Températures de fonctionnement : de 0 à + 45 °C Prix d'un système complet : à partir de 9 995 euros

« Le contrôle vision est indispensable à l'assurance qualité »

JACKIE LAIGLE CHEF DE PROJET CHEZ CLS REMY COINTREAU À COGNAC (CHARENTE)

« En 2003, j'ai réalisé une étude auprès d'une dizaine d'intégrateurs de systèmes de vision. Finalement, j'ai contacté Cognex qui m'a recommandé l'intégrateur : ATM Vision. Celui-ci a conçu pour nous une solution complète, et a assuré sa mise en place. Aujourd'hui, huit chaînes de production sont équipées d'une vingtaine de caméras au total, pour contrôler le remplissage des bouteilles et leur étiquetage. Selon les lignes, les cadences varient de 4 000 à 15 000 bouteilles par heure ! Et nous sommes plus proches du flaconnage de parfum haut de gamme que du remplissage de bouteilles de vin. Le contrôle de vision est donc primordial pour notre assurance qualité. Attention tout de même : réglé trop sévèrement, il peut faire chuter la cadence, en rejetant trop de produits. Mais, paramétré correctement, il dégage l'équivalent d'un poste de travail, pour des tâches plus valorisantes. »

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