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Ils se mettent à la portée de tous

Guide réalisé par Wilfried Maisy
Ils se mettent à la portée de tous

Les caméras FireWire TM présentent un taux de transfert allant jusqu'à 80 Mo/s.

© D.R.

- Plus petites, moins chères et plus intelligentes, les caméras industrielles voient leurs applications s'élargir.

La vision industrielle est en plein boom. Des systèmes autrefois rares, chers et volumineux, difficiles à placer dans une chaîne de production, ont fait place à des caméras miniaturisées et beaucoup plus performantes. Les prix ont été divisés par quatre ou cinq en moins de dix ans. À l'image de la dernière née de Cognex, l'In-Sight Micro, dévoilée en mars dernier, l'intelligence artificielle tient aujourd'hui dans la main : ce produit ne mesure que 3 x 3 x 6 cm. « L'In-Sight Micro est la caméra intelligente la plus petite du marché. Elle est le résultat de deux ans de travaux », affirme Thierry Wailly, le directeur marketing de Cognex Europe. Concernant la capture d'images, les performances de cette caméra sont identiques à celles de la précédente In-Sight 5000. Elle offre une haute résolution de 1 600 x 1 200 pixels et une vitesse d'acquisition allant jusqu'à 60 images par seconde.

Disposer d'une interface claire et intuitive

Outre sa taille, l'amélioration majeure de ce produit réside dans le traitement logiciel EasyBuilder, qui présente une ergonomie simplifiée pour l'utilisateur. Car en vision industrielle, la performance des outils informatiques et leur adaptation au niveau d'expertise des utilisateurs est aussi importante que celle de l'éclairage ou de la qualité de l'image. « EasyBuilder offre une interface claire et intuitive. Il affiche uniquement les paramètres en relation avec l'action effectuée sur le moment. Ce système de vision peut être paramétré sur mesure pour un type de production, sans besoin de programmation. »

Autre exemple d'outil paramétrable s'adressant à des néophytes : le logiciel iNspect, développé par IPD, filiale du groupe Dalsa Digital Imaging et commercialisé en France par la société Imasys. Cet utilitaire est livré en standard avec les automates de vision de la série VAXX. Il permet de configurer et de déployer une application d'inspection « en seulement quelques minutes », affirme le fabricant, au travers d'une approche séquentielle jalonnée de cinq grandes étapes. L'utilisateur peut régler différents paramètres de déclenchement (intervalles, durées), pour piloter les prises de vues mais également l'éclairage, et ajuster les paramètres d'exposition, de luminosité et de contraste.

Éliminer le maillon faible

La vision industrielle a un objectif essentiel : différencier un bon d'un mauvais produit, et, petit à petit, prendre le pas sur l'oeil humain. De telles machines comprennent un dispositif de prise de vues (une caméra, un éclairage, le positionnement du produit étudié), un système de traitement de l'image (ordinateur industriel avec cartes d'acquisition et de traitements), un système de réponse à l'information (alarme, éjecteur, information à un robot...) et une partie logicielle. Dans chacune de ces composantes technologiques, des progrès significatifs ont été accomplis au cours des dernières années : l'émergence des LED (diodes électroluminescentes) en éclairage ; le développement d'algorithmes puissants traités par des processeurs toujours plus rapides, avec l'augmentation des débits de transmission des signaux ; et des capteurs toujours plus performants.

La réunion dans un même boîtier de la partie acquisition et de la partie traitement d'image vise à diminuer le coût, l'encombrement, le temps de traitement et de transmission. C'est le concept de caméra "intelligente". Le dernier modèle Matrox 4Sight X, par exemple, commercialisé en février, présente un système intégré comprenant l'acquisition vidéo, le traitement d'image et l'affichage. « Basé sur une architecture Intel 64 bits multicoeur, le Matrox 4Sight X est composé soit d'un processeur Core2 Duo soit d'un processeur Celeron, ainsi que d'un moteur graphique 2D/3D Intel GMAx3100 », indique le fabricant.

Vérifier des lignes à cadence rapide

Sur le créneau des capteurs, Cognex, encore lui - numéro 1 mondial du secteur oblige -, a présenté l'an dernier une nouvelle génération de la série Checker. Il s'agit d'outils de contrôle fournissant un éclairage intégré. Ils peuvent vérifier la présence de caractéristiques physiques sur des produits et emballages, au rythme de 6 000 pièces par minute. « La série Checker 200 convient parfaitement à la vérification des conditionnements de l'agroalimentaire et des produits de consommation, ainsi qu'au contrôle des pièces automobiles et électroniques », précise-t-on chez Cognex.

En février 2008, Cognex a commercialisé un nouveau modèle de la même famille : le capteur de vision Checker 232, conçu pour inspecter les petits détails dans un large champ de vision. « Ce capteur de vision trouve sa place sur les lignes à cadence rapide jusqu'à 1 500 images par minute. Il est adapté, par exemple, à l'inspection de ressorts sur d'importants assemblages dans le secteur de l'automobile. Il convient aussi lorsque la pièce inspectée se trouve loin du capteur », affirme Cognex. Lequel ajoute, concernant l'intégration de la vision dans l'industrie : « Ces deux dernières années, les systèmes de vision industrielle ont bénéficié d'une meilleure intégration dans l'univers des automatismes. Les interfaces ont été standardisées, avec trois acteurs majeurs : Profibus de Siemens, Ethernet IP de Rockwell et Modbus de Schneider. »

Offrir une résolution record

Les fabricants de capteurs rivalisent de vitesse et de sensibilité. Le tout est de trouver le bon compromis entre les performances et le coût, en fonction de ses besoins. Le fabricant suisse Baumer a annoncé fin janvier le lancement d'une génération de caméras FireWireTM Séries TX, dont l'interface IEEE1394b (ou port FireWire 2) est plus rapide avec un taux de transfert allant jusqu'à 80 Mo/s. Ces caméras comprennent plusieurs modèles couleur et monochromes fournissant des résolutions jusqu'à 5 millions de pixels et peuvent atteindre des vitesses d'acquisition d'images allant jusqu'à 90 images/seconde. »

En fin d'année dernière, Baumer a aussi enrichi la famille des capteurs de vision VeriSens de deux nouvelles séries pour répondre aux problématiques d'inspection : contrôle de conformité, de présence et de position. « La Série 500 est un modèle d'entrée de gamme. Elle propose néanmoins, en plus du contrôle d'intensité et de contraste, des fonctions puissantes d'analyse de contours et de correction de position. Une configuration préalable de ces fonctions permet de les utiliser sans formation spécifique. La Série 1 200 permet l'émission et la réception des résultats de VeriSens. Grâce à une entrée externe, l'apprentissage des objets est simplifié, permettant de modifier les valeurs de référence lors de tout changement sur la chaîne de production. »

Choisir un capteur Cmos ou CCD ?

Deux types de capteurs s'affrontent : les CCD (Charge Coupled Device) et les Cmos (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Les premiers transfèrent séquentiellement les valeurs saisies par chaque pixel d'une ligne. Les seconds réalisent le transfert individuel de chaque pixel.

Jusqu'à présent, les CCD offrent une meilleure résolution et sensibilité pour réaliser des images dans des conditions lumineuses difficiles, ainsi qu'un niveau de bruit très faible, une bonne uniformité de l'image et un bon rendu des couleurs. Ils sont bien adaptés aux caméras linéaires, conçues pour les industriels qui requièrent une haute résolution ou qui ont besoin de réaliser des tâches d'inspection sur des produits qui défilent.

Combiner sensibilité et rapport signal/bruit

Les Cmos présentent pour leur part une meilleure dynamique face aux contrastes et autorisent une fréquence d'images plus élevée. En outre, ils nécessitent une consommation électrique plus faible.

Si les CCD sont encore les plus répandus, les Cmos montent en puissance. À l'exemple du fabricant allemand Basler, qui a lancé fin 2007 la production d'un nouveau capteur linéaire à "double ligne" Cmos pour la gamme de caméras linéaires Sprint. Le capteur atteint une cadence d'acquisition de 140 000 lignes par seconde et une résolution de 4 000 pixels. « Cette nouvelle technologie combine les avantages d'un capteur CCD à ceux d'un Cmos, avec une remarquable sensibilité et un excellent rapport signal/bruit », avance le fabricant. Les caméras de la famille Sprint incluent différentes fonctionnalités AOI (choix d'une région d'intérêt) afin d'augmenter la fréquence, une correction pixel à pixel et des images tests.

Dans la catégorie des capteurs spécifiques, le canadien LMI Technologies a présenté en début d'année la ligne laser Eyecon 2000 à haute vitesse. Celle-ci est conçue pour inspecter des chaînes de production pneumatiques et autres surfaces mates, noires, en caoutchouc. « Eyecon 2000 mesure précisément des matériaux à faible contraste au rythme de 4 000 échantillons par seconde, affirme LMI. La fréquence peut être réglée pour différentes applications. »

L'ESSENTIEL

- La vision artificielle se miniaturise. - Son fonctionnement se simplifie. - Les systèmes d'inspection tiennent des cadences de plus en plus élevées. - Les fabricants rivalisent en sensibilité et en qualité d'image.

MARCHÉ288 millions d'euros

dont 52 % pour les intégrateurs. - C'est selon le club Vision - présidé par Michel Ollivier du fabricant français Edixia - le chiffre d'affaires réalisé par les quelque 120 sociétés opérant en France dans le domaine de la vision industrielle. Elles sont d'origine française pour 63 %.

LE TÉMOINHUHTAMAKI SURVEILLE SES PETITS POTS

- Le fabricant finlandais d'emballages en plastique Huhtamaki utilise des systèmes de vision industrielle Cognex depuis deux ans. L'usine française fabrique des couvercles de petits pots pour bébés. Ces derniers défilant sur un tapis, un robot leur appose une étiquette indiquant leur composition. En aval, le système de vision reconnaît le type de pot et lit l'étiquette. En cas d'anomalie, le pot est mis à l'écart. C'est entre deux séries de parfums, du boeuf carottes au tout-végétarien, par exemple, qu'une erreur peut se produire. « Nous exploitons trois machines pour poser les étiquettes sur les couvercles. Chacune est accompagnée de deux ou trois systèmes de vision In-Sight de la série 5000 (caméra intelligente) et Vision Pro (caméra dissociée du traitement de l'image), explique Joël Laurent, chef d'équipe de maintenance chez Huhtamaki. Les bébés sont très sensibles aux allergies. Nous n'avons pas droit à l'erreur et sommes engagés sous contrat à 100 % d'étiquettes conformes. » Depuis la mise en place de la vision industrielle, l'entreprise a constaté 1 % de rebus supplémentaire de produits, mais n'a subi aucun retour, ce qui est l'essentiel. Dans cette industrie sensible, toute erreur peut coûter cher. « La dernière réclamation sur un petit pot date de cinq ans. Le client a renvoyé tout le camion, cela nous a coûté plus de 20 000 euros ! C'est le prix d'un système de vision. »

PRATIQUELES CRITÈRES DE CHOIX D'UNE CAMÉRA

- Capteurs. Les CCD offrent une meilleure résolution et sensibilité dans des conditions lumineuses difficiles. Les Cmos présentent une meilleure dynamique face aux contrastes et autorisent une fréquence d'images plus élevée.- Cadence en images par seconde ou fréquence ligne pour les caméras linéaires : plus la cadence est élevée, plus elle est adaptée aux productions en mouvement rapide. - Interface de sortie Camera Link/IEEE1394 (FireWire) USB/Gigabit Ethernet.- La norme technique doit être compatible avec l'automate industriel ou l'ordinateur. - Fonction Region of Interest (ROI) permet d'ajuster la fenêtre de vision à la dimension des objets à inspecter.

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