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La rétine artificielle fait de l'œil à l'industrie avec les caméras événementielles

Frédéric Monflier
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La rétine artificielle fait de l'œil à l'industrie avec les caméras événementielles

Cette caméra d'évaluation intégrant le capteur de Prophesee compte, par seconde, plus de 1000 objets se mouvant à très haute vitesse (10 m/s) avec une précision de 99,5 %

© Prophesee

La vision industrielle commence à profiter de la rapidité et de l’efficacité des caméras dites événementielles, ou « event based », qui n’enregistrent plus des images mais des changements dans l'espace et le temps. Avec à la clé, une vision ultra-rapide et économe en données. Le français Prophesee est une tête d’affiche de cette filière naissante, pionnière de la microélectronique neuromorphique.

Alliée de la robotisation, de l’inspection automatisée ou encore de la métrologie, la vision industrielle est en forte expansion : ce marché pesait 3 milliards de dollars dans le monde en 2019 et son taux de croissance annuel cumulé est estimé à 10 % jusqu’en 2025, selon Yole Développement. Les fournisseurs sont à l’affût d’innovations, la vitesse des lignes de production dépendant de la rapidité de leurs systèmes de supervision et de pilotage. « Il n’existe pas de technologie unique pour couvrir tous les besoins, qui ont tendance à se diversifier », constate Pierre Cambou, principal analyst chez Yole Développement.

Dès lors, les caméras dites événementielles, ou « event based », ont une place à prendre, en complément des caméras classiques. « Quand les notions de mouvement et de vitesse prévalent, elles vont au-delà des limitations actuelles et pourraient exceller dans le tri, l’analyse vibratoire sans contact et la détection d’objets très rapides », poursuit Pierre Cambou. La filière est encore embryonnaire. Jusqu’à présent, seul l’intégrateur allemand Imago Technologies commercialise une caméra événementielle à usage industriel, équipée d’un capteur Prophesee.

Un capteur bio-inspiré à l'assaut du marché de la vision industrielle

Cette start-up française (ex-Chronocam) a aussi signé avec CenturyArks, fabricant de modules de caméra, et d’autres partenaires sont attendus d’ici peu. Prophesee a appuyé sur l’accélérateur en septembre dernier en lançant Metavision Intelligence Suite, une boîte à outils logiciels. « C’est un message fort pour crédibiliser la technologie et un complément d’offre nécessaire pour que les ingénieurs et les développeurs puissent créer des systèmes autour de notre capteur, explique Luca Verre, le directeur général et cofondateur de Prophesee. Metavision propose 62 algorithmes, 54 exemples de codes informatiques et 11 applications prêtes à l’emploi, pour le comptage rapide, le contrôle de soudure, la mesure de vibrations, le suivi d’objets… Le fruit de cinq ans de travail de 25 ingénieurs, qui ont mis au point des centaines de preuves de concept dans l’automobile, l’IoT… »

Un capteur événementiel demande de l’accompagnement car son comportement est singulier : il reproduit le fonctionnement de notre rétine. Il est davantage question de perception que de vision-machine au sens habituel. Un capteur CMOS traditionnel est formé d’une grille de photorécepteurs qui transforment le flux lumineux incident en charges électriques. Ces informations sont relevées à une fréquence de 30 Hz ou davantage, pour former une image composée de pixels. Peu importe si la plupart des informations sont redondantes spatialement ou temporellement, les pixels sont capturés dans leur totalité à un intervalle de temps prédéterminé.

Résolution temporelle équivalente à 10 000 images par seconde

Un capteur bio-inspiré, lui, ne perçoit que les informations dynamiques, ou événements. « Seuls les changements dans l’espace et le temps sont détectés puis transmis, précise Sio-Hoi Ieng, professeur associé à l’Institut de la vision, rattaché à Sorbonne Université. Le temps de pose global disparaît. Chaque photorécepteur est indépendant et indique binairement la hausse ou la baisse de l’intensité du signal lumineux reçu. La résolution temporelle est de l’ordre de la microseconde, soit l’équivalent d’un capteur mégahertz. C’est l’idéal pour observer des phénomènes transitoires rapides. »

Les caméras à très haute vitesse ne sont pas aussi performantes et réclament l’analyse a posteriori de plusieurs gigaoctets de données. « Un capteur événementiel peut travailler à grande vitesse malgré une faible puissance de calcul », argue Luca Verre. De facto, il génère beaucoup moins de données et consomme moins d’énergie. Un atout pour les systèmes autonomes et plus généralement pour la « machine vision », alors que la loi de Moore s’est essoufflée.

Illustration avec une caméra d'évaluation de Prophesee. Equipée du capteur de troisième génération mis au point par la start-up française et d’un processeur Qualcomm pour smartphone, la caméra compte, par seconde, plus de 1 000 objets se mouvant à très haute vitesse (10 m/s) avec une précision de 99,5 %. Sa résolution temporelle équivaut à quelque 10 000 images par seconde. Un comptage aussi rapide, malgré une faible puissance de calcul, reste hors de portée d’une caméra haute vitesse standard.

« Un prix quatre à huit fois inférieur », Carsten Strampe, directeur[…]

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