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Les avantages de la vision numérique industrielle

La vision numérique industrielle consiste en une analyse d’images à des fins de contrôle de processus ou d’activités industrielles. En d’autres termes, elle permet à des machines et à des robots d’effectuer des opérations où il est essentiel de « voir ».

Cette technologie trouve ses applications dans une grande variété d’industries où elle permet de résoudre une vaste gamme de problématiques. Son plus grand avantage est d’être relativement peu coûteux à implanter et ses autres qualités sont la robustesse, la fiabilité, la rapidité et la constance. Pour l’entreprise qui sait la mettre à profit, la vision numérique peut signifier une augmentation intéressante des marges de production ou une nette amélioration de ses procédés.

Système de vision industriel : composantes typiques.

Un système de vision industriel typique est constitué de composantes qui peuvent être regroupées en cinq catégories : 1) dispositifs d’illumination, 2) caméras, 3) matériel spécialisé de traitement d’images, 4) ordinateurs et 5) machines industrielles (robot, programmable logic controller [PLC], etc.). Cet ensemble permet de matérialiser les 5 principes essentiels au bon fonctionnement de tout processus de vision industrielle :

  1. Contrôle de l’environnement,
  2. Acquisition d’images,
  3. Traitement des images,
  4. Analyse des images,
  5. Décision et action.

Il est possible d’illustrer ceci par l’exemple suivant : un fabricant désire effectuer un contrôle dimensionnel sur des pièces qu’il produit en très grande quantité. Les pièces seront acheminées par un convoyeur jusqu’à un système d’éclairage qui aura été soigneusement choisi et installé de façon à ce qu’il fasse bien ressortir chacune d’elles dans les images acquises par une caméra. Une attention particulière aura été apportée à l’arrière-plan pour qu’il soit bien contrastant et on aura fait le nécessaire pour éviter tout reflet nuisible.

Ensuite, les images seront traitées pour éliminer les différents bruits d’acquisition pour améliorer le contraste et pour enlever toute information non pertinente. Une fois ces traitements appliqués, une série de mesures numériques sera extraite durant la phase d’analyse pour déterminer si la pièce examinée est conforme aux spécifications du client. Si la pièce est jugée non conforme, elle pourra être écartée de la ligne d’expédition par un robot ou une machine dédiée.

Le processus de l’exemple précédent prend toute sa valeur dans un contexte où le contrat d’un acheteur lui permet de retourner un lot entier de pièces sur la base de quelques échantillons défectueux ou qui ne respectent pas les spécifications. Il devient alors important d’effectuer un contrôle de la qualité exhaustif. Ceci peut s’avérer particulièrement long, coûteux et peu fiable lorsqu’effectué manuellement. En effet, il est bien connu que les humains ont tendance à abaisser leur niveau de concentration lorsqu’ils ont à accomplir des tâches répétitives sur de longues périodes.

Types d’industries et applications

De nombreuses industries bénéficient des avantages de la vision numérique. Nous pouvons citer entre autres les domaines suivants :

  • aérospatial
  • agroalimentaire
  • ameublement
  • automobile
  • biomédical
  • électronique
  • emballage
  • foresterie
  • métallurgie
  • pharmaceutique
  • biens de consommation
  • solaire
  • textile

Le contrôle de la qualité occupe la plus grande part des applications pour ces domaines. Nous pouvons penser à la vérification du bon fonctionnement de l’affichage des tableaux de bord de voitures et d’avions, au contrôle de la forme régulière de biscuits et de gâteaux produits à la chaîne, à la validation des bonnes dimensions des perçages dans les composantes de meubles, à l’évaluation de la qualité des planches produites par une scierie, à la détection d’accrocs dans des pièces de tissu, à la confirmation de la bonne pose d’une étiquette sur un contenant alimentaire ou pharmaceutique où à l’approbation de l’assemblage d’une carte électronique.

Mesure de haute précision

La vision numérique intervient également très souvent directement dans le processus de fabrication ou de production. Par exemple, dans les domaines de l’automobile et de l’aérospatial, on l’utilise conjointement avec la robotique pour la manipulation et l’assemblage de composantes mécaniques.

Dans les scieries, on l’utilise pour modéliser une bille de bois afin d’en optimiser la coupe. En agroalimentaire, on l’utilise pour contrôler la propreté et le remplissage de contenants. La vision est également utilisée pour le suivi (traçage) et l’identification de produits.

Pour terminer, une application mérite une attention spéciale : le tri à très haute vitesse de minuscules objets. En effet, il existe des systèmes qui combinent des caméras extrêmement rapides à un jeu de jets d’air, ce qui permet d’inspecter des grains de riz tombant d’une chute et de souffler en plein vol ceux qui ne respectent pas les critères de qualité. La même technique a été appliquée avec succès pour le tri des bleuets.

Les techniques

Pour permettre de réaliser les applications mentionnées, la vision numérique industrielle repose sur des techniques robustes et bien établies. Certaines techniques sont dites de bas niveau, comme la segmentation par seuillage, l’amélioration de contraste, le filtrage, l’extraction de taches (blobs), l’extraction des contours (edges) et la détection de modèles (pattern matching).

Parmi les techniques de haut niveau, on retrouve la lecture de codes à barres, la reconnaissance et la validation de caractères, la mesure de haute précision (métrologie), la vision tridimensionnelle et tout ce qui traite de la représentation et de la gestion des couleurs. Chacune de ces techniques, seule ou combinée, permet de résoudre la plupart des problèmes liés au domaine industriel.

Lecture de code à barres, est-ce une solution pour vous?

La vision numérique est une solution toute désignée pour votre entreprise si vous voulez améliorer la fiabilité et la constance de vos processus d’inspection, si vous voulez effectuer un contrôle de la qualité exhaustif ou si vous songez à une façon de raccourcir vos temps de cycle en éliminant des étapes manuelles et répétitives qui impliquent soit de l’inspection, de la mesure, de la lecture, du tri et de la classification.

Par ailleurs, si vous cherchez à automatiser une étape de manipulation trop complexe pour une machine dédiée en utilisant un robot articulé, mais que la pièce à manipuler se révèle difficile à localiser, la vision numérique pourrait également vous convenir. Souvent, un problème qui semble très complexe peut se régler avec un peu d’astuce et des connaissances appropriées. N’hésitez pas à consulter un spécialiste du domaine, il saura vous guider vers la bonne solution.

Vincent Paquin, spécialiste en vision numérique
Centre de Robotique et de Vision Industrielles
205, rue Mgr-Bourget
Lévis (Québec)  G6V 6Z9
Téléphone : 418-833-1965
Télécopieur : 418-833-8726

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