La vision industrielle est l’application de la vision par ordinateur aux domaines industriels de production et de recherche. Elle est constituée de tous les procédés industriels et non industriels. Pour sa mise en œuvre, une combinaison matérielle et logicielle fournit aux systèmes des directives opérationnelles relatives à l’exécution de leurs fonctions en se basant sur l’acquisition et le traitement d’images.

Quelles sont les applications de la vision industrielle ? Qu’en est-il de ses composants ? Quels sont les différents types de vision industrielle ?

Les applications de la vision industrielle

Généralement, l’application de vision industrielle consiste à localiser l’objet ou vérifier la caractéristique d’une pièce dans le champ de vision de la caméra. Cela se fait grâce à la technologie de reconnaissance géométrique. La localisation de l’objet détermine souvent la réussite ou l’échec de l’action. Si les outils logiciels de reconnaissance géométrique ne parviennent pas à localiser précisément la pièce dans l’image, le système de vision industrielle ne peut pas guider, identifier, inspecter, compter, ou mesurer la pièce.

Localisation des pièces en vision industrielle

Bien que cela semble assez simple, la localisation des pièces dans un environnement de production réel peut être extrêmement difficile en raison des changements d’apparence. Les systèmes de vision industrielle apprennent à reconnaître les pièces en fonction d’une forme. Néanmoins, l’apparence d’une pièce peut varier même dans les processus de fabrication les plus étroitement contrôlés.

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Le guidage

Le guidage doit être effectué pour plusieurs raisons. D’abord, les systèmes de vision industrielle peuvent déterminer la position et l’orientation d’une pièce. Ils les comparent à une tolérance donnée et s’assurent qu’elle ait un angle correct afin d’en vérifier le bon assemblage. Ensuite, le guidage peut être utilisé pour indiquer l’emplacement et l’orientation d’une pièce dans un espace 2D ou 3D au système de commande d’un robot industriel ou d’une machine spéciale. Cette indication permettra au robot de localiser la pièce, ou à la machine d’aligner la pièce.

L’identification

Un système de vision industrielle pour l’identification et la reconnaissance des pièces lit beaucoup d’éléments numériques. Il y a entre autres les codes-barres (1D), les codes Data Matrix (2D), les codes DPM (marquage direct) et les caractères imprimés sur les pièces, étiquettes et emballages. Un système de reconnaissance optique de caractères (OCR) lit les caractères alphanumériques sans aucune connaissance préalable. De plus, un système de vérification optique de caractères (OCV) confirme la présence d’une chaîne de caractères.

La mesure

Un système de vision industrielle pour la mesure calcule la distance entre deux points ou plus, ou entre les emplacements géométriques sur un objet. Il détermine si ces mesures sont conformes aux spécifications. Si ce n’est pas le cas, le système de vision industrielle envoie un signal d’échec au système de commande. Cela déclenche un mécanisme de rejet qui éjecte l’objet de la ligne.

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Les composants de la vision industrielle

Les principaux composants d’un système de vision industrielle sont l’éclairage, les optiques, et le traitement de la vision industrielle.

L’éclairage en vision industrielle

L’éclairage est l’une des clés pour obtenir des résultats satisfaisants en vision industrielle. En effet, les systèmes de vision industrielle créent des images en analysant la lumière réfléchie par un objet et non en analysant l’objet lui-même. Le principe de l’éclairage consiste à générer une source de lumière et à la placer judicieusement par rapport à la pièce et à la caméra.

L’optique en vision industrielle

L’optique acquiert l’image et la transmet au capteur d’images de la caméra. Les optiques varient en termes de qualité optique et de prix. Par conséquent, l’optique retenue détermine la qualité et la résolution de l’image capturée. La plupart des caméras des systèmes de vision industrielle présentent deux principaux types d’optiques : les optiques interchangeables et les optiques fixes. Les optiques interchangeables sont généralement dotées de montures C ou CS.

Le traitement de la vision industrielle

Le traitement est le mécanisme d’extraction d’informations à partir d’une image numérique. Il peut être effectué en externe dans un système sur PC ou en interne dans un système de vision industrielle autonome. Le traitement est effectué par un logiciel et se compose de plusieurs étapes. D’abord, une image est acquise à l’aide du capteur. Dans certains cas, un prétraitement peut être requis pour optimiser l’image et s’assurer que toutes les caractéristiques nécessaires ressortent. Ensuite, le logiciel localise les caractéristiques spécifiques de la pièce, effectue des mesures et les compare aux spécifications. Enfin, une décision est prise et les résultats sont communiqués.

Les différents types de systèmes de vision industrielle

Il existe trois catégories de systèmes de vision industrielle principaux.

Les systèmes de vision 1D

La vision 1D analyse un signal numérique, une ligne à la fois, au lieu de l’image entière. Elle évalue par exemple les différences entre le groupe de dix lignes acquises récemment et un ancien groupe. Cette technique détecte et classe généralement les défauts des matériaux fabriqués dans un process continu. Ces matériaux sont entre autres le papier, le métal, le plastique, les feuilles et les rouleaux de non-tissé.

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Les systèmes matriciels et linéaires

Dans certaines applications, les systèmes linéaires offrent d’autres avantages par rapport aux systèmes matriciels. Par exemple, l’inspection de pièces rondes ou cylindriques peut nécessiter plusieurs caméras matricielles pour couvrir la surface entière de la pièce. Cependant, la rotation de la pièce devant une seule caméra linéaire permet d’acquérir la surface entière en projetant l’image. Les systèmes linéaires s’adaptent plus facilement aux espaces réduits. Par exemple, lorsque la caméra doit passer entre des cylindres sur un convoyeur pour voir la partie inférieure d’une pièce.

Les systèmes de vision 3D

Les systèmes de vision 3D comprennent généralement plusieurs caméras, ou bien un ou plusieurs capteurs de déplacement laser. La vision 3D à plusieurs caméras dans les applications de guidage de robot indique au robot l’orientation de la pièce. Ces systèmes se constituent en plusieurs caméras montées à différents endroits et une triangulation sur une position objective dans un espace 3D.