Applications de vision - Exemples d'application dans de nombreuses industries

La vision industrielle côté pratique

Exemples d'application et références clients

Contrôle en ligne de la mouillabilité des surfaces de matériaux

juin 2018

Le nouveau système bonNDTinspect de Automation W+R permet d’évaluer en toute fiabilité les surfaces qui doivent être encollées, laquées ou subir un autre traitement. Ce système repose sur un brevet de l'institut Fraunhofer IFAM et les techniques de vision industrielle de STEMMER IMAGING.

« Notre système bonNDTinspect pour l'inspection en ligne de la mouillabilité des surfaces sert entre autres à vérifier l'aptitude à l'encollage ou au laquage de ces surfaces. Il présente de nombreux avantages par rapports aux méthodes utilisées jusqu'à présent », explique Célian Cherrier.

Ingénieur d'application en industrie chez Automation W+R, il est responsable du développement de ce système - fabriqué depuis peu en pré-série - et l'a suivi dès les premières phases il y a environ 2 ans ; il en décrit le principe de base comme suit, à l'exemple de l'encollage : « Pour garantir un bon résultat d'encollage, il faut impérativement surveiller l'état des surfaces à encoller avant l'application de la colle et contrôler le prétraitement de surface pour exclure tout encrassement, par exemple à cause d'agent de séparation ou de traces de doigts. Les surfaces doivent satisfaire à des critères bien définis pour permettre une bonne adhérence. »

Plusieurs méthodes d’inspection des surfaces existent déjà qui permettent de déterminer leurs propriétés de mouillabilité : par exemple les encres de contrôle, le fameux test de rupture du film d'eau ou encore les mesures de l'angle de contact. Par rapport à ces méthodes usuelles, le système bonNDTinspect présente toute une série d'avantages. Il permet ainsi pour la toute première fois de procéder à des mesures complètes, rapides et automatisées de surfaces en matière plastique, en métal ou en matériaux stratifiés à fibres. À l'inverse d'autres méthodes, le système d'Automation W+R est parfaitement objectif et entièrement automatisé avec un logiciel de vision. En outre, le composant testé peut être traité directement après inspection et s'intègre ainsi parfaitement au processus de production.

Inspection de surface avec de fines gouttelettes

La méthode se base sur un brevet de l'Institut Fraunhofer des techniques de finition et de recherche appliquée sur les matériaux (IFAM) pour l'évaluation de la mouillabilité des surfaces. Automation W+R détient la licence exclusive pour l'utilisation de ce brevet. Célian Cherrier explique le fonctionnement du bonNDTinspect en ces termes : « Un atomiseur ultrasonique génère un aérosol défini à eau ultra-pure pulvérisée sur une largeur d'environ 10 cm sur la surface de la pièce à tester. Celle-ci se déplace sous l'atomiseur à une vitesse usuelle d'environ 100 mm/s, afin de garantir l'application uniforme de l'aérosol. »

Selon les conditions d'utilisation, le mouvement relatif de l‘échantillon par rapport à l'atomiseur peut aussi selon Célian Cherrier être pris en charge par un robot qui guide le bonNDTinspect au-dessus du composant à inspecter. « Le système génère ainsi 1000 à 2000 gouttelettes par cm², avec un diamètre moyen de 100 µm. »

Selon l'énergie de la surface à inspecter, ce procédé génère une trame caractéristique de gouttelettes, automatiquement capturée par un système de caméra puis instantanément évaluée par un système de vision industrielle. La distribution des gouttelettes permet de déterminer si la surface répond aux critères du traitement en aval. La spécification de valeurs nominales permet ainsi d'évaluer l'efficacité d'un prétraitement, une nettoyage par exemple ou l'activation d'une surface, ou encore de détecter des salissures sur la surface.

De telles contaminations peuvent être dues à des restes d'agent de séparation, des huiles, des graisses ou même des traces de doigts, elles peuvent nuire au collage qui risque de se rompre après un certain temps, elles peuvent causer l'écaillage prématuré de la laque. Les conséquences possibles sont des défauts fonctionnels et visuels sur le produit fini, par exemple des cloques sur la peinture d'une voiture, ou des marquages par impression qui ne tiennent pas (par exemple des étiquettes de dans l'industrie pharmaceutique). De tels défauts sont inadmissibles. Un encollage défectueux peut même, dans certains cas extrêmes, mettre des personnes en danger.

Vision industrielle exigeante

Cette méthode d'inspection pose des exigences élevées au système de vision industrielle, ajoute Célian Cherrier : « D'une part, le cycle génère plus de 30.000 gouttelettes par seconde qui doivent être détectées et évaluées très rapidement car, comme on utilise de l'eau ultra-pure, la surface inspectée sèche complètement en peu de temps afin de permettre la poursuite du traitement sans délai. D'autre part, le système peut être intégré en ligne et doit dans certains cas extrêmes fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. »

Au vu de ces conditions-cadres plutôt rudes, Automation W+R a fait appel à STEMMER IMAGING, son partenaire de vision industrielle : les deux entreprises coopèrent avec succès depuis plus de 20 ans, accumulant une expérience de taille par le biais de nombreuses applications.

« Lors de la réalisation de ce système d'inspection, nous avons tout d’abord discuté des exigences spécifiques d'un tel système avec STEMMER IMAGING qui nous a ensuite fait une proposition pour des composants de vision industrielle répondant à ces exigences », se souvient Célian Cherrier. « Dans un stade ultérieur du projet, notre partenaire nous a également aidé avec des paramétrages spécifiques de la caméra afin d'atteindre les spécifications requises ; de manière générale, il nous a offert toute son assistance et sa compétence pour toutes les questions relatives au système de vision industrielle mis en œuvre. Grâce à cette coopération avec les experts de STEMMER IMAGING, nous avons une fois de plus gagné un temps précieux dans la recherche de composants de vision industrielle parfaitement adaptés à ce projet : le système d'inspection a ainsi pu être transposé avec succès dans le temps imparti. »

Dans la version actuelle du système d'inspection, la prise de vue de la trame de gouttelettes est assurée par une caméra linéaire monochrome GigE Linea de Teledyne Dalsa, avec une résolution pixel de 2k ; combinée avec un objectif télécentrique de Sill Optics, elle garantit des images à profondeur de champ étendue. Un éclairage standard ne permettait pas d'atteindre l'intensité lumineuse requise et par conséquent, Automation W+R développa pour ce faire un éclairage dôme spécial. L'évaluation des images est assurée par la plateforme Common Vision Blox de STEMMER IMAGING et un logiciel de vision de Automation W+R basé sur cette plateforme ; ces logiciels tournent sur un PC Industriel de Beckhoff qui peuvent se connecter aussi à un automate (API).

Le système d'inspection complet se compose du PC avec écran, du logiciel d'évaluation, de la tête de détection avec atomiseur ultrasonique et d'une armoire de commande. Une interface permet la connexion à un API externe et à l'installation parente.

The droplet pattern created is automatically captured by a camera system and evaluated by means of image processing in a matter of seconds. In this case a fingerprint has been detected.
Image source: Automation W+R

On the basis of the droplet distribution analysed by the image processing it is then possible to determine whether a surface fulfils the criteria for the subsequent process steps.*

Première utilisation couronnée de succès

Les spécialistes du collage de l'IFAM ont été les premiers à utiliser ce système : un prototype bonNDTinspect sur leur site de Brême leur a permis d‘inspecter la mouillabilité des surfaces suite à une activation plasma à pression atmosphérique. Cela avec un franc succès, comme l'explique Christian Tornow, collaborateur scientifique de l'IFAM : « Il n'y avait jusqu'à présent aucun système automatisé et sans contact pour cette tâche. Le bonNDTinspect permet désormais de distinguer automatiquement et efficacement les états des surfaces au sein du processus d'encollage. Ce système permet de détecter en toute sécurité des contaminations comme par exemple des traces de doigts ou des restes d'agent de séparation, ainsi que des activations défectueuses. Ceci est extrêmement important dans la technique d'encollage, afin de disposer de surfaces parfaitement préparées pour les processus en aval. »

 
Si le système de vision industrielle doit être adapté, nous pouvons compter sur notre partenaire STEMMER IMAGING pour réagir en toute flexibilité aux souhaits des clients.
Richard Söhnchen, directeur associé, Automation W+R

Système complet tout en un

M. Richard Söhnchen, directeur associé d'Automation W+R GmbH, est convaincu que le nouveau système trouvera de nombreux domaines d'application en plus de l'inspection en ligne de l'aptitude à l'encollage des surfaces, de l'inspection de la peinture dans l'industrie automobile ou du revêtement de composants électroniques : « Ce ne sont là que des exemples de tâches auxquelles notre technologie s'adresse. Il y a encore beaucoup d'autres applications possibles pour ce procédé, par exemple dans le domaine aérospatial ou la technique médicale ; nous sommes persuadés que ce système nous ouvrira la voie vers d'autres marchés qui constitueront maintes opportunités intéressantes, actuellement inimaginables. »

M. Söhnchen souligne encore un point qui accentue les possibilités de son entreprise : « Automation W+R fait partie du Groupe Autision. Au sein du Groupe Autision, nous combinons la robotique, la technique de mesure et l'inspection de surface. On trouve pour chacune de ces compétences une société aux compétences propres sous le joug de Autision Group GmbH. Partant de cette constellation, nous sommes en mesure de proposer à nos clients des solutions complètes tout en un, à la mesure de leur application, tout en assurant l'intégration de ces solutions dans leurs installations et la connexion au système robotique.

Si le système de vision industrielle doit être adapté, nous pouvons compter sur notre partenaire STEMMER IMAGING pour réagir en toute flexibilité aux souhaits des clients. »

Bref portait

Automation W+RAutomation W+R fait partie du Groupe Autision qui rassemble plusieurs entreprises indépendantes œuvrant dans les domaines de l'inspection de surface, de la technique de mesure et de la robotique ; ces entreprises proposent des solutions complètes tout en un pour les applications relevant de ces domaines.

*Source : IFAM Fraunhofer, photo prise dans le cadre du projet ComBoNDT. Ce projet est financé par l'Union européenne dans le cadre du programme de recherche et d'innovation « Horizon 2020 » (convention de subvention n° 636494).

Sill Optics

Wendelstein, Germany

Sill Optics s'est spécialisé dans la fabrication de composants optiques, un domaine où elle a plus de 100 ans d'expérience.

STEMMER IMAGING

Puchheim, Germany

STEMMER IMAGING est une société active dans le domaine de la vision industrielle depuis 1987. Offrant une très large palette de produits et de services, l'entreprise est aujourd'hui un des plus grands fournisseurs de technologie de vision en Europe. En 1997, STEMMER IMAGING a présenté Common Vision Blox (CVB), une bibliothèque de programmation puissante pour le développement et la mise en œuvre de solutions de vision rapides et fiables, utilisée avec succès dans plus de 40.000 applications de part le monde.

Teledyne DALSA

Waterloo, Canada

La société canadienne Teledyne DALSA Inc., une filiale du groupe Teledyne Technologies Inc., offre dans le domaine du traitement d'images numériques un très large éventail de produits de vision industrielle. Outre les caméras linéaires, l'entreprise propose des particularités technologiques : des caméras linéaires TDI (Time Delay Integration), des caméras Multitap, haute vitesse, matricielles et à haute résolution, des cartes d’acquisition d’images PCI pour chaque type de caméra, des systèmes de traitement embarqués, des outils logiciels et des systèmes de traitement d’images intelligents IPD pour des tâches très diverses de contrôle qualité, de contrôle d’intégralité et d’erreurs.

Teledyne DALSA Linea
  • Caméra CMOS linéaire monochrome ultra rapide et souple
  • Caméra compacte, robuste et peu onéreuse
  • Interface CameraLink ou GigE
CVB Image Manager
  • Platform for the development of image processing applications
  • Open programming environment
  • Simple to operate, combining flexibility with high performance