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

La vision industrielle côté pratique

Exemples d'application et références clients

La vision industrielle, pour un contrôle à 100% des emballages en aluminium

avril 2017

L’entreprise suisse Leuthold Mechanik AG (HLM) construit des installations industrielles pour la production d’emballages en aluminium, destinés entre autres au conditionnement de nourriture pour animaux et de produits alimentaires. La clé du contrôle qualité repose sur les composants de vision industrielle de STEMMER IMAGING.

La machine fonctionne 24h sur 24. Au centre de compétence de HLM, les équipes de travail se relaient jour et nuit pour assurer le fonctionnement des pistons qui s’élèvent 120 fois par minute et pressent 4 barquettes à la fois. Résultat : une production de 480 récipients en aluminium par minute, de qualité irréprochable, destinés au conditionnement de nourriture pour animaux et de produits alimentaires.

Le choix de l’aluminium s’est fait pour plusieurs raisons. D’une part, la matière est étanche au gaz, ce qui permet de conserver les aliments plus longtemps. D’autre part, l’aluminium se recycle ; la matière est plus durable que le plastique, qui lui est non-étanche au gaz et plus nocif à la santé en raison des plastifiants qui le composent. L’aluminium est par ailleurs traité afin d’éviter le contact direct avec les aliments dans les boîtes de conserve par exemple.

« Nos installations ne produisent pas seulement des barquettes alimentaires pour animaux, mais différentes sortes de récipients, de formes variées, qui servent au conditionnement de confiture, pâtés ou café en poudre », explique Mathias Leuthold, responsable de la construction mécanique (machines et moules) dans l’entreprise familiale. L’entreprise a également conçu des installations pour des substances totalement différentes, telles que le gel combustible ou l’emballage de produits médicaux (des inhalateurs par exemple).

A Einsiedeln, dans le site de production de l’entreprise, seules quelques-unes de ces lignes de production sont présentes, car l’objectif principal est ici de les tester et de les développer. La majeure partie des machines sont installées chez les clients de HLM, dans le monde entier. « En dehors du marché suisse, la plupart de nos clients se trouvent en Europe. Mais nos installations servent aussi aux États-Unis et en Australie », précise Mathias Leuthold.

Larges de 60 à 120 mm et longues de 60 à 200 mm, les barquettes alimentaires sont aussi très fines. La qualité du produit fini repose ici avant tout sur la qualité de la feuille d’aluminium utilisée. Une fois pressées, les barquettes sont acheminées en ligne jusqu’aux stations de contrôle et d’empilage.

« Si un client nous choisit comme constructeur mécanique, il nous fait parvenir dans un premier temps son concept, ses croquis et/ou maquettes 3D représentant le type de barquettes qu’il souhaite produire », explique Mathias Leuthold. « A partir de ses idées, nous concevons l’ensemble de l’installation, du design de la barquette ou de la capsule jusqu’à la station d’empilage, en passant par la conception des moules et du système de contrôle qualité. Nous pouvons également adapter nos installations standard en fonction des exigences du client. »

L’ingrédient principal : la vision industrielle

Il suffit au piston de s’abaisser une seule fois pour donner à l’aluminium sa forme finale. Une soufflerie détache le récipient de la presse et celui-ci est ensuite acheminé sur des rails mécaniques jusqu’à la prochaine station : le contrôle-qualité. « L’aluminium est une matière première relativement chère. Il est donc préférable de fabriquer des barquettes à parois minces afin d’économiser la matière. Cependant, plus la feuille d’aluminium s’amincit, plus le risque de faire des trous augmente, en raison d’inclusions dans la matière première ou de trop forte tension lors de la mise en forme. La barquette devient ainsi perméable, donc inutilisable. » Mathias Leuthold justifie ainsi l’importance du contrôle-qualité pour chaque barquette. « Il est essentiel de reconnaître les barquettes défectueuses et de les trier, car, utilisées dans le secteur alimentaire, leur contenu risquerait de s’abîmer plus rapidement. »

Cependant, les exigences du contrôle-qualité sont élevées. Pour une fiabilité à 100% sur des lignes de production extrêmement rapides, le contrôle ne peut s’effectuer que grâce à la vision industrielle. HLM utilise cette technologie depuis plus de 20 ans et en est totalement satisfait. « La vision industrielle est devenue l’élément clé du contrôle-qualité. Aucune ligne de production ne peut s’en passer aujourd’hui. »

Le passage aux systèmes de vision embarqués

Pour ses toutes dernières installations, l’entreprise suisse est passée au niveau supérieur : le contrôle-qualité ne se fait plus avec un système de caméras intelligentes, mais grâce à un système de vision embarqué sur ordinateur. Pour M. Leuthold, les avantages de cette technique sont très nombreux. « Avec l’architecture de caméras intelligentes utilisée jusqu’à présent, il fallait tout d’abord brancher l’ordinateur à l’installation pour pouvoir visionner les images d’erreur ou effectuer des analyses statistiques. C’était la seule façon de vérifier par exemple si les erreurs étaient plus fréquentes sur une ligne en particulier ou quel type d’erreur se produisait le plus souvent. Le système embarqué facilite et accélère l’accès à toutes ces informations : l’utilisateur les voit directement sur l’écran et peut ainsi éliminer aussitôt les sources d’erreurs de façon très ciblée. »

Pour arriver à ce résultat, le système embarqué utilise une mémoire tampon circulaire (buffer circulaire) qui enregistre les 20 dernières images d’erreur et les montre en cas de besoin. L’écran du système permet également à l’utilisateur de visionner les statistiques concernant le type d’erreurs survenues et leur fréquence, la quantité de produits rejetés par ligne ainsi que les images des produits défectueux. « Cela contribue de manière significative à la correction rapide d’erreurs par des ajustements mécaniques appropriés », souligne Mathias Leuthold.

« Et la liste des avantages ne s’arrête pas là ! », continue-t-il. En effet, par rapport à un système de caméras intelligentes, la vision embarquée assure aussi une meilleure connexion aux systèmes MES de gestion des processus (Manufacturing Execution System). « Un système incontournable qui optimise le contrôle des activités de production ainsi que la collecte de données », précise-t-il.

En termes de coûts, les deux systèmes sont à peu près équivalents. Mais le système embarqué présente plus d’avantages comparé aux caméras intelligentes, ce qui a fait pencher la balance de son côté lors de la prise de décision.

 
Tous les composants ont été configurés par STEMMER IMAGING, qui les a ensuite testés avant de nous les envoyer.
Mathias Leuthold, Leuthold Mechanik AG (HLM)

Les spécialistes de vision industrielle

Les ingénieurs de HLM ne sont pas spécialistes des systèmes de vision industrielle. « Cette technologie ne nous est certes pas étrangère puisque nous l’utilisons depuis plus de 20 ans, mais dans ce domaine, nous nous reposons entièrement et en toute confiance sur le savoir-faire et les compétences de notre partenaire STEMMER IMAGING », précise Mathias Leuthold.

Ce fut par exemple le cas récemment avec l’introduction des systèmes de vision embarqués, projet pour lequel la filiale suisse de STEMMER IMAGING a été chargée du choix des composants. Pour ce faire, elle a mené une étude de faisabilité qui a permis de présenter un ensemble de composants parfaitement appropriés au concept.

« Nous avons vérifié les éléments choisis, les avons approuvés et sommes en fin de compte extrêmement satisfaits des résultats de la première installation. » Mathias Leuthold se réjouit ainsi de la parfaite collaboration avec STEMMER IMAGING et met en avant l’excellence du service offert. « Tous les composants ont été configurés par STEMMER IMAGING, qui les a ensuite testés avant de nous les envoyer. Ce service nous a énormément facilité la tâche de mise en place de notre installation. »

Cette installation nouvelle génération se compose de caméras Genie Nano de Teledyne DALSA, une par ligne de production, dont le déclenchement est activé par la barrière photoélectrique. Équipées d’un objectif de Lensation, ces caméras sont placées sous le convoyeur. Le choix s’est porté sur la Genie Nano en raison de ses qualités en termes de performance, résolution et vitesse, à un prix attractif.

Le système d’éclairage LED est lui aussi activé par la barrière photoélectrique. Il est installé au-dessus de la station de contrôle de façon à ce que les barquettes soient inspectées grâce à un dispositif de lumière transmise. Ce système a été tout spécialement conçu par STEMMER IMAGING pour ce type d’installations. « Cette application requiert des dimensions et un angle d’éclairage très spécifiques, qui ne se retrouvent sur aucun système d’éclairage standard. Pour cette raison, nous avons développé un éclairage sur mesure pour Leuthold Mechanik », explique Claudio Sager, directeur de la filiale suisse de STEMMER IMAGING.

L’ordinateur embarqué qui prend en charge l’analyse des images pour les quatre lignes ainsi que le système « Real Time Manager » pour la commande de l’installation ont également été conçus sur mesure par le fabricant suisse de composants électroniques Worx. Il fallait en effet concevoir un système informatique ultra-performant, capable d’analyser 120 images par ligne et par minute, et d’envoyer en temps réel les résultats à la station de rejet afin que celle-ci écarte les produits défectueux. L’analyse des images est prise en charge par Common Vision Blox (CVB), le logiciel de vision de STEMMER IMAGING.

« Même pour ces composants-clé du système, le savoir-faire de STEMMER IMAGING a ici aussi été déterminant pour trouver la solution la mieux adaptée à notre situation », se réjouit Mathias Leuthold, très satisfait du travail avec son partenaire de vision. Il se félicite également de l’excellente collaboration avec Worx, qui a su développer le logiciel et programmer le système embarqué exactement selon les exigences de Leuthold Mechanik.

Actuellement, l’ingénieur et ses collègues travaillent aux derniers réglages de la deuxième installation fonctionnant avec un système embarqué. Dans quelques jours, après une formation sur les détails de son fonctionnement, cette installation sera mise en service chez un client autrichien. « Et ce ne sera certainement pas la dernière », se réjouit M. Leuthold.

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 le plus grand fournisseur 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 Genie Nano - Flexibilité et puissance dans un petit boîtier
  • Caméra petite et robuste aux capteurs CMOS
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CVB Image Manager
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