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

La vision industrielle côté pratique

Exemples d'application et références clients

Système de vision et comparaison avec les données CAO pour inspecter des pièces métalliques

juin 2016

Huit caméras linéaires de Teledyne DALSA forment le cœur d’un système d’inspection développé par le groupe Sturm, situé en Bavière. Le système contrôle des pièces en tôle en les comparant aux données CAO correspondantes afin de vérifier leur conformité aux normes de qualité requises. Pour le choix des composants de vision, Sturm a choisi un partenaire de confiance, STEMMER IMAGING.

Le groupe Sturm travaille principalement dans le secteur du traitement de la tôle. "Que ce soit en acier, acier inoxydable, aluminium ou avec un autre matériau - de 0,5 à 20 mm, presque tout est possible. Nous fabriquons des pièces de toutes tailles, des petites rondelles jusqu’aux assemblages soudés de 10 mètres pesant plusieurs tonnes ", explique le directeur de la production, Alexander Luft.

Du traitement de la tôle - découpe au laser, poinçonnage, mise en forme, soudage, rectification, divers traitements de surface - jusqu’à la fabrication des pièces et à l’assemblage de modules complets, le groupe Sturm offre une gamme complète de services. « Le client nous rend visite avec son dessin et repart avec son produit fini – qu’il s’agisse d'une découpe laser simple ou d’un assemblage complexe, d’un lot de taille 1 à une production en série », résume Alexander Luft. Sur plus de 11 000 m², le site de production situé à Salching, en Bavière, fait tourner des machines à la pointe de la modernité.

Contrôle qualité automatisé des pièces en tôle

Des fabricants automobiles de renom (BMW, VW/Audi, Renault, Land Rover) ainsi que de grands constructeurs de sites industriels comme Buderus ou Siemens comptent parmi les clients les plus importants de Sturm. L’entreprise se doit donc de garantir une qualité fiable à 100% avec une traçabilité sans faille : avec un rendement de plusieurs milliers de pièces par an, cela implique inévitablement de recourir à l’automatisation.

Situé à Munich, le service de vision industrielle de Sturm a développé un système de contrôle-qualité nommé « IQS Parts Metrology ». Ce système mesure les pièces finies avec une précision de 200 µm en comparant les images de la pièce avec le dessin CAO correspondant au moyen d’une application de vision sophistiquée.

Productivité accrue grâce à la vision industrielle

Les pièces défilent sur le convoyeur les unes après les autres à travers le système d’inspection. En fin de parcours, l’opérateur reçoit sur son écran une image de la pièce inspectée sur laquelle les différences par rapport au dessin CAO apparaissent en couleurs. Si les contours se maintiennent dans les limites tolérées, une marque verte apparaît, et une étiquette s’imprime automatiquement pour être collée sur la pièce. En cas contraire, la pièce est rejetée. Le processus de contrôle, depuis la pose de la pièce jusqu’à sa sortie, ne dure pas plus de 25 secondes. « Une cadence impossible à atteindre sans machine », confirme Alexander Luft.

Le système d’inspection a été développé exclusivement par le service de vision industrielle de Sturm. En dix mois, l’usine a été adaptée aux besoins du traitement de la tôle, avec l’aide des spécialistes de STEMMER IMAGING pour le choix des composants de vision.

« Le cœur du système repose sur un ensemble de huit caméras linéaires Spyder3 de Teledyne DALSA disposées en ligne et offrant chacune une fréquence d’images de 18 kHz ainsi qu’une résolution de 4k », explique M. Wolfgang Ullrich, responsable du secteur Business Unit Vision Technologies chez Sturm. « Nous utilisons un niveau de résolution intermédiaire, de 2k pour chaque caméra, ce qui fait un total de 16k pour toute la ligne, soit une résolution optique de 110 µm par pixel. Nous économisons ainsi l’usage d’objectifs télécentriques. »

Les caméras communiquent entre elles grâce à l'interface GigE Vision. L’éclairage a été spécialement développé par Sturm pour ce système et se compose d’un module très moderne de plusieurs LED. Les supports des caméras sont réglables en hauteur afin de pouvoir ajuster automatiquement la mise au point en fonction de l'épaisseur de la tôle, garantissant ainsi qu'un pixel de l'image couvre exactement 110 µm de la pièce métallique.

Identification grâce au lecteur de codes Cognex

L’inspection commence par la lecture du code-barres ou du code OCR gravé au laser sur la pièce afin de l’identifier. Pour cela, la pièce passe sous l’œil d’un système Cognex complet de lecture comprenant le lecteur In-Sight 7402, un système d’éclairage Smart Vision Lights ainsi qu’un objectif de 5 mégapixels. Un laser de positionnement intervient également pour aider le système à se centrer sur la pièce. La lecture du code permet au système d’inspection de reconnaître la pièce à inspecter et de chercher dans la base de données de l’entreprise le fichier CAO correspondant qui servira d’élément de comparaison après la prise d’image.

Les experts en logiciels de vision de Sturm ont été ici confrontés à un défi majeur au niveau de la programmation car il s’agissait de convertir le format « dxf » des fichiers CAO en format « tiff » utilisé en vision industrielle. Il n’existait à l’époque sur le marché aucun logiciel capable d’une telle conversion, ce qui a obligé l’équipe de vision de Sturm à développer elle-même un convertisseur de données « dxf » qui fournit directement les données adéquates pour la suite des opérations de calculs.

Comparaison avec les données CAO

« Le logiciel compare les pixels de l’image avec ceux du dessin CAO », explique M. Ullrich. « Pour cette raison, l’orientation de la pièce sur le convoyeur n’a aucune importance – le logiciel fait la différence entre le convoyeur et la pièce à inspecter. » Après une opération complexe de calcul, le résultat apparaît sur l’écran, en couleurs.

Ce nouveau système d’inspection est en fait le maillon d’un processus de fabrication très perfectionné, entièrement numérisé : le client commande ses pièces par ordinateur en se connectant directement au serveur de l’entreprise qui convertit automatiquement la demande en ordre de fabrication. Lorsque les pièces sont fabriquées, le système déclenche le processus de contrôle qualité automatisé décrit ci-dessus, puis effectue la documentation du processus, l’impression de l’étiquette et finalement l’archivage numérique de la commande et des données de production.

Composants informatiques et conseil de STEMMER IMAGING

« Ce projet n’a pas été aussi simple qu’il le paraît », reconnaît M. Ullrich, qui se réjouit de l’excellente collaboration avec STEMMER IMAGING, un partenaire durable. « Nous avions déjà utilisé un système semblable prêt-à-l’emploi auparavant qui n’a malheureusement pas livré les résultats espérés. C’est pourquoi nous avons choisi de développer nous-même notre propre système. Mais pour réussir, un tel système doit pouvoir compter sur un matériel informatique très performant : c’est STEMMER IMAGING qui nous l’a fourni. »

Ce projet n’aurait sans doute pas non plus abouti sans deux autres facteurs essentiels, d’après M. Ullrich : une grande confiance dans le partenaire et un service compétent. « Lors du choix des produits adéquats, nous avons toujours été entièrement satisfaits des recommandations de STEMMER IMAGING. Leurs conseillers ont une très bonne vue d’ensemble du marché, un excellent savoir-faire et une riche expérience en vision industrielle, dont nous profitons pleinement. »

Un système qui sort de ses murs

Après une phase intensive de tests, le système « IQS Parts Metrology » a été intégré à la ligne de production de Sturm et s’utilise pour différentes tâches de traitement de la tôle. Mais le projet ne s’arrête pas là : active aussi sur le terrain du génie mécanique, et étant donné que ce système d’inspection est à l’heure actuelle le seul existant sur le marché, l’entreprise le propose également à d’autres compagnies de traitement de la tôle.

Sturm-Gruppe

Le groupe Sturm emploie environ 1000 personnes, dont 650 au siège de l’entreprise à Salching (Bavière). Elle développe des projets à l’international dans les domaines de l‘ingénierie des surfaces, des techniques de nettoyage, des techniques de convoyeurs pour l’industrie et les aéroports ainsi que dans les secteurs de l’automatisation et des technologies de vision. En ce qui concerne le traitement de la tôle, l’entreprise travaille aussi bien pour sa propre unité de génie mécanique que pour des clients externes, appliquant des méthodes de traitement très variées.

Smart Vision Lights

Muskegon, United States

Smart Vision Lights est un leader dans le développement et la fabrication de systèmes d'éclairage pour la vision industrielle.

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 Spyder3 - Caméras linéaires avec interface GigE-Vision ou CameraLink
  • Caméras linéaires avec 1024, 2048 et 4096 pixels
  • Sensibilité 3 fois supérieure au Teledyne DALSA Spyder2 grâce à la CCD Dual-Line
  • Interface GigE-Vision ou CameraLink