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

La vision industrielle côté pratique

Exemples d'application et références clients

Traitement du papier : la vision industrielle au service de l’excellence

octobre 2017

Référence dans l’industrie du papier, l’entreprise suisse Hunkeler est depuis de nombreuses années à l’origine de normes importantes dans ce secteur. Aujourd’hui, grâce aux scanners linéaires de Mitsubishi Electric et avec STEMMER IMAGING à ses côtés, Hunkeler nous donne un aperçu de ses futurs systèmes d’inspection de matériaux en défilement continu, intégrés dans le module DP8 Dynamic Perforator.

Connue dans le monde du papier et de l’impression comme garant de l’excellence, la société Hunkeler revendique haut et fort son mot d’ordre : Excellence in Paper Processing . Depuis 1922 active dans le secteur de l’imprimerie, Hunkeler est une entreprise familiale indépendante qui compte aujourd’hui 280 employés à travers le monde.

La société a son siège à Wikon, dans le nord de la Suisse et concentre ses activités sur deux secteurs. « Dans le segment numérique, nous fournissons des solutions avancées, en amont et en aval, pour différents systèmes : pour l'impression numérique haute performance, l'impression sur demande, les centres de données, l'impression sécurisée ou le publipostage », déclare Nicola Bologna, responsable de l’inspection et des solutions de suivi chez Hunkeler. « Notre plateforme de contrôle « Hunkeler Control Platform » fournit des solutions évolutives pour l'inspection et le suivi de la qualité et de la production. »

Un maître mot : l’innovation

L’innovation est un réel moteur chez Hunkeler. Une infrastructure adéquate et des équipements à la pointe de la technologie sont au cœur des préoccupations de l’entreprise qui investit en permanence dans ce secteur. Ces exigences s'appliquent également aux systèmes de vision industrielle qui composent presque tous les systèmes Hunkeler : « Avec des vitesses de production et des exigences de qualité toujours croissantes dans ce domaine, le contrôle qualité de l'impression ainsi que la surveillance et le suivi de la production deviennent essentiels, voire incontournables pour la plupart des projets haut de gamme pour lesquels Hunkeler fournit des solutions », explique M. Bologna.

Pour cette raison, la société suisse travaille depuis 2010 en étroite collaboration avec STEMMER IMAGING pour tout ce qui concerne la partie vision industrielle. À cette époque, les systèmes d’inspection en défilement continu de Hunkeler utilisaient une technique de balayage linéaire classique à base de caméras linéaires et capteurs au contact, composants de vision fournis par STEMMER IMAGING.

« La technologie de capteurs d'images au contact utilisée à cette époque a cependant commencé à poser quelques problèmes au niveau du rendu des couleurs et de la vitesse, si bien que nous avons cherché une alternative. Après une phase de tests intensifs et avec l'aide de STEMMER IMAGING, nous avons finalement décidé d'utiliser les nouveaux scanners linéaires de Mitsubishi Electric, les Line Scan Bars, sur nos futurs systèmes d’inspection en ligne », explique M. Bologna

La nouvelle génération de systèmes d'inspection de matériaux en défilement continu a été présentée pour la première fois dans le cadre des Journées de l’innovation 2013 organisées par Hunkeler (Hunkeler Innovation Days) et intégrée aux modules DP6 Dynamic Perforators. Ces machines peuvent par exemple effectuer des perforations longitudinales et transversales dans le papier sur des bons, des coupons ou des bordereaux de paiements, avec un contrôle qui s’effectue de façon sélective, par le biais de codes d’activation habituellement intégrés dans le code de production ou de suivi. Le perforateur dynamique DP6 est l'un des nombreux modules flexibles et évolutifs de la famille des périphériques POPP6, disponible depuis plus de dix ans et maintenant remplacée par la nouvelle famille de périphériques POPP8 aux fonctionnalités plus nombreuses, plus rapides et plus élaborées.

En 2015, les « Line Scan Bars » de Mitsubishi Electric ont commencé à être intégrés aux machines Hunkeler en tant que composants standards. M. Bologna mentionne un exemple : « Au cours du dernier trimestre 2015, nous avons conçu la version WI6 d'un système d’inspection en défilement continu destinée à être intégrée aux imprimantes en continu couleur de Canon et utilisant les capteurs AX3 de Mitsubishi Electric. Ces capteurs ont été installés sur plusieurs lignes d'impression dès le premier trimestre 2016. » Au même moment, l’équipe de M. Bologna a également commencé à tester les nouvelles versions CX ultra rapide des scanners en ligne « Line Scan Bars » de Mitsubishi Electric. Les résultats de ces tests ont été présentés pour la première fois au DRUPA 2016, le plus grand salon international de l'impression, des médias et de la production d'emballages, donnant un aperçu du nouveau W18, le tout dernier système d'inspection de matériau en continu intégré aux nouveaux modules DP8 Dynamic Perforator.

« Nous sommes actuellement en phase finale de développement des systèmes d'inspection WI8, basés exclusivement sur les modèles Line Scan Bar CX haute vitesse. Ces systèmes appartiennent à notre famille d'équipements de finition POPP8 qui sera officiellement lancée sur le marché début 2018 », a déclaré Bologna. « Ils permettent de contrôler en temps réel la qualité de l'impression numérique en détectant les défauts d’impression ainsi que les erreurs d’utilisation, et sont intégrés à notre plateforme de suivi qui garantit la surveillance et le suivi de la production de bout en bout. »

Différents secteurs industriels, différents défis

Hunkeler compte aujourd’hui plus de deux cents systèmes d'inspection WI6 installés dans le monde entier au service d'applications très diverses, comme par exemple dans le domaine du traitement transactionnel, de la transpromo, du publipostage, de l’édition, pour les loteries, le secteur pharmaceutique ou l’impression sécurisée. En fonction de l'application, les risques et les conséquences de la non-détection d'un défaut varient : dans les loteries et pour les produits pharmaceutiques par exemple, un défaut ou un duplicata non détectés peuvent entraîner une perte d'argent ou, dans le pire des cas, peuvent mettre la vie d’une personne en danger. Dans d'autres domaines tels que le publipostage, le traitement transactionnel ou la transpromotion, le risque se situe plutôt au niveau de l'incompatibilité du contrat avec les clients de Hunkeler (généralement les entreprises de services d'impression).

Pour de nombreuses applications, le défi le plus important à relever concernant le contrôle qualité est celui de la vitesse : les machines et les systèmes de vision doivent gérer jusqu'à 350 mètres de matériau par minute, avec des largeurs de bande allant jusqu'à 42 pouces (106 cm), et cela en temps réel et pour un contrôle à 100%, en particulier lors de la gestion du suivi de la production. « D'autres arguments à garder à l'esprit sont la précision, la facilité d'utilisation, la fiabilité, la rentabilité ainsi que l’adaptation aux principaux besoins du marché et des clients. Ce sont les raisons pour lesquelles nous recherchons toujours des produits flexibles et modulaires lors de la conception de nos solutions », déclare M. Bologna.

Les « Line Scan Bars » relèvent ces défis

Avec les « Line Scan Bars » de Mitsubishi Electric, Hunkeler a trouvé la solution idéale pour son projet, avec un produit réunissant l’ensemble des caractéristiques recherchées : la performance, la fiabilité et la flexibilité. La conception technique de ces scanners est par ailleurs parfaitement adaptée à une utilisation dans l'industrie du papier : ils utilisent en effet le même concept que les scanners de bureau, tout en respectant l’ensemble des exigences industrielles. La formation de l'image s'effectue via une matrice de lentilles à double rangée, utilisant des lentilles cylindriques à gradient d’indice, adaptées à un capteur couleur CMOS tri-linéaire. Chaque lentille cylindrique est responsable de la capture d’une toute petite partie de l’objet. Grâce à un léger chevauchement des images capturées par chaque lentille, on obtient une image d’ensemble claire et nette de l’objet dans sa totalité, image reproduite sur la tête étroite du capteur à une résolution de 600 dpi.

Les lentilles cylindriques sont conçues pour une distance de travail de 12 mm et permettent une profondeur de champ d'environ +/- 0,5 mm, ce qui rend cette technologie adaptée aux objets avec un écart de hauteur inférieur à 1 mm, comme c’est le cas dans l’industrie de l'impression. Grâce à leur conception compacte, les scanners linéaires sont faciles à installer et peuvent être montés directement au-dessus de la surface de travail, à une hauteur fixe de 12 mm, le système d’éclairage LED et les dispositifs optiques étant déjà intégrés. « Ces modules peuvent être installés en quelques minutes, et il est très facile d'effectuer les réglages directement au-dessus de l'objet », témoigne M. Bologna. Il apprécie également leur flexibilité : « Les modèles CX à haute vitesse que nous utilisons dans nos machines actuelles d'inspection en continu sont disponibles en différentes largeurs de 367 mm, 587 mm et 807 mm, avec une résolution pouvant atteindre 19 008 pixels. Pour un balayage sans faille de différentes largeurs de matériau, nous pouvons placer plusieurs scanners les uns à côté des autres. »

Comme nous l’avons mentionné précédemment, la vitesse est l'un des principaux défis que Hunkeler doit gérer avec ses machines. Les Line Scan Bars CX sont des modèles puissants, spécialement conçus pour des vitesses d'inspection très élevées, permettant une sortie de données extrêmement rapide via une ou deux interfaces CoaxPress, en fonction de la taille du capteur. Cette configuration permet la numérisation du papier à une vitesse de 138 mètres par minute, avec une résolution maximale de 600 dpi. En variant la résolution, la vitesse varie également : la résolution couramment utilisée de 300 dpi permet une inspection fiable jusqu'à 450 mètres par minute ; en la réduisant à 150 dpi, la vitesse d’inspection augmente à 1 200 mètres par minute. « Avec ces vitesses, nous sommes en mesure de fournir des systèmes d'inspection de surface fiables d’excellente qualité qui répondent aux exigences de nos clients » , se réjouit M. Bologna.

Le système actuel d'inspection de matériau en défilement continu offre de nombreuses fonctions qui se réalisent en temps réel sur 100% des pages imprimées. Il permet par exemple d’effectuer une inspection standard d'un maximum de cinq pages A4 en parallèle (appelé 5-UP dans l'industrie de l'impression) ou de pages en recto-verso, de vérifier la présence, la taille et la position d’éléments graphiques sur une page, de détecter des zones floues et des stries, de vérifier l'enregistrement de l’impression jusqu'à 40 micromètres avec une résolution standard de 300 dpi, d’effectuer un classement des couleurs ainsi qu’un classement de codes 1D, 2D ANSI et de codes postaux, de réaliser le décodage et la validation des données ou le marquage optionnel dynamique en temps réel. Il peut également gérer la mise en marche de la machine (pilotage E/S) en fonction du statut de l’inspection, ce qui s’utilise habituellement dans des applications d’inspection d’impression linéaire de tickets de loterie ou d'étiquettes. Il ne s’agit que de quelques exemples ; les possibilités d’applications des systèmes développés par Hunkeler avec les « Line Scan Bars » sont innombrables.

L'exemple suivant donne une meilleure idée des performances de ces systèmes : une presse de 42 pouces (un peu plus de 106 cm) possède une largeur imprimable de 1 066 mm, sur laquelle il est ainsi possible d'imprimer simultanément 5 pages A4 disposées côte à côte. Au niveau de la productivité, le gain est incontestable. A une vitesse de 240 mètres par minute, ces presses produisent 67 pages A4 en recto-verso par seconde, soit 4 020 feuilles A4 par minute imprimées des deux côtés. Cette production à grande vitesse justifie la nécessité d’intégrer un système d’inspection automatisé qui contrôle la qualité et l’exactitude de chaque page imprimée.

Un partenariat basé sur la confiance

Le distributeur des « Line Scan Bars » de Mitsubishi Electric est le premier fournisseur européen de technologies en vision industrielle, STEMMER IMAGING. « STEMMER IMAGING a été le premier à nous présenter cette technologie et nous nous réjouissons tout particulièrement de pouvoir compter sur leur très grande expérience concernant ce produit », souligne M. Bologna. « STEMMER IMAGING ne nous a pas seulement aidé à choisir la meilleure technique adaptée aux exigences de nos applications, mais il a également soutenu notre équipe au moment de concevoir nos machines. Après avoir été formés à l’utilisation des composants et de la technologie, nous n'avons eu aucun problème à intégrer les « Line Scan Bars » dans nos systèmes. »

Jan Friedrich, Sales Engineer, STEMMER IMAGING
Jan Friedrich,
International Sales et
Business Development Manager,
STEMMER IMAGING

« Les « Line Scan Bars » peuvent s’utiliser dans une grande variété d'applications » , déclare Jan Friedrich, International Sales et Business Development Manager chez STEMMER IMAGING, spécialiste de la vision industrielle.

« Ce n'est pas seulement vrai pour l'industrie du papier, mais également pour d'autres domaines où des objets plats doivent être inspectés, comme dans l'industrie de l'électronique pour ne citer que cet exemple. Avec Mitsubishi Electric, nous pouvons compter sur un partenaire international très performant, fournissant un produit qui est pour nous un élément-clé de notre gamme de produits de vision. »

Mitsubishi Electric

Ratingen, Germany

Avec ses CIS (Contact Image Sensors, CIS), Mitsubishi Electric offre depuis de longues années déjà une solution efficace et facile à intégrer. Généralement exploités pour le développement de lecteurs chromatiques optiques compacts offrant des vitesses de lecture extrêmes ils sont majoritairement mis en œuvre dans le domaine de la lecture de documents haut de gamme. Ainsi, la multinationale japonaise a développé pour la première fois un produit conçu spécialement pour répondre aux besoins d’une application de vision industrielle et d'imagerie digitale spécifique.

Mitsubishi Electric Line Scan Bar - Capteurs d'image au contact (CIS)
  • Capteurs d’image au contact pour l’inspection d'objets plats ou presque plats
  • Lecture haute vitesse
  • Excellente fidélité couleurs
  • Résolution 600 dpi