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

La vision industrielle côté pratique

Exemples d'application et références clients

Gros rouleaux - aucuns défauts!

février 2018

Les exigences élevées en matière de vitesse et de précision font de la vision industrielle une solution idéale pour le contrôle qualité dans les industries de l'impression et du papier. L'entreprise allemande Roptec prouve que cette technologie va bien au-delà du simple processus de production. Leur système de vision industrielle est utilisé pour le contrôle qualité lors de la manipulation des rouleaux de papier.

Avec une cadence qui peut atteindre 2000 mètres de bande de papier par minute, l'industrie papetière doit faire face à des vitesses de production extrêmement élevées. Les bobines de papier pesant jusqu' à 5000 kg et mesurant jusqu'à 5 m de largeur et 1,5 m de diamètre sont emballées afin d'éviter tout endommagement et transportées pour la suite du traitement. A leur arrivée, elles sont déballées, placées dans des machines d'impression et changées en fin de bobine, à pleine vitesse de production par un changeur automatique de rouleaux. Les moindres défauts sur ces rouleaux peuvent provoquer un déchirement du papier lors du changement de bobines, entraînant des arrêts de production ou des erreurs d'impression.

Une autre source d'erreur réside dans l'emballage des rouleaux de papier : ces derniers sont enveloppés dans du papier fin sur les faces avant et latérales afin de les protéger contre d’éventuels dommages lors du transport et de la manipulation ultérieure. L’emballage garantit ainsi le haut niveau de qualité du papier lors du processus d'impression. L'endommagement de cet emballage peut entraîner des dysfonctionnements coûteux dans les systèmes de grues automatiques utilisés pour manipuler les rouleaux de papier lors de l’entrée et de la sortie des stocks, car ces rouleaux pèsent très lourd. L'intervention manuelle est ici nécessaire, mais implique des risques supplémentaires : d’autres rouleaux peuvent être endommagés ou même renversés, risquant de blesser les employés et occasionnant des frais supplémentaires.

La taille de l'objet : un vrai défi

Frank Rossbruch et son entreprise se sont spécialisés dans ce segment de l'industrie et ont développé le système de contrôle RCx Roptec (Roptec Control System) qui utilise la vision industrielle pour détecter les défauts d’emballage des bobines de papier. Frank Rossbruch, directeur général de Roptec, explique : « La tâche consistait à vérifier l'emballage des faces avant des rouleaux de papier afin de détecter d'éventuels défauts ainsi qu’à trier automatiquement les rouleaux mal emballés pour ensuite les reconditionner. Les étiquettes devaient par ailleurs être vérifiées aux extrémités des rouleaux pour contrôler leur présence, l’absence de plis ainsi que leur positionnement. Les étiquettes d'identification des rouleaux sont apposées à l'état humide. Dans certains cas, les étiquettes peuvent glisser, se froisser ou même tomber lorsqu'elles sont appliquées par le bras du robot. Si l'une de ces erreurs se produit, le système s'arrête immédiatement et permet à l'opérateur d'apposer une nouvelle étiquette. »

Selon Frank Rossbruch, le défi particulier résidait ici dans le fait qu’il s’agissait d’objets de très grande taille et qu’il fallait les éclairer de façon uniforme : « De plus, la ligne d'emballage ne devrait pas avoir à ralentir ou à s'arrêter pour effectuer le contrôle. L'arrêt de la ligne n'était autorisé qu'en cas de détection d'erreur. » Le poids énorme des rouleaux de papier exigeait ainsi une construction robuste en acier pour protéger le système de vision et le boîtier de la caméra contre les éventuels dommages causés par les rouleaux qui « déraillent ».

Une planification parfaite

Selon M. Rossbruch, la particularité de cette application résidait dans le fait que son client ignorait initialement combien de bobines défectueuses étaient produites chaque jour : il en supposait un certain nombre, mais ne pouvait compter que sur des observations aléatoires. Avec l'aide de Roptec GmbH, il est maintenant possible de répondre précisément à cette question. « Nous avons tout d’abord construit un prototype du système et avons pour cela utilisé le même matériel (caméra, objectif et éclairage) que dans la version finale. Pendant une période d'essai de trois jours, tous les rouleaux de papier ont été initialement enregistrés à partir d'une seule face et évalués manuellement. C'est ainsi que nous avons pu identifier des défauts spécifiques et décider, sur la base de ces données et de ces images, quelle solution de vision convenait le mieux », explique M. Rossbruch.

Après la création d'un cahier des charges détaillé conformément à la norme VDI/VDE 2632 (2ème partie) et en étroite collaboration avec le client, le système a pu être mis en œuvre et livré sans autre discussion, bien avant la date d'échéance prévue. M. Rossbruch en est particulièrement fier : « Cette planification parfaite nous a épargné des surprises désagréables pendant le processus de mise en œuvre. »

Partenaire expert en vision industrielle

STEMMER IMAGING, partenaire de Roptec dans le domaine de la vision industrielle, a grandement contribué au bon déroulement de l'ensemble du projet. M. Rossbruch salue l'excellent soutien apporté par celui-ci. « Dans un premier temps, nous avons suivi une formation de base en vision industrielle à l'European Imaging Academy. Par la suite, nous avons organisé une session de formation individuelle adaptée à nos questions spécifiques sur le système, ce qui nous a fait gagner beaucoup de temps et nous a facilité la mise en œuvre. Par exemple, STEMMER IMAGING a simulé notre application spécifique afin d'examiner de manière pratique les questions concernant le contrôle de la caméra. A la fin du projet, M. Florian Mayr, notre partenaire commercial chez STEMMER IMAGING, nous a fait une proposition détaillée pour créer notre propre système de vision industrielle, parfaitement adapté à nos besoins et à ceux de nos clients. »

Les composants sélectionnés forment un système qui comprend une caméra monochrome Prosilica GC1290 d’Allied Vision de 1,2 mégapixel monté avec un objectif Ricoh à focale fixe de 6 mm par station de prise d’images. « Nous savons que nous avons opté pour un modèle de caméra plus ancien, mais solide. C'était le choix parfait pour cette application spécifique », souligne M. Rossbruch. En matière d'éclairage, Roptec a choisi un éclairage stroboscopique de l'entreprise canadienne Papertech Inc, très utilisé dans l'industrie papetière.

Pour l'évaluation des images, M. Frank Rossbruch s'est appuyé sur la recommandation de M. Florian Mayr d'utiliser le logiciel Dalsa Sherlock disponible chez STEMMER IMAGING. « Nous avons été particulièrement impressionnés par la rapidité avec laquelle nous avons pu transformer un prototype en produit fini », se réjouit Frank Rossbruch. Outre les caméras, l’objectif et le logiciel de vision, STEMMER IMAGING a également fourni le PC industriel pour l'analyse des images, ainsi que d'autres composants tels que les unités d’entrées et de sorties, les connecteurs et les câbles nécessaires.

M. Rossbruch salue la coopération avec son partenaire de vision industrielle : « J'apprécie particulièrement leur approche professionnelle à tout moment, avec l'objectif de comprendre exactement notre problème et de nous fournir un soutien approprié d'une manière compétente et constructive. Chez STEMMER IMAGING, nous pouvons toujours compter sur l'équipe de support technique, toujours disponible quand nous en avons besoin ! »

Le client Roptec est également très satisfait de la solution trouvée : depuis qu'il utilise le Roptec Control System RCx, seuls des rouleaux de papier parfaitement emballés parviennent à ses clients, ce qui améliore considérablement les performances de toute l'usine grâce à des temps d'arrêt réduits. Pour Frank Rossbruch, un autre indicateur de la satisfaction de son client est le fait qu'il a récemment demandé une amélioration du système afin d'inspecter les faces latérales des rouleaux pour un emballage correct avant le transport. Jusqu' à présent, seules les extrémités ont été inspectées et les erreurs ne pouvaient être détectées que si elles apparaissaient suffisamment proches des extrémités du rouleau pour être enregistrées et évaluées par le système de vision industrielle.

Exemple d’erreur détectée : l’étiquette a glissé. Image source : Roptec GmbH

Exemple d’erreur détectée : l’emballage est incorrect. Image source : Roptec GmbH

Exemple d’erreur détectée : le couvercle est déplacé
Image source : Roptec GmbH

Exemple d’erreur détectée : l’emballage latéral est déchiré. Image source : Roptec GmbH

Allied Vision

Stadtroda, Germany

Allied Vision Technologies GmbH développe et fabrique des caméras et des composants destinés à des applications de vision industrielle et scientifique. Grâce à ses produits innovants et à son exigence de qualité irréprochable, la société est devenue en quelques années un fournisseur leader de solutions de caméras numériques pour l'industrie et les sciences.

Ricoh Imaging

Hambourg, Allemagne

Ricoh offre des optiques de haute qualité à des prix avantageux. Plus de cent différents objectifs industriels à monture C ou CS se qualifient pour la majorité de tâches d'imagerie.

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.

Allied Vision Prosilica GC - Caméras à balayage progressif CCD
  • Caméras ultra-compactes avec capteur CCD ou CMOS de 1/4" à 2/3"
  • Résolutions allant de VGA à 5 mégapixels
  • Balayage partiel et binning pour augmenter le taux d'images
  • Interface GigE Vision
Teledyne DALSA Sherlock - Logiciel de vision industrielle
  • Une manipulation simple pour des solutions rapides
  • Grandes vitesses de contrôle pour une grande flexibilité
  • Pour des tâches d'inspection, de mesure, d'identification et de contrôle complet sur la ligne de production