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Mitsubishi Electric Line Scan Bar : le scanner pour l’industrie

Au bureau ou à la gare, nous avons tous utilisé cette technique ; dans le secteur industriel en revanche, elle était jusqu’à présent réservée aux initiés. Qu’ils s’agissent de documents, de cartes ou de billets de banque, le scanner lit et contrôle les informations de notre quotidien. Avec son système « Line Scan Bar », Mitsubishi Electric a permis d’appliquer cette technique fondamentale à la production industrielle, et présente aujourd’hui des modèles ultra-rapides.

Véritable objet du quotidien, le scanner à plat nous aide aussi bien au travail qu’à la maison pour numériser nos documents, souvent couplé à une imprimante. Le fonctionnement du scanner s’apparente à un balayage linéaire : le capteur saisit l’image ligne par ligne et transfert ces lignes au système. Celui-ci les combine entre elles et recompose l’image.

Dans le secteur industriel, la capture linéaire d’images est une technique en usage depuis quelques années, par le biais de caméras linéaires. Les objets les plus appropriés à ce type d’inspection sont les matériaux plats en défilement continu que le système inspecte pour y détecter d’éventuels défauts. La caméra linéaire doit ici être associée à une unité d’éclairage qui illumine une bande étroite de l’objet. Cette ligne éclairée sera « lue » par la caméra linéaire. Les caméras linéaires comportent une ou plusieurs lignes de pixels sensibles à la lumière qui capturent les objets en mouvement continu avec une fréquence de ligne très élevée.

Les capteurs installés sur les caméras linéaires travaillent en général avec une résolution de 512 à 16 384 pixels, avec de grands pixels de 7, 10 ou 14 µm. Des capteurs avec de petits pixels peuvent également être intéressants pour de très hautes résolutions si l’on tient compte de l’objectif utilisé. En effet, un capteur 8000 pixels avec de grands pixels de 10 µm requiert un objectif d’au moins 8 cm de diamètre de cercle d’image, si l’on veut obtenir une image exempte de distorsion.

Les objets à inspecter dans l’industrie sont souvent transportés sur des convoyeurs qui se déplacent linéairement vers la production. Pour cette raison, les caméras linéaires sont en général montées au-dessus du convoyeur, ou par-dessous, afin que celles-ci prennent des images ligne par ligne des objets en mouvement. Ces lignes sont ensuite accolées les unes aux autres, pour former une « image infinie ». Cependant, la vitesse de défilement des objets à inspecter peut varier, en raison par exemple de fluctuations dans le mécanisme d’entraînement de la bande transporteuse. Ces différences de vitesses sont en général compensées par un codeur incrémental accouplé à l'unité d'entraînement. D’autre part, les caractéristiques optiques des caméras linéaires impliquent de respecter une distance minimum entre la caméra et l’objet, distance qui atteint bien souvent les deux mètres. Or, cette condition d’espace peut vite causer des désagréments au vu des contraintes de place sur les lignes de production ou en raison de possibles vibrations du système.

Line Scan Bar, une alternative rentable

Pour les tâches industrielles, la technologie des scanners de bureau n’était ni assez rapide ni assez robuste. Avec le développement des « barres à balayage linéaire », appelées Line Scan Bar, Mitsubishi Electric Europe a créé il y a quelques années une alternative viable et rentable aux caméras linéaires. Ces systèmes sont disponibles en exclusivité chez STEMMER IMAGING.

Le fonctionnement de base de ces produits Line Scan Bar est similaire à celui d'un scanner. Avec un système Line Scan Bar cependant, la prise d’image se fait à partir d’une double rangée de lentilles cylindriques, alignées sur un capteur CMOS. Chaque lentille cylindrique est responsable de la reproduction d’une petite partie de l’objet. Le léger chevauchement des images produites par les lentilles entraîne la formation d’une image claire, nette et linéaire sur toute la longueur du capteur, avec une résolution maximale de 600 dpi. Les lentilles cylindriques sont installées à 12 mm de distance de l’objet, ne tolérant qu’une légère profondeur de champ d'environ +/- 0,5 mm. Cette technologie s’applique ainsi principalement à l’inspection d’objets dont les écarts de hauteur ne dépassent pas le millimètre.

Les atouts des caméras linéaires

S’il fallait retenir un avantage du système Line Scan Bar par rapport aux caméras linéaires, ce serait sa simplicité de montage, et ce, pour différentes raisons. Tout d’abord, il prend peu de place : la distance de travail étant définie à l’avance à 12 mm, il se place très près de l’objet et n’encombre pas. D’autre part, le montage se résume à un seul élément : le Line Scan Bar est un système tout-en-un, intégrant l’unité d’éclairage par LED ainsi que le dispositif optique. Finalement, il fournit des images quasiment exemptes de distorsion optique, car les longs capteurs linéaires représentent les objets dans leur vraie grandeur, à l’échelle 1:1.

Un autre atout du Line Scan Bar est son format compact qui lui permet de répondre à la perfection aux exigences de l’industrie de l’impression par exemple. Pour l’inspection de surfaces très larges, il est aussi possible d’aligner différents systèmes afin d’obtenir une image sans rupture sur toute la largeur de la surface à inspecter.

1200 mètres par minute

Mitsubishi Electric a développé deux séries de systèmes Line Scan Bar : les modèles AX et CX. La famille AX propose des systèmes de 309 mm, 617 mm et 926 mm de longueur, avec un maximum de 21 888 pixels. Ils utilisent l’interface CameraLink et s’appliquent à de nombreuses situations.

Pour des vitesses d’inspection beaucoup plus élevées, les modèles de la série CX sont particulièrement bien adaptés. Ils existent avec des longueurs de 367 mm, 587 mm et 807 mm, et un maximum de 19 008 pixels. Les données sont transmises via une ou deux interfaces CoaXPress intégrées qui assurent un débit très élevé. Ces modèles ultra-rapides scannent les surfaces à très haute vitesse, sans distorsion. En résolution maximale de 600 dpi, les modèles CX inspectent 138 mètres de matériel par minute. Le tempo peut s’accélérer en baissant la résolution : la résolution habituelle de 300 dpi permet d’atteindre 450 mètres par minute ; avec 150 dpi, il est même possible d’inspecter 1200 mètres par minute.

Les deux séries sont disponibles en version RGB et monochromes. Pour les applications qui requièrent un éclairage spécifique ou de type backlight, Mitsubishi Electric a également développé des modèles sans éclairage intégré.

Une utilisation très diverse

Les applications typiques des Line Scan Bars se trouvent dans l’industrie de l’impression et dans le secteur de l’inspection de feuilles et de films. Ils y sont utilisés pour détecter les défauts de surface sur le papier, les films plastiques, les textiles, les billets de banque, voire pour l’inspection d’hologrammes. La société suisse Hunkeler AG par exemple, placée parmi les leaders du traitement du papier sur le plan international, utilise les systèmes linéaires de Mitsubishi Electric dans ses usines.

Dans l’industrie du bois, du verre ou d’autres matériaux, les produits de Mitsubishi Electric sont également très appréciés pour inspecter les surfaces et contrôler la qualité des produits. Ils peuvent également constituer le cœur de systèmes d'inspection automatisée de circuits imprimés. Ils se retrouvent dans les lignes de fabrication de composants électroniques, ou dans le secteur du solaire pour l’inspection de wafers et cellules solaires.

Le secteur de l’emballage offre également un marché prometteur aux Line Scan Bars : les matériaux de base utilisés pour la fabrication d’emballages arrivent souvent sous forme de matériaux plats en défilement continu, comme par exemple les bandes imprimées en papier, film plastique ou aluminium qui présentent les caractéristiques idéales pour passer sous l’œil vigilant du Line Scan Bar de Mitsubishi Electric.

Solutions de vision industrielle

Les Line Scan Bars de Mitsubishi Electric comptent parmi les produits les plus importants et les plus intéressants au niveau technique proposés par STEMMER IMAGING, mais ne représentent qu’une part de l’offre de l’entreprise. Le fournisseur de technologies en vision industrielle leader en Europe offre également à ses clients tous les composants et les services nécessaires à la réalisation de systèmes de vision industrielle de toutes sortes.