LES APPLICATIONS QUI
REQUIÈRENT UNE HAUTE
VITESSE D’ACQUISITION FONT
APPEL À DES CAMÉRAS À
BALAYAGE LINÉAIRE. CES
ÉQUIPEMENTS GÉNÈRENT
DES IMAGES À UNE VITESSE
QUI PEUT ATTEINDRE 70 000
LIGNES PAR SECONDE SUR UNE
LARGEUR ALLANT JUSQU’À
16 000 PIXELS. DIFFÉRENTES
TECHNOLOGIES PERMETTENT
D’ACCROÎTRE LA QUALITÉ
ET MÊME DE PERCEVOIR
L’INVISIBLE.
Les caméras linéaires permettent de
produire des images presque sans fin qu’il
serait impossible de générer avec des
caméras matricielles. En plus de la
production d’images à haute vitesse et à
haute résolution, elles peuvent
également combiner des flux en couleurs.
Les caméras à balayage linéaire récentes
reposent sur des capteurs CMOS rapides,
capables de délivrer des informations sur
la couleur mais aussi, sur la polarité de la
lumière réfléchie.
Les caméras à balayage trilinéaires et
quadri-linéaires multispectrales. Sur ces
équipements, il est possible d’appliquer
différents filtres passe-bande sur chaque
ligne du capteur pour que seulement
certaines longueurs d’onde de la lumière
puissent l’atteindre. De cette façon,
chaque capteur fournit une image basée
sur l’intensité de la lumière rouge, verte,
bleue ou infrarouge qui frappe le capteur.
Depuis peu, on trouve en outre, des
caméras à balayage linéaire à polarisation
qui sont équipées d’un capteur séparant
les couleurs. Une telle caméra quadrilinéaire applique des filtres de
polarisation à trois de ses quatre
capteurs avec des angles de 0°, 90° et
135°. Le dernier canal n’est équipé d’aucun
filtre pour permettre la comparaison avec
ceux qui en sont équipés.
Les images polarisées que produisent de
tels systèmes de vision industrielle,
révèlent l’état de surface mais aussi les
défauts internes, de matériaux
transparents comme le verre ou non
transparents comme les composés en
fibre de carbone qui peuvent être
irrémédiablement endommagés par des
contraintes mécaniques non détectées.
Les images polarisées peuvent
également améliorer le contraste. On
trouve par exemple, des applications de
caméras à balayage linéaire dans le tri à
haute vitesse de produits agricoles
comme le maïs pour séparer les grains des impuretés. Il est aussi possible d’avoir
recours à des caméras multispectrales qui
ajoutent un canal infrarouge aux canaux
RVB standard afin de détecter les
différences de teneur en eau qui
séparent les composés de provenance
biologique des contaminants
inorganiques. En ajoutant un canal de
lumière polarisé, il est possible
d’améliorer encore le processus de
sélection et donc, d’éliminer plus
sûrement les impuretés.
PRISMES ET BALAYAGE
Les derniers capteurs CMOS à balayage
de ligne permettent aux fabricants de
doubler la résolution de leurs caméras les
plus rapides, tout en apportant des temps
de réponse qui permettent de créer des
applications totalement nouvelles en
ayant recours à différents types de filtres.
Les derniers capteurs CMOS
supportent des vitesses allant jusqu’à
200 kHz en monochrome et jusqu’à
66 kHz en trilinéaire pour des caméras à
balayage en résolution Ultra-HD (4k). Cette
technologie est également intégrée dans une
caméra équipée d’un capteur 3-CMOS 4K à
balayage prismatique cadencée à 66 kHz.
Avec un capteur multiligne,
l’utilisateur peut basculer entre
deux tailles de pixels ou
combiner des lignes pour
améliorer la qualité de l’image à
la vitesse maximale et à pleine
résolution. Cette technique associée
à un groupement horizontal, permet
de multiplier la sensibilité par quatre
pour obtenir des résultats de haute qualité
dans des conditions de faible luminosité sans
augmenter le bruit. Un prisme à l’intérieur des
caméras sépare les différentes composantes de
couleur de la lumière entrante en canaux RVB, voire
assure la détection des fréquences du proche
infrarouge ou de l’infrarouge court. Cette technique
présente plusieurs avantages : une séparation nette des
canaux de couleur donc, une meilleure différenciation
spectrale et un contraste plus net. En outre, les prismes réduisent les
pertes par rapport aux filtres colorés, ce qui apporte une meilleure sensibilité. Enfin, la
lumière dans une caméra prismatique suit un seul chemin, de sorte que chacun des trois
capteurs est exactement aligné sur la cible, ce qui supprime les problèmes de parallaxe.
LE TEMPS DIFFÉRENCIE LES COULEURS
On voit aussi apparaître des caméras multispectrales à quatre canaux qui repose sur un
capteur ne comportant qu’une seule ligne. Chaque bande spectrale est capturée après la
précédente, en réalisant un filtrage des couleurs par l’intermédiaire d’impulsions
lumineuses à bande étroite qui viennent éclairer la cible.
L’imagerie multispectrale par séquencement temporel permet de définir les longueurs
d’onde de couleur sans diaphonie spectrale, en utilisant des impulsions produites par des
LED pour éclairer la cible. En sélectionnant lui-même, les différentes couleurs des éclats
lumineux qui vont successivement illuminer la cible, le client définit ses propres bandes
spectrales plutôt que de s’en remettre aux possibilités d’un capteur standard, revêtu de
filtres imposés par le fabricant de la caméra.
Par leurs capacités hors du commun, les caméras linéaires ciblent certaines des
applications de vision industrielle les plus complexes. En contrepartie, il faut déployer
des réseaux 10GigE Vision (10 Gbits/s) ou des liaisons par fibre optique pour transférer les
images vers les systèmes d’automatisation. Avec des caméras linéaires qui repoussent
sans cesse, les limites de ce qu’il est possible de réaliser avec la vision industrielle, il n’est
pas surprenant que la conception et l’installation de ces systèmes requièrent des
connaissances de plus en plus poussées en ingénierie des réseaux numériques, en
optique, traitement d’images, etc.
Reste que la vision numérique est l’une des technologies qui s’avère les plus
prometteuses dans tout ce qui concerne l’automatisation des installations industrielles à
l’heure de la digitalisation…
Thierry PIGOT
