Si l’Industrie 4.0 ne dédaigne pas les technologies numériques
les plus sophistiquées, elle favorise aussi l’émergence de
solutions agiles, capables de se plier à différents usages sans
avoir à consentir des investissements coûteux, grâce notamment
au recours à l’intelligence embarquée au cœur même des
capteurs.
Lorsqu’on parle de vision numérique, on imagine des caméras produisant des flux vidéo en haute définition. De tels
équipements trouvent par exemple, des
applications dans le contrôle automatisé
de la qualité pour détecter des défauts de
faible taille sur des produits défilant à grande
vitesse sous les caméras. Bien sûr, ce type
d’installation requiert des communications
en réseau à haut débit ainsi que des stations
de travail capables d’analyser à
grande vitesse d’importants
volumes de données. Et les
investissements à consentir
pour bénéficier des avantages
d’une telle installation, sont
évidemment élevés, eut égard
aux technologies de pointes
qu’elle mobilise.
C’est précisément l’approche retenue par IFM
Electronic avec ses caméras infrarouge
(850 nm) à mesure de temps de vol, capables
de modéliser en 3D la forme de l’objet ou de la
surface visé. Les caméras de la série O3D300,
éclairent un objet ou une scène avec un
faisceau infrarouge pour récupérer
23 232 points temporisés. En se basant sur la vitesse de
lumière, les temps vol permettent d’obtenir
jusqu’à vingt fois par seconde, une image
constituée d’autant de points positionnés dans
l’espace en trois dimensions, constituée de
coordonnées en x, y et z, auxquelles s’ajoute
une information qualifiant la quantité de
lumière récupérée (amplitude).
UNE TECHNOLOGIE DE
VISION 3D AUX
MULTIPLES USAGES
La technologie temps de vol est d’autant plus
intéressante qu’elle est relativement peu
coûteuse dès lors qu’une application
industrielle peut se satisfaire de son niveau de
précision. Comme on peut le voir sur le
schéma, la précision dans les variations sur l’image porte sur 10 à 20 mm pour une distance de détection située à
environ un mètre et de l’ordre de 100 à 200 mm à une distance de cinq
mètres. Avec une vingtaine d’images générées à chaque seconde, la
vitesse de défilement acceptée atteint environ un mètre par seconde
pour que la précision de chaque cliché demeure discriminante.
Les ingénieurs et programmeurs qui maîtrisent le fonctionnement des
capteurs à mesure de temps de vol, peuvent utiliser des
environnements de développement tels que Alcon, Labview, Mathlab,
OpenCV ou la bibliothèque PCL (Point Cloud Library) pour créer leurs
propres applications.
Mais les caméras à mesure de temps de vol de la série O3D300
peuvent aussi être pilotée au moyen du logiciel Vision Assistant,
fournit gracieusement par IFM Electronic. Il s’exécute sur n’importe quel
ordinateur, PC industriel ou IHM fonctionnant sous Windows 10/8.1/7,
voire même XP, permattant de configurer, de piloter, de combiner et
de sauvegarder des applications installées au cœur même des caméras
sous la forme d’un logiciel embarqué (firmware). Le logiciel Vision
Assistant permet de sauvegarder les diverses configurations de chaque
application pour les gérer par téléchargement et être en mesure de les
recharger en cas de mise à jour du firmware.
Pour faciliter l’exploitation de toutes ces fonctions de configuration
et de gestion technique, les caméras supportent les
communications sur les réseaux industriels via les protocoles
Ethernet/IP (Rockwell Automation, Schneider Electric, etc.) et
Profinet (Siemens) ainsi que sur les réseaux informatiques classiques
au travers d’une connexion Ethernet.
DES APPLICATIONS « CLÉS-EN-MAIN »
Toutes les caméras de la série O3D300 embarquent une couche
logicielle interne qui leur permet de communiquer avec leur
environnement. Ce même firmware intègre aussi cinq applications,
prêtes à l’emploi que les techniciens de l’entreprise utilisatrice
pourront configurer afin qu’elle s’adapte parfaitement à leurs besoins.
Le client n’a donc pas à se préoccuper de l’existence du nuage de
points et du décryptage de l’information qu’il transporte. Il va au
contraire, se concentrer sur les applications directement exploitables
au prix d’une simple configuration.
Parmi ces applications suffisamment courantes pour intéresser
nombre d’industriels, on trouve la complétude. Elle permet de définir
des coordonnées en x, y et z ainsi qu’une distribution géométrique
pour par exemple, modéliser un casier qui peut contenir des
bouteilles ou tout autre objet de forme régulière. Le contrôle de la
hauteur permet de détecter des non-conformités difficilement
détectables en 2D comme un produit qui n’est pas totalement
descendu dans son logement.
L’application de dimensionnement permet de reconnaître des objets
de taille rectangulaire pour donner en donner la longueur, la largeur,
la hauteur ou la profondeur ainsi éventuellement que les les
coordonnées de l’objet dans l’espace en x, y et z, associées à un angle
par rapport à un référentiel.
L’application de mesure de niveau permet de détecter des objets qui
sont dans un contenant pour calculer le volume correspondant en
fonction de la surface détectée en 3D.
L’application de dépalétisation permet tout simplement, de trouver
les coordonnées successives des cartons à enlever d’une palette. Plus
sophistiquée, l’application de picking est capable de reconnaitre des
objets de formes elliptiques, cylindrique ou rectangulaire pour
calculer leurs coordonnées afin qu’un robot puisse les saisir avec
précision.
A ces applications immédiatement utilisables, s’ajoute le mode dit, de
programmation étendue. Il donne la possibilité de créer une
application personnalisée en jouant sur les paramètres de distances,
de niveaux et de volumes avec un maximum de 64 zones d’intérêt en
combinant de surcroît des opérateurs logiques.
L’électronique intégrée aux caméras de la série O3D300 permet
d’enregistrer plusieurs configurations différentes pour une même
application. Elle permet aussi de combiner successivement plusieurs
applications pour remplir une fonction plus complexe. Par exemple,
l’application de dimensionnement peut reconnaître la taille d’un
casier pour qu’ensuite, l’application de picking permette le rangement
des produits avant que celle de complétude effectue le contrôle
adapté en nombre d’éléments (12, 16, 20…) et vérifie la conformité
(hauteur, largeur, planéité…). Il est possible d’enregistrer un maximum
de 32 applications configurées et/ou combinées dans un même
capteur, ce qui leur permet d’adresser un large éventail de cycles de
production.
