Choisir un capteur de vision en 10 questions

La pléiade de capteurs de vision proposée sur le marché est telle qu'il est difficile de sélectionner celui qui conviendra à une application. Le produit saura-t-il traiter les variables existant dans votre usine ? Quelles sont les dernières fonctionnalités réseau à rechercher ? Quels sont les accessoires et les services les plus importants ? Ces conseils vous guideront dans l'évaluation des produits. La pléiade de capteurs de vision proposée sur le marché est telle qu'il est difficile de sélectionner celui qui conviendra à votre application. Le produit que vous êtes en train d'évaluer saura-t-il traiter les variables existant dans votre usine ? Quelles sont les dernières fonctionnalités réseau à rechercher ? Quels sont les accessoires et les services les plus importants ? Que vous soyez un néophyte ou un utilisateur chevronné de vision industrielle, ce guide vous aidera à sélectionner vos capteurs de vision. Il fournit les réponses aux dix questions les plus importantes. Ses conseils vous guideront dans l'évaluation des produits qui peuvent répondre à vos applications. 1. Quelle est l'importance des outils de localisation, et comment puis-je estimer leurs performances ? Les outils de localisation, disponibles avec pratiquement tous les capteurs de vision, sont les outils logiciels qui détectent et localisent les pièces situées dans le champ de vision de la caméra. Il s'agit habituellement de la première étape de toute application de vision – que ce soit du guidage de robot, du contrôle d’assemblage, du contrôle d’aspect ou de l’identification – et c'est elle qui, généralement, détermine la réussite de l'application. Cette étape n'est pas aussi facile qu'on pourrait le croire. La localisation des pièces dans les environnements de production actuels peut être une tâche extrêmement difficile à exécuter par un capteur de vision. En effet, le capteur de vision, après avoir été configuré sur une pièce de référence, doit faire face à des pièces dont l'aspect change constamment. De nombreuses variables peuvent faire changer l'aspect d'une pièce, et rendre sa localisation très complexe. Ces variables comprennent : • Une rotation de la pièce • Des modifications de l'échelle optique • Un éclairage changeant • Des variations normales de l'aspect de la pièce. CONSEIL VISION Comment pouvez-vous savoir si, une fois soumis à l'ensemble des conditions de production, les outils de localisation d'un capteur seront à même de trouver les pièces avec précision et fiabilité ? La page cicontre vous propose la liste des dix conditions les plus problématiques auxquelles doivent faire face les capteurs de vision, les raisons de leurs fréquentes apparitions, et les moyens d'évaluer les performances d'un capteur dans chacune de ces conditions. TABLEAU CONDITION CAUSES POSSIBLES TEST DE PERFORMANCE DE VISION ROTATION DE LA PIECE •• Fixation de pièce desserrée •• Mouvement / vibrations de la ligne •• Faire pivoter la pièce entre 0 et 360 degrés VARIATIONS D'ÉCHELLE •• Modification de la distance caméra – pièce •• Rapprocher et éloigner la caméra de la pièce FLOU •• Objectif de la caméra déréglé •• Régler la caméra de sorte que la pièce soit floue FAIBLE CONTRASTE •• La pièce se fond dans l'arrièreplan •• Les arêtes de la pièce ne sont pas nettement définies •• Présenter la pièce sur un fond de même couleur ÉCLAIRAGE CHANGEANT •• Éclairage ambiant inadéquat ou changeant •• Lumière du soleil •• Augmenter et diminuer l'éclairage ambiant, et ouvrir puis fermer l'ouverture du diaphragme OMBRES •• Bras de robot ou autres équipements situés au-dessus de la pièce •• En utilisant votre main ou un autre objet, créer une ombre sur la pièce RECOUVREMENT DE LA PIECE •• plusieurs pièces non fixées se déplacent sur la ligne •• Recouvrir une partie de la pièce avec un autre objet REFLETS •• Lumière parasite réfléchie sur la pièce •• Projeter une lumière vive sur diverses zones à la surface de la pièce VIBRATIONS •• Mouvement du tapis de transport •• Moteurs et autres équipements de la ligne de production •• Sous la caméra, secouer légèrement la pièce CHANGEMENTS DANS LE PROCESSUS •• Changements dans le processus de fabrication •• Présenter plusieurs pièces d'aspect différent 2. Quel rôle jouent les réseaux, et quelles performances dois-je rechercher ? Les systèmes de communication réseau offrent de nombreux avantages. Tout d'abord, ils permettent aux capteurs de vision de communiquer aux PC de l'entreprise des informations d'acceptation / rejet. Ils permettent également à ces capteurs de vision de communiquer directement avec les automates programmables, les robots, et autres automatismes industriels. Afin d’établir la communication entre les capteurs de vision et les PC de l'entreprise, assurez-vous que le capteur de vision que vous évaluez prend en charge une vaste gamme de protocoles réseau standard, parmi lesquels : •• SMTP – Le protocole SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) permet de notifier par courrier électronique des problèmes survenant sur la ligne de production. A titre d'exemple, si dix pièces sont successivement rejetées à l'inspection, le capteur va envoyer un courrier électronique à un ordinateur, une installation d'appel, ou un téléphone portable. Cette fonction permet non seulement de signaler en urgence la nécessité éventuelle d’arrêter la ligne, mais elle offre également un second niveau de surveillance. •• FTP – Le protocole FTP (File Transfer Protocol : protocole de transfert de fichiers) permet aux utilisateurs d'archiver aisément les images des pièces rejetées à l'inspection, sans avoir à développer un logiciel sur mesure. •• DHCP – Avec le protocole DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol : protocole de configuration dynamique de l'hôte), chaque capteur de vision mis en réseau se voit affecter automatiquement une adresse IP, offrant ainsi une véritable fonction plug-and-play. Lorsque le capteur ne dispose pas de cette fonction, il est nécessaire de lui affecter manuellement une adresse IP, ce qui implique souvent d’interroger l’administrateur système pour obtenir une adresse disponible. •• DNS – Il vous permet d'attribuer un nom à chaque capteur de vision, tel que "Ligne d'embouteillage Capteur 1", au lieu de faire appel à une adresse IP à 9 chiffres. Sans DNS, mémoriser les adresses IP de tous les capteurs de vision fonctionnant sur la ligne peut représenter une difficulté importante, et souvent, l'adresse IP doit être physiquement étiquetée sur chaque capteur. •• TCP/IP client/serveur – Il permet aux capteurs de vision de transférer les résultats vers d'autres appareils directement via Ethernet, sans développement supplémentaire. •• Telnet – Protocole Internet standard qui permet de se connecter à distance sur un capteur. Alors que les processus de fabrication utilisent toujours plus de capteurs de vision, leur gestion centralisée devient une fonctionnalité importante. Assurez- vous que le capteur de vision que vous évaluez vous permet de gérer et contrôler les activités de vision via le réseau, à partir de postes distants situés à l'intérieur et à l'extérieur du site. 3. Le capteur de vision facilite-t-il la création d'interfaces graphiques personnalisées pour l'utilisateur ? Généralement, les applications de vision ne demandent pas d'interfaces homme machine (IHM) compliquées. En revanche, les opérateurs doivent souvent communiquer avec le capteur de vision pour changer de lot de production, pour modifier des paramètres et diagnostiquer la cause des rejets. Le capteur de vision que vous évaluez doit vous permettre de créer une interface utilisateur graphique personnalisée pendant la procédure de configuration du système. Vérifiez que ceci est possible sans utiliser Visual Basic ou tout autre langage de haut niveau. CONSEIL VISION Assurez-vous que l'interface utilisateur graphique que vous créez peut exécuter les tâches suivantes : • Afficher des images contenant des graphiques qui permettront d'analyser immédiatement les pièces rejetées. • Permettre aux opérateurs de valider ou d'invalider facilement des contrôles, et de modifier les paramètres. • Afficher des compteurs et des statistiques d'acceptation / rejet. 4. Le capteur possède-t-il suffisamment d'outils de pré-traitement de l'image ? Grâce aux outils de pré-traitement de l'image, l'utilisateur peut manipuler l'image brute dans le but de faire ressortir des caractéristiques désirées, ou de supprimer celles non souhaitées. Cette fonctionnalité constitue un facteur- clé dans les performances globales d'un capteur de vision, et elle doit faire partie de l'offre standard. Recherchez les produits comportant une suite d'outils de pré-traitement de l'image qui vous fournissent diverses fonctionnalités, parmi lesquelles : •• Amélioration du contraste entre les arêtes d'une pièce et son arrièreplan •• Filtrage de composantes superflues présentes dans l'image (bruit) •• Suppression des reflets sur la surface de la pièce •• Lissage des textures grossières présentes dans une image. La précision et la robustesse d'un capteur de vision sont améliorées en optimisant les données d'image brute. 5. Que dois-je rechercher pour la lecture et la vérification de caractères ? Les fonctionnalités à rechercher pour la lecture de codes alphanumériques sur des pièces automobiles ou pour la vérification des dates et de codes de lot sur des flacons de médicaments sont : •• Configuration statistique des polices – Cette fonctionnalité vous permet de créer un modèle unique ou une "image de référence" à partir d'une série d'images. Le capteur peut ainsi mieux traiter les variations normales qu'il rencontrera éventuellement dans la qualité d'impression, que ce soit un contraste faible, une position différente, des dégradés, ou une largeur de trait variable. A moins d'être sûr que le niveau de qualité des étiquettes soit parfaitement constant et conforme au modèle, la possibilité de créer un modèle statistique peut jouer un rôle crucial dans la réussite de votre application. •• Outils de pré-traitement de l'image – Ils vous permettent d'optimiser un modèle configuré en renforçant le contraste de la bordure des caractères et en filtrant tout parasite de fond superflu présent dans l'image. Des modèles optimisés augmentent la fiabilité et la reproductibilité du capteur de vision. Veuillez vous référer à la question 4 pour obtenir davantage d'informations sur le pré-traitement de l'image. •• Affichage instantané de l’image – Permet aux opérateurs et aux techniciens de ligne une visualisation rapide et facile sur moniteur des images rejetées. Que le rejet ait été causé par une caméra déplacée suite à un choc ou par une étiquette manquante, il est important de connaître immédiatement les causes du rejet d'une pièce de façon à pouvoir prendre les mesures correctives nécessaires. CONSEIL VISION Sur un site d'emballage, les emballages et les matériaux des conteneurs, les dispositifs d'étiquetage, les méthodes d'impression, et l'éclairage ambiant sont des facteurs qui peuvent, à la longue, considérablement évoluer. Lorsque vous évaluez un capteur de vision, il est judicieux de tester le capteur sur une grande variété d'étiquettes correctes, défectueuses, et placées en bordure, afin de voir comment il affronte les variables de production. En outre, puisque la position des caractères varie souvent d'une étiquette à l'autre, il est judicieux "d’agrandir" la zone de recherche autour de la chaîne de caractères. Ceci vous aide à déterminer la fiabilité du capteur de vision lorsqu'il traite une zone de recherche plus vaste. 6. Comment puis-je déterminer la reproductibilité des outils de mesure intégrés dans un capteur de vision ? Si votre application comporte des mesures de côtes, vous devez vous assurer que les outils de mesure sont non seulement précis, mais aussi qu'ils présentent un très haut degré de reproductibilité. CONSEIL VISION Vous pouvez tester la reproductibilité d'un capteur en lui présentant une pièce, et en la lui faisant mesurer au moins 25 fois, sans modifier la position de la pièce, l'éclairage, ou toute autre variable. A partir de ces résultats, vous devez pouvoir tracer la reproductibilité des mesures, et vous assurer que tout écart dans les résultats se situe dans les tolérances de mesure. Mis à part le contrôle de la reproductibilité, il est judicieux de s'assurer que le capteur de vision comporte une suite complète d'outils de mesure. Grâce à ces derniers, vous n'aurez pas à écrire des programmes de script si vous voulez développer des fonctions non comprises dans l'offre standard. 7. Comment évaluer les outils de lecture de codes 2D ? Aujourd'hui, les capteurs de vision doivent faire preuve de fiabilité et reproductibilité dans la lecture de codes 2D mal imprimés, endommagés, et dont la position change d'une pièce à l'autre. Ils doivent être performants, indépendamment de la méthode de marquage appliquée aux pièces (la micro-percussion, la gravure, le marquage à chaud, le jet d'encre figurent parmi les méthodes les plus courantes), et sur différents types de surface, tels que verre, métal, céramique, plastique. CONSEIL VISION Pour évaluer les outils de lecture de codes 2D, la première chose à tester est le taux de lecture du capteur (pourcentage de codes lus parmi tous les codes testés). Pour cela, présentez au capteur de vision un code correctement imprimé, puis faites-le lui lire des centaines de fois dans des conditions optimales. Un taux de lecture de 99,7 % signifie qu'un code sur 350 n'est pas lu. A une vitesse de production de 2 000 pièces à l'heure, le capteur pourrait rejeter 144 pièces correctes par jour. Une fois déterminé le taux de lecture du capteur, vous devez effectuer un test de fiabilité pour comprendre comment des facteurs tels que les vibrations de la ligne, un éclairage changeant, et des vitesses de ligne excessives peuvent affecter les performances de lecture. Pour cela, présentez au capteur de vision une grande variété de codes corrects, défectueux, et placés en bordure. Ce test fournit une bonne estimation sur la réaction du capteur de vision face aux conditions réelles de production. Vous devez privilégier les fonctionnalités suivantes : •• Vérification de la qualité du code – Recherchez des produits qui peuvent vérifier la qualité du code par rapport à des normes établies. Ceci peut vous fournir des informations précieuses sur les performances du processus de marquage et vous permettra de garantir à vos Clients que votre marquage est conforme à ces normes. •• Vitesse de lecture – Selon la vitesse de votre ligne de production et les exigences de rendement, il peut être utile de vérifier la vitesse de lecture du capteur de vision. Les capteurs de vision les plus rapides actuellement sur le marché peuvent lire approximativement jusqu'à 50 codes par seconde. •• Affichage instantané de l’image – Permet aux opérateurs et aux techniciens de ligne une visualisation rapide et facile sur moniteur des images rejetées. Que le rejet ait été causé par une caméra déplacée suite à un choc ou par une étiquette manquante, il est important de connaître immédiatement les causes du rejet d'une pièce de façon à pouvoir prendre les mesures correctives nécessaires. 8. Que dois-je savoir sur les accessoires pour capteurs de vision ? Pour garantir une intégration rapide et facile, il faut privilégier une solution complète incluant une gamme d'accessoires compatibles. Sinon on doit valider la compatibilité de chaque accessoire avec le capteur de vision. La liste suivante répertorie les accessoires à vous procurer : •• Systèmes d'éclairage – Votre revendeur de capteurs de vision doit pouvoir vous proposer différentes options d'éclairage, pour s'adapter aux différentes surfaces des pièces et aux éclairages ambiants. Une gamme complète d'éclairages comprend des modules annulaires (lumière régulière provenant de toutes les directions), des plans d'éclairage arrière (contraste maximal entre la pièce et son arrière-plan), des éclairages « dark field » (lumière rasante qui fait ressortir les irrégularités des surfaces inspectées).. •• Communications - Des modules E/S TOR, des passerelles réseaux sont nécessaires pour interfacer les capteurs de vision aux automates programmables, aux robots et aux autres automatismes. •• Moniteurs – Lorsque vous sélectionnez un moniteur, il est judicieux de choisir un écran LCD équipé de protections anti-choc, anti-reflet, et monté dans un boîtier étanche. •• Boîtiers de caméra – Les boîtiers industriels protègent de la poussière, des températures élevées, et des lavages au jet ; ils doivent être faciles à monter et autoriser le montage d'objectifs de caméra de dimensions et de types divers. 9. Le capteur de vision nécessite-t-il un PC ? Un capteur de vision autonome ne nécessite pas de PC, ni en mode production ni pendant la procédure de configuration. Le capteur doit fournir de véritables fonctionnalités plug-and-play pour configurer une application de bout en bout sans l'aide d'un PC. De même, à chaque fois que vous avez besoin de modifier l'application ou de brancher un moniteur pour visualiser les images en temps réel. 10. Quels sont les services proposés ? Lorsque vous évaluez des capteurs de vision, il est important de sélectionner un revendeur qui offre une gamme étendue de services au niveau du support technique de son produit. Le premier de ces services est l'analyse initiale de votre application. La liste suivante énumère les questions importantes à se poser : •• Votre interlocuteur est-il un spécialiste de la vision industrielle ? •• Comment votre application est-t-elle évaluée, et qui l'évalue ? •• Une fois le produit sélectionné, de quel support produit bénéficiez-vous pour garantir le succès de votre installation ? •• Le revendeur vous propose-t-il diverses solutions de formation et d’accompagnement au développement ? Quelle est la qualification technique des intervenants ? Vous propose-t-on un support technique au niveau international, ainsi que des programmes de formation personnalisés sur site ? •• Le fournisseur sélectionné possède-t-il la réputation professionnelle et la stabilité financière adéquates lui permettant de rester votre fournisseur de solutions de vision à long terme ? •• La Société sélectionnée est-elle implantée localement ou dans le monde entier ? Peut-elle vous garantir ces services dans les pays où vous êtes implantés ? Ceci est important, par exemple, si le système est mis en service dans un site puis envoyé dans un autre. CONSEIL VISION Assurez-vous que le revendeur de systèmes de vision avec lequel vous travaillez n'essaie pas uniquement de vous vendre un capteur de vision, mais qu'il s'intéresse également à votre application et qu'il évalue soigneusement tous vos besoins avant de vous recommander une solution. Si un capteur de vision n'est pas la solution adéquate, le fournisseur doit pouvoir vous recommander un autre type de solution, de capteur, ou de produit de vision pour votre application. Le fournisseur vous propose-t-il des systèmes plus haut de gamme que vous pourrez utiliser si votre application ou vos besoins croissants l'exigent ? Cognex