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La vision hyperspectrale ouvre le champ des possibles

Pour ses utilisateurs, la vision hyperspectrale constitue un outil efficace de détection d'hétérogénéité dans la composition chimique des objets à contrôler. Cette technologie est particulièrement utile dans les domaines du recyclage ou de la production alimentaire.

Les paramètres de dimensions, forme ou couleur permettent aux systèmes conventionnels de vision industrielle de détecter les défauts de fabrication ou les impuretés des produits à contrôler. Les systèmes utilisant la technique hyperspectrale (systèmes HSI, ou HyperSpectral Imaging) empruntent une autre voie : ils effectuent une analyse spectroscopique des matériaux à analyser et font apparaître la composition chimique des substances identifiées sur les images grâce à un code couleur. Il est ainsi possible de détecter les impuretés tant organiques qu’anorganiques avec un seul et même système.

Cette capacité d’analyse est un réel atout pour le secteur agro-alimentaire par exemple, car il rend possible la détection efficace d'impuretés dans les aliments. Une efficacité qui se retrouve aussi sur les lignes de production à grande vitesse. Les systèmes de vision hyperspectrale identifient des corps étrangers, des coquilles ou autres substances dans le traitement des noix par exemple, ils détectent les cailloux ou la terre dans les systèmes de tri de pommes de terre, ils déterminent la part de viande, de graisse et de cartilage dans la production de viande, et font la distinction entre des substances qui se ressemblent à l'œil nu, telles que le sucre, le sel et l’acide citrique.

Les « jelly beans » et les corps étrangers non métalliques : les couleurs et les formes sont différentes ; la densité est similaire. Difficile de les distinguer avec un système conventionnel.

La vision hyperspectrale permet de distinguer les bonbons.

« Les possibilités d’utilisation de la vision hyperspectrale sont extrêmement variées », souligne M. Gerhard Stanzel qui, chez STEMMER IMAGING, s’est spécialisé dans cette technologie. Au cours des dernières années, il a aidé de nombreux clients dans la réalisation de tels systèmes.

« Dans le secteur de la production alimentaire, il faut non seulement identifier les substances tierces mais aussi et souvent détecter des produits pourris, non mûrs ou contenant des parasites ou des champignons. Un autre champ d'application dans lequel cette technologie est déjà largement mise en œuvre est le recyclage de matières plastiques. Outre ces deux champs d’application, on trouve de nombreux autres domaines dans lesquels les systèmes HSI constituent une solution économique, par exemple l'industrie minière ou l’industrie pharmaceutique. »

Plus de 100 longueurs d’onde

Sur le plan de la lumière visible, UV ou IR, la vision hyperspectrale se distingue de la vision industrielle en ce sens qu’elle permet d’utiliser plus de 100 longueurs d’ondes différentes pour l’analyse des résultats. Selon la technologie utilisée, il faut pour ce faire disposer d’un spectrographe qui décompose la lumière en son spectre et la reproduit sur le capteur de la caméra utilisée. Ces images sont rassemblées pour former un cube de données hyperspectrales 3D pouvant contenir de très grandes quantités de données.

On obtient ainsi une « empreinte chimique » des substances représentées qui permet une analyse minutieuse des objets à contrôler. Un logiciel d'évaluation spécial procède au codage couleur spécifique de chaque composant chimique détecté au sein de l’image acquise.

 
Même les différentes compositions chimiques de substances d'apparence très similaire peuvent être détectées et représentées en toute fiabilité. Les systèmes HSI permettent même d’identifier des substances chimiques identiques dans des objets d’apparence différente.
Gerhard Stanzel, Technology Specialist Spectral Imaging, STEMMER IMAGING

Contrôle au travers de l’emballage

Cette technologie revêt un aspect particulièrement intéressant pour les différentes applications des systèmes hyperspectraux : la lumière infrarouge peut traverser certaines substances qui ne sont pas transparentes pour la lumière visible. On peut donc exploiter cette propriété pour contrôler la composition chimique de produits emballés, cela au travers d’un emballage conçu en conséquence.

Gerhard Stanzel cite un exemple concret d’application issue de l’industrie alimentaire, à savoir le contrôle des joints scellés sur les emballages de fromage dans la fromagerie privée Bergader : « Les joints scellés garantissent un emballage absolument étanche des aliments, comme le fromage ou la charcuterie par exemple. La moindre impureté ou le moindre vice peut entraîner des défauts d’étanchéité sur les emballages, les aliments se détériorant avant que la date de péremption ne soit atteinte. Ceci débouche alors sur des produits impropres à la vente ou encore des actions de rappel très onéreuses. »

Mais revenons-en au fromager Bergader : Minebea Intec, un grand fabricant de solutions de pesage et d’inspection a développé avec l’aide de STEMMER IMAGING un dispositif d'inspection des joints scellés basé sur un système hyperspectral qui, avec une cadence de quelque 145 analyses par minute, permet une sécurité quasi totale dans la détection des joints scellés défectueux.

Cette application fait appel à une caméra hyperspectrale FX17 du fabricant finlandais Specim développée pour la gamme de longueurs d'onde de 900 à 1700 nm.

Le spectrographe utilisé pour la vision hyperspectrale est intégré directement au boîtier de ces caméras compactes selon un procédé breveté, ce qui donne à l’ensemble des dimensions extrêmement compactes de 150 x 85 x 71 mm. Sur les caméras FX de Specim, l’objectif est en outre optiquement adapté au spectrographe afin d’obtenir des résultats optimaux.

Large assortiment HSI

La gamme hyperspectrale de l’entreprise est toutefois beaucoup plus large, explique M. Stanzel : « Côté matériel, nous travaillons avec plusieurs fabricants qui ont développé des éclairages, des objectifs et des caméras spécialement adaptés à une utilisation dans des applications HSI. Côté logiciel, l’interface utilisateur intuitive Perception Studio de la société Perception Park de Graz permet aux utilisateurs de développer et configurer eux-mêmes des applications hyperspectrales sans devoir disposer de connaissances spéciales en chimiométrie, en spectroscopie ou en traitement de données hyperspectrales. » Les performances fournies par cette plate-forme logicielle ont incité STEMMER IMAGING à s’associer à l’automne 2018 à cette société innovante et pionnière dans le domaine des logiciels de vision hyperspectrale.

« Partant de notre gamme de matériel et de logiciels pour la vision hyperspectrale ainsi que de nos nombreuses possibilités d’assistance (études de faisabilité, formations spécialisées, etc.), nous sommes en mesure, chez STEMMER IMAGING, de proposer des systèmes hyperspectraux parfaitement adaptés aux différents cas d'application ainsi que toute l’assistance requise dans leur réalisation », résume M. Stanzel. « Nos clients trouvent ainsi chez nous toutes les options pour créer des solutions innovantes grâce à cette technologie passionnante. »

Vous avez des questions sur ce sujet ?

Je suis Jörg Schmitz, votre interlocuteur commercial pour la vision hyperspectrale chez STEMMER IMAGING.


Jörg Schmitz

Senior Key Account Manager

+49 89 80902-237
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j.schmitz@stemmer-imaging.de

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