Applications de vision - Exemples d'application dans de nombreuses industries

La vision industrielle

côté pratique

Exemples d'application et références clients

Contrôle à 100 % de composants de direction

Pour chaque conducteur, ce serait un véritable cauchemar : la direction du véhicule réagit mal ou plus du tout ! Pour éviter que cette situation extrême ne survienne, l'équipementier automobile Swoboda mise sur le système de vision industrielle trevista utilisé lors du contrôle de composants pour les commandes électroniques de direction.

Des pièces composites de haute précision alliant métal et matière plastique sont utilisées dans de nombreuses applications du secteur automobile. « De telles pièces hybrides se trouvent entre autre dans les commandes de direction des principales constructeurs. La fabrication de telles pièces composites représente une compétence de base de la société Swoboda KG », déclare le directeur de la principale usine basée à Wiggensbach près de Kempten (Allemagne). « Les assemblages de Swoboda sont les interfaces entre l'électronique et la mécanique dans les boîtes de vitesse, les connecteurs, les aimants ainsi que dans de nombreux autres éléments automobiles. D'un point de vue opérationnel, ils garantissent la parfaite synchronisation des instructions du conducteur et la réponse du véhicule », ajoute le directeur de l'usine.

Dans ses installations de production, l'entreprise basée à Allgäu mise sur une technologie d'automatisation de pointe. Sur la plupart des postes de contrôle, le traitement d'images est intégré au contrôle de la qualité des produits. Ceci est également vrai pour la fabrication de composants des commandes de direction électro-mécaniques d'automobiles. Ces composants hybrides contenant des matières plastiques, des pistes conductrices métalliques et des surfaces collées sont aujourd'hui incontournables dans les directions des véhicules. Le processus de production complet pour ces sous-composants est complexe et demande une combinaison sophistiquée de différents procédés de fabrication et de contrôle.

La direction est une fonction clé d'un véhicule : une défaillance ou une puissance réduite de la direction assistée peut engendrer une situation dangereuse sur route. C'est pourquoi il faut pouvoir être sûr à 100 % que tous les sous-composants de cette pièce maitresse sont exempts de défauts.

Un défi pour un système de contrôle optique : différencier la surface des matériaux

Le contrôle de la qualité de ces pièces représente une tâche très ambitieuse. « Lors du contrôle de ces produits, le défi essentiel réside dans la différenciation des matériaux », décrit le spécialiste du traitement d'images de Swoboda concernant la mise en œuvre du premier poste de contrôle. « Avec un système de traitement d'images classique, il est difficile de différencier les surfaces métalliques des pièces, allant du mat au brillant, en raison des différentes réflexions lumineuses. Ceci entraîne une augmentation des produits non conformes, générant un déclassement des pièces et des coûts supplémentaires. Avec le système trevista que nous utilisons depuis quelques mois sur ce poste de contrôle, nous sommes maintenant en mesure de reconnaître et d'analyser l'état des surfaces en haute définition. »

Selon les déclarations de l'expert vision, cela a permis d'améliorer nettement la fiabilité de la détection de pièces défectueuses : « À un stade précoce du projet, le pourcentage de rebut avait déjà baissé de deux tiers. Certes, nous voyons encore un potentiel d'optimisation à la détection de déformations et d'inclinaisons des surfaces de soudage des composants, et travaillons sur ce point en étroite collaboration avec STEMMER IMAGING. »

trevista - une alternative utile

La chaine sur laquelle les composants de la commande de direction de Swoboda est fabriquée est en service depuis 2009. Dans un premier temps, les ingénieurs de l'entreprise avaient réalisé le poste de contrôle sur la base d'un système de traitement d'images 2D, ce qui a toutefois entraîné une augmentation des pièces défectueuses. Voilà comment le directeur de l'usine de Wiggensbach résume la situation de l'époque : « Les évictions de pièces apparemment défectueuses, jugées conformes après contrôle manuel, devaient au moins être réduites ou mieux éliminées. »

« De fait, nous étions à la recherche d'une solution alternative, que nous avons trouvée lors du salon Control de Stuttgart en mai 2012 », ajoute l'un des développeurs système d'images de Swoboda. Au cours de ce salon, le Dr Tobias Henzler de STEMMER IMAGING, spécialisé dans le domaine des solutions de traitement d'images et des technologies 3D, a présenté pour la première fois à l'expert de Swoboda le système trevista, commercialisé par STEMMER IMAGING. Les impressions encourageantes du salon se sont confirmées par des tests et des études de faisabilité.

Spécialement conçu pour l'inspection de pièces brillantes

Dans l'application Swoboda, le système de traitement d'images trevista démontre pleinement ses atouts. L'éclairage dôme du système trevista garantit un éclairage optimal des pièces à contrôler et retient la lumière du jour parasite. La construction robuste permet en outre une intégration simple dans un processus de production ou un automate de contrôle.

Toutefois, la particularité de ce système réside dans la technologie « Shape from Shading » brevetée qui convient parfaitement pour l'inspection de surfaces brillantes ou réfléchissantes, comme c'est le cas pour les composants hybrides de Swoboda. Et permet ainsi de contrôler de façon fiable non seulement des composants métalliques brillants mais aussi en plastique noir.

À la différence d'autres éclairages de type dôme, la particularité du système est un éclairage diffus des objets à contrôler sous quatre angles et la possibilité d'une prise de vue sous chacun de ces angles. Un algorithme de calcul traite ces quatre images et génère à partir de celles-ci quatre images de synthèse d'excellente qualité. Les deux premières représentent l'inclinaison locale de la surface dans les directions x et y, la troisième, appelée « image de courbure » représente la topographie de la surface indépendamment de la direction. La quatrième image rend la texture pure de la surface, elle est comparable à une photo traditionnelle en 2D abstraction faite de toute brillance gênante. Elles permettent de faire la différence entre des caractéristiques topographiques et la brillance du matériau, des souillures causées par les lubrifiants ou encore des zones corrodées.

Ces quatre images sont transmises au système de traitement d'images qui se charge de l'analyse automatique des défauts. L'algorithme de calcul installé sur ordinateur est intégré dans les plateformes logicielles Sherlock de Teledyne DALSA et Common Vision Blox (CVB) de STEMMER IMAGING. Cette intégration permet de rendre visibles des défauts ne dépassant pas quelques microns.

« Le paramétrage du logiciel de traitement d'images est simple et fiable étant donné que les images de courbure font apparaître nettement les caractéristiques de la forme des pièces. Par conséquent, il est possible de détecter des défauts qui, jusqu'à présent, ne pouvaient pas être identifiés de manière automatique. Avec trevista, il est possible de saisir en toute sécurité des surfaces plates, mais aussi des surfaces légèrement courbées présentant différents degrés de brillance », c'est ainsi que le Dr Henzler décrit les avantages du système.

Pour le contrôle d'objets fixes, trevista utilise en principe des caméras matricielles, choix suivi par la cellule de test Swoboda. Dans le cas d'inspections de surfaces et/ou de pièces en mouve-ment, l'utilisation de caméras linéaires permet un contrôle plus fiable. Dans cette configuration il s'impose de synchroniser l'éclairage en fonction des caractéristiques des caméras utilisées.

Mise en œuvre rapide

Le spécialiste vision de Swoboda décrit l'évolution du projet dans l'usine de Wiggensbach comme suit : « Après différentes adapta-tions spécifiques à l'application, nous avons pu intégrer dès octobre 2012 le système de contrôle dans l'installation existante. Cette rapide mise en œuvre a été extrêmement utile car notre client nous avait fixé un calendrier relativement serré pour la production et le contrôle des pièces. »

Selon les déclarations du directeur de l'usine, l'utilisation du nouveau système a entraîné une réduction significative du contrôle manuel. « Notre objectif est de renoncer entièrement au contrôle visuel humain dès que le poste aura prouvé qu'il fonctionne de manière fiable en mode continu. » Le temps de cycle n'a représenté aucun problème ici : « Nous avions encore suffisamment de marge de manœuvre sur le système trevista pour respecter le temps de cycle de l'installation en amont. »

Les collaborateurs de Swoboda estiment que la coopération avec STEMMER IMAGING est tout à fait positive : « Nous sommes très satisfaits de ce fournisseur de traitement d'images, et l'assistance rapide pour l'ensemble des aspects liés à la vision nous a particulièrement séduits à plusieurs reprises dans le passé. Dans notre secteur d'activité, l'industrie automobile, c'est d'une importance primordiale, nous sommes confrontés à des temps de réaction très courts » - c'est par ces mots que le directeur de l'usine Swoboda souligne l'importance du choix d'un fournisseur approprié. « Pour nos systèmes de traitement d'images, le parte-nariat avec STEMMER IMAGING est devenu une valeur fiable et incontournable. »

Selon les déclarations du chef d'équipe compétent du département contrôle/qualité, « le fait que nous ayons pu trouver une solution sur mesure » fait partie des autres avantages de la coopération avec STEMMER IMAGING. « Le système standard a certes permis de trouver une solution technique au traitement d'images, mais étant donné que le système n'a été adapté qu'ultérieurement à la chaîne, quelques modifications spécifiques ont dû être réalisées en étroite collaboration avec STEMMER IMAGING et le fabricant du système. » Il cite en exemple l'adaptation mécanique de la plaque de base du système trevista ainsi que la connexion au système logiciel existant.

D'autre part, le prêt du système trevista par STEMMER IMAGING à la société Swoboda KG pendant la phase d'évaluation a été apprécié. « Ainsi, nous avons pu, dans un premier temps, implanter trevista comme système autonome et juger si les résultats étaient reproductibles et plausibles. Les composants prêtés sont restés en tout plusieurs mois chez nous et, en compensation, nous avons payé une location dont le cout a été déduit ensuite du prix d'achat du matériel. » Selon l'évaluation de Swoboda KG, cette procédure est efficace : « Nous avons considéré le développement comme un projet commun dans lequel les deux parties ont investi. En unissant nos efforts de cette manière, nous avons pu nous assurer un avantage concurrentiel par rapport aux autres fournisseurs, avantage qui porte à présent ses fruits. »

Le système a déjà satisfait à de nombreuses attentes. C'est pourquoi, Swoboda prévoit déjà l'utilisation de trevista pour d'autres applications et projets.

Une journée individuelle de formation chez STEMMER IMAGING à Puchheim a permis au responsable du traitement d'images chez Swoboda de se familiariser avec le système. « La formation par le Dr Henzler et le responsable de la formation de STEMMER IMAGING, Lars Fermum, a accéléré considérablement la compréhension du système et contribué à ce que nous puissions rendre l'installation opérationnelle dans les courts délais exigés. »