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

La vision industrielle

côté pratique

Exemples d'application et références clients

Pour des barquettes en aluminium sans défauts, une inspection en deux étapes

septembre 2019

Utilisés dans le monde entier sous des formes très variées, les récipients en aluminium servent le plus souvent à conditionner nos produits alimentaires. Pour en assurer la qualité, la société Novelis Deutschland GmbH a développé un système d’inspection en deux étapes, aidée de l'intégrateur de système Industrielle Sensorsysteme Wichmann GmbH (ISW) et de STEMMER IMAGING pour les composants de vision industrielle.

Ils sont partout : dans les avions, au bureau ou au supermarché. Au moment du repas, les récipients en aluminium servent à conditionner nos produits alimentaires. Chez Novelis Deutschland GmbH, ils prennent d'innombrables formes et dimensions, avec ou sans compartiments. Ils sont fabriqués sur une cinquantaine de presses, installées sur le site de Plettenberg, dans la région allemande du Sauerland. Ces récipients en aluminium ont tous un point commun : ils doivent être étanches et avoir des contours bien précis.

« Du fait des cadences élevées, nous produisons chaque jour de si grandes quantités sur nos presses qu'un contrôle manuel ne peut se faire que de manière aléatoire », explique M. Julian Schmidt, ingénieur de production chez Novelis. Début 2017, Novelis a investi dans un système de vision industrielle en deux étapes, ainsi que dans de nouveaux modules. Cela a permis d'automatiser davantage le processus de fabrication d'une ligne. « Les excellents résultats obtenus et l'efficacité nettement supérieure de la première installation nous ont incités à mettre en place plusieurs lignes dotées de systèmes d'automatisation identiques », déclare M. Schmidt. Les systèmes de vision industrielle sont ici essentiels pour garantir la qualité de chaque barquette.

Deux systèmes de vision consécutifs

Un système en deux étapes permet de contrôler la précision des contours puis l'étanchéité des récipients. La première étape consiste à inspecter les contours à l’aide de deux Line Scan Bars (LSB) de Mitsubishi Electric. Ceux-ci détectent tout écart de +/- 100 µm par rapport aux mesures voulues. Chaque ligne est équipée d'un système Line Scan Bar utilisant une interface CoaXPress et un capteur de 400 mm de large environ. Chaque LSB est couplé à un éclairage linéaire de CCS placé derrière les récipients, en rétroéclairage.

« Cette station détecte les erreurs de géométrie, comme ce que nous appelons les « nez », ou les résidus de découpe sur les récipients. Il est possible de paramétrer des niveaux de tolérance pour le contrôle des contours », précise Julian Schmidt en décrivant les possibilités techniques de cette partie du processus. Les récipients ne respectant pas les tolérances spécifiées sont rejetés dans des bacs pour être recyclés.

Deux Line Scan Bars de Mitsubishi Electric permettent d’inspecter les contours des récipients et de détecter tout écart de +/- 100 µm par rapport à la norme.

L’acquisition d’images se fait grâce à quatre caméras matricielles Genie Nano de Teledyne DALSA pour vérifier l’étanchéité des récipients.

Quatre caméras pour détecter les trous

Tout de suite après la vérification des contours, les barquettes passent à la deuxième étape de contrôle : la détection des fuites. « Les bandes d’aluminium qui seront pressées pour former les récipients ont une épaisseur comprise entre 40 et 180 µm, selon le type de récipient. Lors du thermoformage, même si les processus se déroulent parfaitement, il existe toujours un risque de fissures, surtout si le récipient est profond, avec une géométrie complexe. Il est essentiel que ces défauts soient détectés dans tous les cas, afin de garantir un conditionnement étanche et hygiénique des produits alimentaires et d’éviter toute réclamation des clients », souligne M. Schmidt en insistant sur l'importance de ce contrôle.

L’acquisition d’images est alors effectuée par quatre caméras matricielles de type Genie Nano de Teledyne Dalsa qui prennent chacune des photos de la moitié des récipients. Il est recommandé de travailler avec un rétroéclairage pour détecter une mauvaise étanchéité, car il permet de capter de manière fiable la lumière translucide et d'identifier un défaut. Les récipients qui présentent des fissures sont mis de côté et envoyés au recyclage.

Un écran est utilisé pour contrôler et visualiser les inspections. Les résultats de l’analyse d’image des deux stations de vision peuvent être combinés en une seule image. Le personnel peut alors consulter les images d'erreurs et ainsi s’assurer du fonctionnement correct du système. Il est ainsi possible de retracer l’historique des décisions d’acceptation ou de rejet et, le cas échéant, d’effectuer des réglages.

Une meilleure rentabilité

Les récipients identifiés par la station de vision comme étant sans défauts sont ensuite empilés et emballés sous vide de manière entièrement automatique. Les tâches des employés responsables des lignes automatisées dans le hall de fabrication Novelis se limitent donc à la pose des bobines d'aluminium à l'entrée de la ligne de presses, à la fourniture des matériaux d'emballage et au transport des palettes avec les récipients empilés et emballés.

La station de vision industrielle constitue de toute évidence l'élément essentiel du système aux yeux de l'ingénieur de production, M. Schmidt : « Sans ce système, du fait des cadences élevées, il aurait été impossible de remplacer les contrôles aléatoires que nous pratiquions avant par une inspection fiable à 100 %. De fait, nous n’aurions pas pu porter la rentabilité de nos processus à leur niveau actuel. »

Des partenaires expérimentés

Pour mettre en œuvre cette solution complète et entièrement automatisée, Novelis a pu compter sur des partenaires expérimentés. Selon Julian Schmidt, ce travail d’équipe a été le moteur de l’efficacité et de la rapidité de ce projet : « La société Industrielle Sensorsysteme Wichmann GmbH nous a apporté un soutien sans faille à chaque étape, des premières phases d’essai et de conception jusqu’à l'intégration du système et sa mise en service. Elle a largement contribué à la réalisation de ce projet. »

Cette entreprise, sise à Kölln-Reisiek près d'Elmshorn (Allemagne), est spécialisée dans les solutions complètes de vision industrielle, explique M. Stefan Tukac, fondé de pouvoir d'ISW : « Au départ, nous étions surtout actifs dans les industries de l'emballage et de l'automobile. Puis, nous avons commencé à recevoir des commandes de l'industrie pharmaceutique. Depuis, nous avons également acquis une solide expérience dans la réalisation de solutions de traitement d'images en 2D et 3D, même complexes. » Plusieurs milliers de caméras et de solutions complètes installées par ISW sont utilisées dans d'innombrables systèmes de par le monde.

Comme le souligne Stefan Tukac, la société Novelis avait un besoin particulier concernant ses lignes de presse : il lui fallait un système facile à ajuster pour passer à d’autres types de récipient. « Nous étions ainsi face à un défi : le système et la programmation des nouveaux récipients devaient être aussi rapides et simple à utiliser que possible. Grâce à un logiciel d'apprentissage approprié, il suffit de présenter au système dix bonnes pièces et de les confirmer pour que la production et le contrôle des nouveaux récipients puissent commencer. »

Depuis près de vingt ans, ISW acquiert les composants de vision industrielle pour ses solutions auprès de STEMMER IMAGING. Pour Stefan Tukac, il s’agit là de la référence pour tout ce qui touche à cette technologie.

 
Nos deux sociétés entretiennent depuis longtemps un partenariat très étroit. Quel que soit le secteur dans lequel nous nous sommes engagés ces dernières années, nous avons toujours pu compter sur le savoir-faire et le soutien des spécialistes de STEMMER IMAGING.
Stefan Tukac, ISW

Il en est allé de même avec le projet Novelis. Les composants de vision proviennent presque exclusivement du siège de la société en Allemagne. M. Tukac poursuit : « Nous apprécions également beaucoup le soutien apporté par STEMMER IMAGING. Ils nous aident à choisir les composants les mieux adaptés au projet et les soumettent à des études de faisabilité intensives pour vérifier la fiabilité des processus. Tel fut également le cas pour les systèmes Novelis, d’autant plus que les Line Scan Bars utilisés ont été développés pour répondre à un besoin technique complètement différent. »

L’automatisation se poursuit

Selon Julian Schmidt, la société Novelis se montre très satisfaite des résultats obtenus grâce à cette collaboration et à l'automatisation de la production : « Nos installations actuelles sont extrêmement fiables. Les systèmes de vision qui les complètent ont été spécifiquement adaptés à nos besoins et garantissent une détection efficace et rentable des défauts de chaque récipient. » Ces résultats concluants ont déjà convaincu Novelis de mettre progressivement en œuvre d'autres mesures d'automatisation au cours des prochaines années, en comptant à nouveau sur ses partenaires ISW et STEMMER IMAGING.

BREF PORTRAIT DE ISW

ISW GmbHLa société Industrielle Sensorsysteme Wichmann GmbH se positionne, depuis plus de 25 ans, comme un partenaire compétent dans le domaine des solutions complexes de vision industrielle. ISW prend en charge la réalisation complète de projets et d'analyses, développe des solution personnalisés (ingénierie mécanique comprise), sélectionne le concept approprié et a déjà installé quelques 9 000 systèmes et installations haute performance à travers le monde.

BREF PORTRAIT DE NOVELIS

Novelis Inc.Novelis Inc. s'impose comme leader mondial dans la fabrication de produits en aluminium, dans la fourniture de services innovants et dans le recyclage de l'aluminium. Cette entreprise a la volonté de créer ensemble un monde durable. Avec ses clients de l'industrie automobile et des secteurs de la fabrication de cannettes et de nombreux produits spéciaux en Amérique du Nord, en Europe, en Asie et en Amérique du Sud, Novelis conçoit des solutions visant à exploiter pleinement les avantages que représente un matériau léger et durable comme l'aluminium.