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L’imagerie numérique, pour une vision améliorée à la source

Le traitement d'image assisté par ordinateur, également appelé imagerie numérique (Computational Imaging en anglais ou CI) exploite les données extraites d'une série d'images acquises dans différentes conditions d'éclairage et optiques. Ces différentes images sont compilées pour créer une seule image de sortie qui met en évidence les détails essentiels à la réalisation d’une tâche spécifique de vision industrielle. Cette approche offre de nombreux avantages par rapport au « one shot imaging » traditionnel. Elle permet d'améliorer les performances de la caméra et de mettre en évidence des détails d'image qui ne pouvaient être obtenus auparavant.

À la différence de l'acquisition d'images classique qui requiert souvent un traitement ultérieur des images assez poussé, l’imagerie numérique est configurée de manière à fournir directement l'image souhaitée. Elle est ainsi idéale pour la vision industrielle.

Éclairage assisté par ordinateur

L’imagerie numérique a pour principale exigence d’optimiser la configuration de l’éclairage et de fournir une séquence d’images tout en offrant un éclairage différent pour chacune d’entre elles. Pour ce faire, il peut être nécessaire de modifier l'intensité, l'angle ou la longueur d'onde de l'éclairage de chaque image. Il est possible de choisir parmi des sources lumineuses segmentées, multispectrales ou plusieurs sources lumineuses uniques, ce qui permet de mettre en œuvre un certain nombre de techniques d’imagerie numérique dans le cadre d’applications telles que l'amélioration de la qualité et de la netteté des images, la récupération de la géométrie/des matériaux, etc.

Les techniques classiques de l’imagerie informatique sont les suivantes :

  • Imagerie à haute gamme dynamique (HDR): création d'images avec des contrastes plus élevés
  • Couleur haute résolution (URC): création d’images en couleur à haute résolution sans artefacts d'interpolation
  • Imagerie à profondeur de champ étendue (EDOF): amélioration des mesures sans perte de lumière ni réduction du grossissement
  • Éclairage direct ou rasant: pour profiter des avantages de ces deux techniques d’éclairage
  • Imagerie multispectrale: images optimisées avec un contraste maximal à partir de multiples bandes spectrales
  • Capture d'objets à 360°: création d’images panoramiques à partir d’images de différentes scènes.
  • Stéréo photométrique (PMS): génère des images de contours et de textures grâce à la méthode « shape from shading »

Spécialiste de l'éclairage pour la vision industrielle, CCS Inc offre un kit complet de solutions d'éclairage assité par ordinateur pour une utilisation avec n'importe quel type de caméra de vision industrielle et avec la plupart des caméras intelligentes. Ce service inclut un large éventail de systèmes d’éclairage annulaire à quatre quadrants ou de barres lumineuses, des systèmes d’éclairage couleur, multispectrales ou couleur segmentés, ainsi qu'un commutateur de séquencement de l'éclairage à 4 canaux, un logiciel et des câbles.

Grâce à un déclenchement externe, le commutateur de séquencement de la lumière effectue une séquence d'éclairage préprogrammée sur les 4 canaux et génère le déclenchement de la caméra, tout en synchronisant automatiquement une exposition externe de la caméra par rapport à la séquence d'éclairage programmée. Il est possible de régler la durée et l'exposition d’une image pour une séquence, ainsi que la largeur d’impulsion pour chacun des canaux. Le système est parfaitement compatible avec les principaux logiciels de vision industrielle comme Sherlock de Teledyne DALSA qui utilise la technique de la stéréo photométrie.

Shape from shading – le processus Trevista

L'une des applications majeures de l'imagerie numérique est la stéréo photométrie – ou « shape from shading ». L'inspection de surfaces brillantes et incurvées ou de matériaux à luminosité variable représente une tâche extrêmement difficile pour les systèmes de vision industrielle.

La méthode brevetée « shape from shading » de Trevista a été spécialement conçue pour inspecter séparément la texture et la topographie de l’échantillon d’essai. Cette technologie spéciale offre une inspection totale, entièrement automatisée et sécurisée, qui permet de détecter de manière fiable même les plus petits défauts sur des surfaces aussi complexes.

Un éclairage dôme diffus et structuré éclaire l’objet à partir de 4 directions différentes, afin de réduire toute interférence avec la lumière ambiante. Le système combine la rapidité de la vision industrielle 2D avec la précision de la reconnaissance 3D. Les algorithmes de « shape from shading » sont intégrés dans le système d’exploitation pour l'évaluation automatique des images topographiques. ,

La mesure optique 3D de formes met à jour des défauts de quelques microns, ce qui augmente considérablement la précision de l'inspection. L'inspection séparée de la texture et de la topographie se traduit par une minimisation des pseudo-rejets, ce qui permet de réduire considérablement les coûts afférents, étant donné qu’il est aisé de distinguer les défauts réels (par exemple des rayures) des défauts supposés (comme des saletés sur les surfaces). De courts temps de cycle permettent de réduire le temps d'inspection et d'améliorer la productivité.

Les systèmes Trevista

STEMMER IMAGING offre une gamme polyvalente de systèmes Trevista. La trevistaCAM est un système complètement autonome comprenant une caméra intelligente industrielle de 4 mégapixels (avec objectif) Adlink NEON, préconfigurée avec le logiciel de mesure iNspect Express ou Sherlock von Teledyne DALSA. La caméra est intégrée dans un système d'éclairage dôme diffus et structuré Trevista.

La caméra peut être facilement intégrée dans un processus de fabrication avec des interfaces standard pour un contrôle de haut niveau. Les deux niveaux du logiciel offrent aux intégrateurs la possibilité d’obtenir soit un système pouvant être déployé sans grande expérience en vision industrielle soit un système offrant une large gamme d'outils et de capacités pour traiter des applications plus complexes.

Tous les algorithmes de « shape from shading » sont intégrés dans le logiciel. Les applications comprennent l'identification de codes et de caractères Datamatrix en relief (ou même de textes en braille en relief).

Des systèmes modulaires CVS Trevista sont également disponibles; ils garantissent la flexibilité de modules de mise à niveau (comme l'utilisation d'une caméra à haute résolution) afin de faire face à l'évolution des exigences. Il existe trois variantes de CVS Trevista. Le système CVS trevista Surface dispose d'une caméra matricielle, choisie en fonction des besoins de l’utilisateur pour l’inspection de pièces arrêtées avec des cadences pouvant atteindre 200 pièces par minute. Le système CVS trevista Cylinder utilise une caméra linéaire pour l’inspection de composants cylindriques, tandis que le système CVS trevista Multiline est conçu pour l'inspection de composants en mouvement rotatif ou translatoire. Il est parfaitement adapté aux tâches d'inspection qui s’effectuent directement au cours de la production et utilise une caméra matricielle à sélection arbitraire qui lit les différentes lignes de capteurs.