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

La vision industrielle côté pratique

Exemples d'application et références clients

Contrôle en plein vol

avril 2019

La vision industrielle inspecte la qualité des saucisses

Pour détecter de façon certaine les résidus parfois minuscules (1 mm²) de boyaux synthétiques autour des saucisses et retirer les produits incorrects, la société Wolf GmbH utilise une installation construite par BT-Anlagenbau. Ce système fonctionne avec des composants de vision industrielle de STEMMER IMAGING ainsi qu’un logiciel de vision perfectionné et un système de tri très précis de la société BT-Anlagenbau. Avec cette installation, les saucisses sont inspectées dans les airs.

Mission essentielle des fabricants de denrées alimentaires, la commercialisation de produits sans impuretés est non seulement capitale pour minimiser les risques sanitaires, mais aussi pour éviter les opérations coûteuses de rappels de produits et la perte d’image qui en découle. De même, l’aspect visuel d’un produit et de son emballage joue un rôle non négligeable pour parvenir à atteindre les chiffres de vente souhaités dans les supermarchés. Au vu des vitesses de production élevées au sein des installations modernes de fabrication agroalimentaire, un contrôle-qualité manuel n’est quasiment plus possible si on veut obtenir des résultats fiables à 100%. Très souvent, le recours à la vision industrielle constitue une option économique pour assurer le contrôle des denrées alimentaires et de leurs emballages.

Après élimination automatique des boyaux, les saucisses, parfois encore recouvertes de résidus de boyau synthétique, sont acheminées vers l’installation de tri.

Depuis la mi-2018, la société Wolf GmbH et son directeur, M. Bernhard Oeller, ont décidé de miser sur cette technologie pour une installation qui assure le contrôle qualité des saucisses. Basée à Schwandorf (Bavière), l’entreprise compte parmi les plus gros producteurs de charcuterie en Allemagne et utilise un spectaculaire système de vision de BT-Anlagenbau au sein d’une installation destinée à la fabrication de saucisses de Berner pour la vente au détail. Ces produits (qui ne viennent d’ailleurs pas de Berne, en Suisse, mais d’Autriche, car ils portent le nom de leur inventeur, le chef cuisinier Erich Berner senior) sont des saucisses de Vienne ou de Francfort qui contiennent du fromage et sont enveloppées dans du bacon fumé.

« Pour la fabrication des saucisses de base, la chair à saucisse est mise dans un boyau synthétique, puis elle est fumée et cuite », explique M. Matthias Seeger de la société Wolf, responsable de la conception de l’installation de contrôle et de tri. « Lors de l’étape suivante, le boyau synthétique est retiré avec une machine de pelage, puis le produit est enveloppé dans le bacon fumé. On peut s’imaginer le boyau comme une sorte de moule de cuisson qui doit être retiré avant le traitement ultérieur des saucisses. »

De manière générale, ce boyau en cellulose ne présente aucun danger pour la consommation et exclut tout risque pour la santé. « Toutefois, les consommateurs prennent souvent ces résidus de boyaux présents dans les produits pour du plastique ou des impuretés ; c’est la raison pour laquelle nous voulions retirer du processus les saucisses contenant des résidus de boyaux. »

Sur le convoyeur ou dans les airs ?

Au travers d’autres cas d’application en œuvre au sein de son entreprise, M. Seeger savait qu’il devait être possible de détecter des résidus de boyaux avec l’aide d’un système de vision industrielle approprié. A la fin de l’année 2017, après une première tentative ayant conduit à un échec avec un autre fournisseur, il s’est tourné vers la société STEMMER IMAGING pour un système de détection adapté. Les spécialistes de vision industrielle de cette société prennent en charge la conception, la réalisation et l’intégration d’installations de ce type, mais ne s’occupent pas de la fabrication. Pour cela, ils travaillent avec d’autres partenaires. « Pour le problème qui nous concernait, la société STEMMER IMAGING nous a recommandé la société autrichienne BT-Anlagenbau qui avait déjà de longues années d’expérience dans la vision industrielle et pour le développement d’installations de tri et de contrôle qualité de types extrêmement divers », se souvient M. Seeger.

Après une visite commune des installations de production et une entente précise sur les directives et les objectifs visés, la société STEMMER IMAGING a réalisé différentes études de faisabilité afin d’établir la liste optimale des composants de vision nécessaires. Il s’est alors avéré que la solution la plus simple et la plus évidente ne fournirait pas de résultats suffisants : « Nous avons tout d’abord pensé à faire défiler les saucisses sur un convoyeur, devant une caméra linéaire, et à les scanner », indique M. Seeger. « Mais on s’est vite rendu compte qu’en procédant de cette manière, l’ensemble de la saucisse ne pouvait pas être inspectée correctement, tout particulièrement la partie inférieure. La détection des résidus de boyaux situés du côté opposé à la caméra n’aurait ainsi pas pu être garantie avec certitude. »

La solution a été donnée par la société BT-Anlagenbau, spécialiste de vision industrielle, grâce à sa technologie de caméra à 360°, déjà en œuvre dans un grand nombre d’installations de tri : « L’idée était d’inspecter les saucisses en plein vol à l’aide de deux caméras linéaires installées l’une en face de l’autre », explique Christian Hartbauer, responsable de la conception et de la distribution des systèmes de contrôle qualité au sein de la société BT-Anlagenbau. « En procédant de cette manière, il est possible d’examiner quasiment toute la surface des saucisses et de détecter les défauts les plus divers. »

Des glissières, réglées en fonction de la taille des produits, alignent grossièrement les saucisses dans le sens de la marche du convoyeur.

A une vitesse de 2 m/s, les saucisses défilent en volant devant deux caméras linéaires, une située au-dessus (que l’on peut voir sur cette image) et une autre située en dessous. Les deux caméras sont installées dans des boîtiers de protection de classe IP67.

Jusqu’à 30 saucisses par seconde

A partir de cette structure de base, la société STEMMER IMAGING a effectué d’autres tests avec la société BT-Anlagenbau et a établi une liste de composants de vision industrielle appropriés. Finalement, ce sont bien ces composants qui ont été retenus. « L’installation est équipée de deux caméras linéaires à niveaux de gris de type Linea de Teledyne Dalsa avec les accessoires appropriés, tels que des éléments de refroidissement supplémentaires, des éclairages adaptés à LED rouges de Metaphase, ainsi que des objectifs Kowa munis de filtres polarisants et passe-bande qui assurent la vitesse et la qualité nécessaires à l’acquisition des images », explique Jan Sandvoss, qui s’occupe de ce cas d’application pour le compte de la société STEMMER IMAGING. « Pour respecter les standards sévères de l’industrie agroalimentaire et garantir la robustesse requise pour supporter les nettoyages quotidiens, les caméras sont intégrées dans des boîtiers de protection, de classe de protection IP65 ou supérieure, fournis par la société Allison Park Group (APG). »

80 valves spéciales très rapides soufflent de l’air stérile pour éjecter au bon moment les saucisses recouvertes de résidus de boyaux sur une largeur de 400 mm. Les autres saucisses sont recueillies avec précaution et acheminées vers la suite du processus de production.

« Le système est désormais en service depuis la mi-2018 et a fait pleinement ses preuves », se réjouit Matthias Seeger qui décrit de la manière suivante le déroulement du processus : « Les saucisses débarrassées de leur boyau sont alignées sur la bande transporteuse et dans des glissières flexibles pour être placées dans le sens de la marche et éviter de rouler. La bande peut alors accélérer et atteint une vitesse d’environ 2 mètres par seconde : les saucisses arrivées en bout de convoyeur sont propulsées dans les airs devant les caméras situées au-dessus et en dessous et qui les contrôlent au passage. »

« Étant donné la vitesse élevée du processus, il ne reste pas beaucoup de temps pour détecter des résidus de boyaux, qui ne font parfois pas plus de 1 mm², et piloter ensuite les valves à air comprimé incorporées qui assurent l’éjection des produits incorrects », indique Christian Hartbauer qui a fait les comptes : « A l’heure actuelle, des saucisses de 90 et 160 mm de longueur sont contrôlées sur l’installation. En fonction de ces deux tailles, la durée d’acquisition des images s’élève respectivement à 45 et 80 millisecondes par saucisse. Il reste donc 70 millisecondes pour l’une et 35 millisecondes pour l’autre pour détecter les résidus de boyaux et éjecter au bon moment les saucisses qui ne sont pas parfaites. Les autres saucisses sont recueillies avec précaution et acheminées vers la suite du processus de production ».

Un ordinateur industriel haute performance assure la puissance de calcul nécessaire à cette tâche. Il est doté d’un système d’exploitation en temps réel et peut être piloté par le biais d’un écran tactile. Il est possible d’y afficher des images simples et des statistiques par exemple, ou de procéder à des paramétrages du système.

 
Le système détecte parfaitement tous les résidus de boyaux synthétiques non souhaités de plus de 1 mm². Après l’étape de tri, les produits finaux présentent une pureté pouvant aller jusqu’à 99,999 %, ce qui dépasse de loin les impératifs que nous avions fixés aux sociétés STEMMER IMAGING et BT-Anlagenbau. Nous pouvons ainsi nous fier à une solution compacte, bon marché et extrêmement précise qui satisfait pleinement à nos exigences.
Matthias Seeger, Wolf

Détails élaborés

Les exigences sévères et la vitesse élevée des processus de production agroalimentaire n’ont pas été les seuls obstacles à la mise au point définitive du système par les trois partenaires. Il a fallu par exemple prévoir un rideau d’air devant les caméras pour éliminer d’éventuels résidus de saucisses qui pourraient, à force, nuire à la netteté des images. Pour éjecter les produits incorrects, la société BT-Anlagenbau a également conçu un système de soufflerie dotée de 80 valves spéciales très rapides permettant de couvrir les 400 mm de largeur de la bande. Les buses sont suspendues de façon à ce que la condensation générée puisse s’écouler sans créer d’impuretés. « En raison des directives relatives aux denrées alimentaires, nous avons également dû veiller à ce que l’air comprimé soit stérile afin d’éviter toute contamination par ce biais », rapporte Christian Hartbauer. Les dimensions restreintes de la pièce n’ont par ailleurs pas facilité la conception du système : « Nous avons dû ajuster notre système dans une salle de production déjà existante et l’aménager en fonction de l’installation. »

Mais les entreprises impliquées dans le projet ont su venir à bout de tous ces défis avec brio. Matthias Seeger est très satisfait de l’installation, qui, depuis sa mise en service, a su démontrer sa grande fiabilité : « Le système détecte parfaitement tous les résidus de boyaux synthétiques non souhaités de plus de 1 mm². Après l’étape de tri, les produits finaux présentent une pureté pouvant aller jusqu’à 99,999 %, ce qui dépasse de loin les impératifs que nous avions fixés aux sociétés STEMMER IMAGING et BT-Anlagenbau. Nous pouvons ainsi nous fier à une solution compacte, bon marché et extrêmement précise qui satisfait pleinement à nos exigences. »

Depuis lors, la société BT-Anlagenbau propose également ce nouveau système, sous le nom de Meat Sorter, à d’autres clients souhaitant résoudre des problèmes analogues. L’entreprise propose également d’autres systèmes apparentés, capables de trier d’autres produits à base de viande, tels que des boulettes, des steaks ou des aliments pour animaux, en fonction de leur forme, de leur taille, de leur poids ou de leur couleur, et d’y détecter des corps étrangers ou des résidus de boyaux synthétiques. En ajoutant une extension hyperspectrale, ces systèmes peuvent également détecter des résidus d’os ou déterminer la teneur en graisse ou en eau des produits, ainsi que leur degré de fraîcheur. « Étant donné nos longues années de collaboration et d’expérience positive, nous nous fions également pour ces installations aux composants de vision industrielle de la société STEMMER IMAGING », souligne Christian Hartbauer.

À propos de BT-Anlagenbau

La société BT-Anlagenbau est une entreprise du groupe BT-Group, qui emploie environ 650 personnes et réalise un chiffre d’affaires annuel de 160 millions d’euros. L’entreprise autrichienne BT-Anlagenbau est spécialiste et principal entrepreneur pour la réalisation d’installations dans les domaines du magasinage à rayonnages élevés, de l’intralogistique, de l’automatisation, de la vision industrielle, de la construction d’armoires de commande, du montage dans l’industrie électrique et des services. L’entreprise est l’un des plus gros fabricants autrichiens d’armoires de commande, en direct ou en sous-traitance.

À propos de la société Wolf

Avec un total d’environ 1100 collaborateurs, le groupe d’entreprises WOLF Wurstspezialitäten GMBH, fondé en 1925, compte parmi les principaux producteurs de charcuterie en Allemagne, avec ses spécialités de Thuringe et de Bavière. Avec des filiales à Schwandorf, Schmölln et Nuremberg, le groupe d’entreprises s’est notamment spécialisé dans la production de saucisses de Berner (Berner Würstl), de saucisses blanches de Munich et de saucisses à griller de Thuringe et de Nuremberg.

APG

Allison Park, United States

Allison Park Group (APG) de Pennsylvanie (USA) produit des boîtiers de protection de haute qualité pour des caméras et des éclairages de nombreux fabricants comme par exemple Allied Vision Technologies (AVT), Cognex, DALSA, JAI, Sony et Toshiba.

Kowa

Duesseldorf, Allemagne

Kowa est une compagnie multinationale japonaise. Au cours des dernières années, elle a développé sa gamme de produits en proposant des objectifs mégapixel à mouture C, des objectifs 3CCD, des objectifs télécentriques ainsi que des objectifs grand format. Tous les objectifs destinés à la vision industrielle sont conçus et fabriqués au Japon.

Metaphase

Bensalem, United States

Metaphase Technologies a été fondée en 1992 comme une société de recherche et de développement des lasers à état solide. Aujourd'hui l'entreprise américaine se spécialise dans le développement et la fabrication de systèmes d'éclairage à LED pour la vision industrielle et le domaine de l'inspection.

Teledyne DALSA

Waterloo, Canada

La société canadienne Teledyne DALSA Inc., une filiale du groupe Teledyne Technologies Inc., offre dans le domaine du traitement d'images numériques un très large éventail de produits de vision industrielle. Outre les caméras linéaires, l'entreprise propose des particularités technologiques : des caméras linéaires TDI (Time Delay Integration), des caméras Multitap, haute vitesse, matricielles et à haute résolution, des cartes d’acquisition d’images PCI pour chaque type de caméra, des systèmes de traitement embarqués, des outils logiciels et des systèmes de traitement d’images intelligents IPD pour des tâches très diverses de contrôle qualité, de contrôle d’intégralité et d’erreurs.

Teledyne DALSA Linea
  • Caméra CMOS linéaire monochrome ultra rapide et souple
  • Caméra compacte, robuste et peu onéreuse
  • Interface CameraLink ou GigE
APG - Boîtiers industriels pour des caméras de vision industrielle

Camera enclosures / housings for harsh industrial environments, food applications (FDA), and washdown / explosive environments.