Rapports d’applications

Coulé d’une seule pièce

Système de contrôle optique automatique des pièces coulées sous pression pour l’industrie automobile

Système de contrôle optique automatique des pièces coulées sous pression pour l’industrie automobile

Les pièces coulées sous pression fabriquées dans des alliages d’aluminium et de magnésium sont de plus en plus utilisées dans l’industrie automobile. Elles présentent l’avantage de réduire considérablement le poids des véhicules. Une qualité zéro défaut au coût le plus bas possible est une exigence essentielle pour les pièces coulées. Automatisation est donc le maître mot, notamment dans les domaines de la production et du traitement. Le système de la société allemande VisionTools Bildanalyse Systeme GmbH, avec traitement d’image intégré, utilise une caméra Ensenso 3D pour enregistrer la géométrie de chaque pièce coulée et contrôler ses caractéristiques et son intégrité.

Système de contrôle optique automatique des pièces coulées sous pression pour l’industrie automobile
Stress thermique dû à la faible distance entre la pièce
coulée et les capteurs

Le poids est un facteur décisif pour la consommation de carburant dans les véhicules avec des moteurs à combustion interne et, donc, aussi pour l’émission de gaz d’échappement polluants. Dans le cas des véhicules à propulsion alternative, une construction légère permet de compenser le poids des moteurs électriques, des batteries et des autres composants. Les pièces coulées sous pression en alliages d’aluminium et de magnésium ont un poids réduit, acceptent des mises en forme complexes et peuvent être produites à faible coût. Les pièces coulées sous pression caractéristiques qui sont fabriquées dans ces métaux sont les composants des moteurs, les boîtiers de transmission, les pièces de châssis et les cadres de hayon. Des systèmes d’inspection intégrés, qui contrôlent l’intégrité de chaque pièce coulée, permettent de garantir la qualité élevée et constante des composants.

Les composants défectueux, en effet, provoquent souvent des dysfonctionnements et génèrent des coûts de suivi élevés. En même temps, ce système veille à ce que l’outil de fabrication soit complètement vidé après le retrait de la pièce de sorte qu’il ne soit pas détruit lors du prochain remplissage à cause de la présence de matériau résiduel et de la pression de moulage élevée. Jusqu’à présent , le test de géométrie des composants était normalement réalisé avec plusieurs barrières lumineuses, détecteurs photoélectriques reflex, capteurs inductifs ou appareils similaires. En raison de la faible distance entre ces capteurs et le composant, outre une charge thermique élevée due à la chaleur, il existait également un risque de collision avec la pièce usinée. De plus, chaque changement de type ou d’outil sur la machine de coulée sous pression exigeait en général une réorientation ou une extension du système de capteurs existant.

Application

Système de contrôle optique automatique des pièces coulées sous pression pour l’industrie automobile
Exemple d’une pièce coulée avec appendices de coulée

Le système d’inspection visuelle automatique VisionTools avec traitement d’image intégré fournit une solution à ces problèmes. Monté directement sur la ligne de production, il permet l’enregistrement sans contact de la géométrie d’une pièce coulée depuis une distance de sécurité. À l’aide d’une caméra Ensenso N35 3D d’IDS, il contrôle les caractéristiques et l’intégrité de l’ensemble des carottes, appendices de coulée, séquences de coulage, canaux d’injection ou masselottes. L’évaluation est ensuite effectuée avec le logiciel d’analyse d’image VisionTools V60. Selon la taille et la position du composant, plusieurs images sont requises pour contrôler les appendices, pions et carottes. À cet effet, le robot place le composant devant la caméra 3D. L’acquisition et l’évaluation des images prennent entre 0,3 et 1,2 seconde par position du composant. Les références du type et de la position de contrôle sont spécifiées par le système de commande de la machine.

Le système peut gérer un nombre illimité de versions du produit. Le logiciel de traitement d’image VisionTools V60 assure la mise en œuvre des changements de type et d’outil sans nécessiter un changement de caméra 3D. À cet effet, des caractéristiques de contrôle spécifiques sont d’abord spécifiées pour chaque composant ou position de contrôle à l’aide du logiciel. Elles sont ensuite comparées avec les images de la pièce coulée actuelle. Le système émet un message d’erreur s’il existe des écarts. Les coûteuses mises à niveau, les réglages accidentels des capteurs ou les temps d’arrêt prolongés appartiennent désormais au passé.

Système de contrôle optique automatique des pièces coulées sous pression pour l’industrie automobile
Copie d’écran : données 3D d'appendices de coulée
représentés en niveaux de gris

VisionTools utilise une caméra Ensenso N35 3D pour distinguer les appendices de coulée de l’arrière-plan dans les images. Mais des pièces usinées différentes ont des propriétés de brillance différentes. La caméra doit être à la hauteur de ces défis. La qualité de la vision stéréo dépend directement des conditions d’éclairage et des propriétés de surface (texture) des objets à contrôler : grâce à leur mode de fonctionnement, les caméras Ensenso 3D se prêtent tout particulièrement à cette application. Elles améliorent en effet la procédure classique de vision stéréo avec une technique spéciale. Toutes les caméras 3D Ensenso fonctionnent selon le mode « Projected Texture Stereo Vision ».

Chaque modèle utilise des capteurs CMOS et un projecteur qui projette des structures de soutien sur l’objet à acquérir (dans le cas présent, une pièce en mousse) pour améliorer la précision de l’image de surface.

Système de contrôle optique automatique des pièces coulées sous pression pour l’industrie automobile
Le terminal de la machine affiche directement les résultats
de l’inspection des données 3D d’une pièce en mousse

Les deux caméras CMOS captent des images de la pièce en mousse concernée depuis des positions différentes. Bien que le contenu visuel des images des deux caméras semble identique, il existe des différences dans la position de l’objet filmé, par exemple, les composants du moteur ou les éléments du châssis. Étant donné que la distance et l’angle d’observation des caméras, ainsi que la distance focale sont connus, le logiciel Ensenso peut convertir ces différences, au moyen d’un procédé de triangulation, en longueurs connues et déterminer ainsi les coordonnées 3D du point objet pour chacun des pixels de l’image, puis les fusionner dans un nuage de points 3D de la pièce en mousse à traiter. Cela permet d’obtenir des résultats de mesure plus précis en plus d’une plus grande qualité des informations de profondeur.

La technologie de projection Flex View intégrée au modèle N35 améliore la précision des résultats des mesures. La position du masque de projecteur dans le rayon lumineux peut être déplacée linéairement par très petits pas. La texture projetée se déplace ainsi parallèlement sur les surfaces des objets de la scène et crée d’autres structures de soutien. Plusieurs paires d’images de la même scène statique avec différentes structures sont acquises, ce qui crée un bien plus grand nombre de pixels. La résolution s’en trouve augmentée. Parallèlement à la résolution, la robustesse des données augmente aussi pour les surfaces difficiles, puisque les structures de motif décalées apportent des informations supplémentaires sur les surfaces brillantes, foncées ou réfléchissantes. L’Ensenso N35 répond ainsi aux exigences du client : faire en sorte que les appendices de coulée dans les photos puissent être distingués de l’arrière-plan et permettre d’effectuer un contrôle fiable des pièces usinées, qui ont souvent des propriétés de brillance différentes.

La solution de traitement d’image avec caméra de VisionTools minimise les erreurs lors du contrôle des pièces et permet d’éviter presque entièrement les temps d’arrêt des machines de coulée sous pression. D’où une réduction des coûts de fabrication et la garantie d’un processus de fabrication sans heurts, grâce à Ensenso N35 !

Ensenso N35 - La vision 3D rapide et précise

  • Interface GigE – utilisation universelle et flexible
  • Boîtier en aluminium compact et robuste
  • IP65/67
  • Capteurs CMOS à obturateur global et projecteur de motifs, LED bleues ou infrarouges au choix
  • Images/s max. (3D) : 10 (2 x compartimentage : 30) et 64 disparités
  • Images/s max. (traitement hors ligne) : 30 (2 x compartimentage : 70) et 64 disparités
  • Conception pour des distances de travail de 3 000 mm (N35) maximum et des champs d’images variables
  • Production d’un nuage unique de points 3D pour toutes les caméras utilisées dans les applications à caméras multiples
  • Composition en direct des nuages de points 3D de différentes perspectives
  • Technologie FlexView intégrée pour une précision du nuage de points et une robustesse des données 3D provenant de surfaces difficiles encore plus grandes
  • Mode « Projected Texture Stereo Vision » pour la capture de surfaces déstructurées
  • Capture d’objets statiques ou en mouvement
  • Package logiciel fourni avec les pilotes et l’API pour Windows et Linux
  • Prise en charge des modèles USB et GigE par le package logiciel
  • Programmes de démonstration avec code source pour HALCON, C, C++, C#
  • Précalibrage, d’où une configuration aisée
  • Fonction intégrée pour le calibrage main-œil du robot à partir d’une plaque de calibrage
  • Intégration côté logiciel de caméras-industrielles uEye pour la détection d’informations colorimétriques supplémentaires ou de codes barres par exemple
  • Sous-échantillonnage et compartimentage pour des fréquences d’images et des débits de données flexibles

Client

VisionTools

VisionTools est l’un des principaux fabricants de systèmes pour le traitement d’image industriel. Sur la base d’une gamme de produits étendue, la société propose à ses clients des systèmes hautes performances et efficaces pour tous les secteurs de la technologie de fabrication industrielle, pris en charge par des systèmes d’analyse d’images et une robotique de pointe.

https://www.vision-tools.com

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