Traitement d’image par IA pour le contrôle qualité de composants à surface hautement réfléchissante
Lorsque la brillance obstrue la vue
Les surfaces métalliques brillantes figurent parmi les objets les plus difficiles à inspecter en vision industrielle. Les reflets masquent les détails, les défauts ne se révèlent souvent que sous certains angles, et la qualité des inspections visuelles manuelles varie tout au long de la journée. L'entreprise autrichienne Danube Dynamics montre, en collaboration avec EVVA, fabricant de solutions d'accès mécatroniques, comment ces défis peuvent être maîtrisés avec un banc d'essai assisté par IA. Le système capture en une seule opération des composants rangés de manière ordonnée dans un bac, évalue automatiquement les défauts de surface et intègre le contrôle qualité de façon reproductible dans le processus de production.
La situation initiale : Surfaces exigeantes, exigences élevées
Chez EVVA, les composants métalliques passent par plusieurs étapes de fabrication et doivent répondre à des exigences de qualité strictes. Cela inclut notamment des cylindres de serrure, des barillets et d’autres pièces de précision finement usinées ou galvanisées destinées aux systèmes de contrôle d’accès. Les défauts à détecter comprennent des imperfections mécaniques, telles que des rayures de moins de 0,1 mm, ainsi que des défauts de galvanisation – des anomalies souvent à peine visibles à l’œil nu.
La difficulté centrale : Les surfaces brillantes réfléchissent la lumière et masquent les caractéristiques pertinentes. Pour une évaluation fiable, plusieurs angles de vue sont souvent nécessaires. Dans la pratique, cela complique le maintien d’un niveau de qualité constamment élevé lors des contrôles manuels Une solution était recherchée, capable de détecter les défauts de manière fiable, d’assister les employés et de s'intégrer de manière stable dans le processus de production.
La solution : Boîtier d’inspection fermé, éclairage adapté, IA
Afin de résoudre ces défis d’inspection complexes de manière fiable, un banc d'essai soutenu par l'IA a été développé en collaboration avec Danube Dynamics. Le système capture en une seule opération les composants rangés de manière ordonnée dans une Eurobox de 400 × 300 mm, évalue automatiquement les défauts de surface et intègre le contrôle qualité de manière reproductible dans le processus de production. Jusqu'à 126 composants sont disposés de manière ordonnée dans la boîte et sont examinés en un seul passage. Pour garantir des conditions constantes malgré les reflets, un boîtier d'inspection fermé avec un éclairage sur mesure est utilisé. Quatre barres RGBW pilotables individuellement permettent de générer différentes couleurs et angles d’éclairage afin de rendre visibles divers types de défauts. L'interaction harmonisée entre l'éclairage, la qualité d'image et l'évaluation par IA était décisive.
La capture d'images est assurée par une caméra industrielle monochrome du type IDS uEye U3-36P0XCP-M-GL Rev. 1.2. Basée sur le capteur AR2020 de 19,80 mégapixels d’onsemi, elle offre une résolution 5K UHD de 5 136 × 3 856 pixels et convient ainsi à l’inspection des moindres détails de surface. Le capteur à obturateur roulant de 1/1,8 pouce au format 4:3 permet une restitution riche en détails même des plus petits défauts. Le système est complété par un objectif IDS avec une distance focale de 8,5 mm (Type 20M11-C08528).
« Pour nous, il était essentiel de pouvoir inspecter en une seule opération un grand nombre de composants disposés de manière ordonnée sur une vaste surface de contrôle, tout en détectant de manière fiable les plus petits défauts de surface. Ce n'est que grâce à l'interaction entre l'éclairage, la capture d'images haute résolution et l'évaluation par IA que ce contrôle qualité devient robuste et maîtrisable. »
La caméra capture l'ensemble de l'Eurobox en haute résolution. Les données d'image ainsi obtenues permettent, par intelligence artificielle, de détecter les plus petits défauts de chaque composant. Le facteur déterminant n’est pas uniquement le nombre de pixels, mais aussi la répétabilité des résultats dans des conditions d’éclairage définies et constantes. La version monochrome permet également une représentation contrastée des caractéristiques de surface pertinentes.
« En particulier lorsqu’il s’agit de surfaces fortement réfléchissantes, il est essentiel de restituer de manière stable et détaillée les différences les plus fines », souligne Jürgen Hejna, Product Owner des caméras 2D chez IDS. « La haute résolution du capteur et l'intégration facile de la caméra constituent une base solide dans un environnement industriel. »
Pour Danube Dynamics, l'intégration facile a également été déterminante. La caméra peut être intégrée au système global par le biais d’une interface standard. Cela réduit l'effort de développement et garantit des résultats d’inspection stables en fonctionnement continu.
Bénéfice mesurable
Dès la première mise en service en conditions réelles, le potentiel de la solution s’est clairement révélé : L'intelligence artificielle a détecté des écarts qui échappaient même à des professionnels expérimentés. Avant tout, le temps d'inspection considérablement réduit a rendu le bénéfice immédiatement mesurable.
L'inspection visuelle manuelle de plus de 30 secondes par Eurobox a été réduite à moins de cinq secondes. Ce processus repose sur quatre scénarios d'éclairage définis, à partir desquels quatre images sont générées pour chaque composant. L’inférence par intelligence artificielle est ensuite réalisée avec un temps de traitement d’environ 10 millisecondes par cylindre.
Parallèlement, le processus d’inspection a été entièrement numérisé. Les résultats d’inspection sont désormais documentés de manière systématique et font l’objet d’analyses statistiques. Les rebuts et écarts, qui n'étaient pas auparavant enregistrés, sont désormais transparents et traçables. Le contrôle qualité manuel n’est pas remplacé, mais soutenu de manière ciblée. Les employés sont déchargés, les processus d'inspection sont reproductibles, et la qualité est intégrée de manière mesurable dans le processus de production.
Une autre étape importante réside dans la possibilité de réentraîner l’intelligence artificielle de manière autonome. EVVA peut intégrer directement dans le système de nouvelles variantes de produits ainsi que de nouveaux défauts à détecter. Cela renforce la pérennité de la solution et permet de l’adapter à l’évolution des exigences sans modifier l’architecture fondamentale du système.
Perspectives
Les exigences en matière de contrôle qualité automatisé augmentent. Parallèlement, la prise de conscience de ce qui est possible grâce à une capture d'image coordonnée et à une évaluation basée sur l'IA croît. Si les applications standard sont aujourd’hui relativement simples à mettre en œuvre, ce projet démontre le potentiel considérable que recèle l’inspection de surfaces exigeantes. Il montre comment il est possible de contrôler de manière reproductible des composants complexes sur le plan visuel et critiques pour la sécurité, grâce à l'éclairage, à des caméras haute résolution et à l'IA.
Danube Dynamics Embedded Solutions GmbH
Danube Dynamics Embedded Solutions GmbH est une entreprise technologique basée à Linz (Autriche), spécialisée depuis 2020 dans les solutions intelligentes de systèmes embarqués pour l’industrie. L'entreprise développe des solutions sur mesure à la croisée entre le logiciel, l'IA et l'électronique, dans le but de promouvoir l'automatisation et la numérisation de manière efficace, sûre et tournée vers l'avenir grâce à l'« IA à la pointe de la technologie ». Aujourd'hui, Danube Dynamics compte plus de 30 clients à travers l'Europe et emploie une équipe de plus de 15 développeurs et ingénieurs hautement qualifiés.
EVVA Sicherheitstechnik GmbH
Depuis plus d’un siècle, EVVA incarne l’excellence technologique dans le développement et la fabrication de systèmes de contrôle d’accès mécaniques et électroniques. Ce qui a commencé en 1919 avec la création de l'« Erfindungs- Versuchs- Verwertungs-Anstalt » (EVVA) est aujourd'hui un élément central de la philosophie de l'entreprise : EVVA mène ses propres activités de recherche, assure elle-même le développement et la production, et conçoit des solutions d’accès mécatroniques innovantes. En tant qu'entreprise familiale, EVVA fait partie des entreprises les plus performantes au niveau international dans le secteur : Plus de 300 brevets ont été déposés ; des filiales dans dix marchés européens et des distributeurs mondiaux garantissent la présence internationale.
uEye XCP
Modèle utilisé : U3-36P0XCP Rev.1.2
Depuis plus de dix ans, elle rédige des communiqués de presse et des rapports d'application et conçoit des sujets d'entreprise ainsi que des communications techniques sur les produits avec une expertise appropriée. Grâce à son expérience dans la communication stratégique B2B, elle formule des messages précis et fournit des contenus fondés et techniquement fiables, en veillant toujours à l'authenticité et à la clarté.
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