Précision 3D en ligne
Contrôle en ligne efficace de composants pour l'industrie manufacturière
L'assurance qualité joue un rôle très important dans les entreprises manufacturières. C'est un instrument déterminant pour produire de l'efficacité et de la transparence. Dans l'usine du futur, une quantité toujours croissante de données est générée à cette fin. Des corrélations complexes peuvent ainsi être identifiées de plus en plus rapidement, des données de première qualité peuvent être obtenues et traitées afin, par exemple, d'éviter que les défauts identifiés se reproduisent dans le futur. Mais le développement dans l'usine 4.0 va aussi de paire avec une augmentation des exigences en matière de normes de qualité dans l'industrie manufacturière.
Application
L'entreprise de technologie néerlandaise senseIT est spécialisée dans le développement et la production de cellules de contrôle 3D entièrement automatisées qui peuvent être utilisées directement dans l'unité de production. Cela renforce l'autonomie et garantit d'énormes économies en temps et en coûts. Les composants les plus importants des cellules de contrôle en ligne : les caméras stéréo 3D Ensenso. Elles permettent, littéralement, de regarder à la loupe des composants extrêmement complexes, avec une précision maximale, et ce en moins de 30 secondes. Le système contrôle et valide l'intégrité de produits assemblés, dont la taille peut atteindre celle d'une boîte à chaussures, et il se révèle exceptionnellement précis dans la détection des défauts : le logiciel signale des écarts de l'ordre d'un dixième de millimètre. Cela concerne tous les types de défauts qui peuvent survenir pendant la production oui le transport : pièces cassées ou manquantes, déformations, copeaux, cavités ou bavures excessives.
Anouar Manders est ingénieur logiciel chez senseIT : « Pendant le développement de la cellule de contrôle 3D val-IT Flex, explique-t-il, nous avons transposé les avantages de la métrologie 3D de manière optimale. Nous avons mis en œuvre trois caméras stéréo 3D Ensenso à cet effet. Grâce à la technologie 3D d'Ensenso, nous sommes en mesure de détecter des écarts de l'ordre d'un dixième de millimètre. C'est mieux que ce que l'œil humain peut faire. »
La cellule val-IT Flex est constituée d'un plateau tournant et de trois caméras 3D Ensenso N35. Le composant à contrôler est placé sur le plateau tournant, qui mesure 440 mm de diamètre et 240 mm de haut, et enregistré de tous les côtés. Pendant une rotation complète à 360° pré-programmée, les caméras génèrent un nuage de points haute résolution du composant. L'objet est capturé avec des temps d'intégration différents afin de répondre à la variance des propriétés du composant.
« Grâce à la technologie 3D d'Ensenso, nous sommes en mesure de détecter des écarts de l'ordre d'un dixième de millimètre. C'est mieux que ce que l'œil humain peut faire. »
Les caméras 3D Ensenso fonctionnent selon le principe de la vision spatiale (stéréovision), qui imite la vision humaine. Chaque Ensenso contient deux caméras 2D IDS permettant de visionner la scène depuis des positions différentes. Même si le contenu des images des deux caméras semble identique, il existe des différences au niveau de la position des objets observés. Des algorithmes de correspondance spéciaux comparent les deux images, recherchent les points identiques et visualisent tous les déplacements de points dans une carte de disparité. Celle-ci sert ensuite au calcul des données de profondeur pour le nuage de points résultant.
Le projecteur très lumineux des caméras Ensenso permet de s'assurer que le composant à contrôler est capturé avec une précision, une vitesse et une fiabilité maximales. Grâce à une projection de texture, il est possible d'obtenir des images fortement contrastées des objets lisses ou réfléchissants ou des objets avec des structures fragiles, même par faible luminosité, ce qui améliore la précision pendant la mise en correspondance.
La technologie FlexView intégrée permet également d'effectuer des déplacements minimaux de la texture projetée sur la surface d'objet du composant, en fonction desquels les textures auxiliaires varient. Pour décaler la texture sur l'objet, on utilise un élément piézoélectrique qui déplace le masque de motif dans le rayon lumineux. La combinaison de plusieurs images de la même scène, prises avec des structures différentes, augmente le nombre de pixels. Il en résulte une résolution plus élevée. Tous les points trouvés sont combinés pour former une représentation 3D complète, haute résolution, sous forme d'un nuage de points du composant.
À l'intérieur de la cellule de contrôle val-IT Flex, ce dernier est alors comparé à un modèle de référence CAD et à des projections du produit. Pour l'acquisition et le traitement du nuage de points, senseIT utilise des algorithmes de vision machine 3D de la bibliothèque de traitement d'image HALCON de MVTec. Par ailleurs, la société a développé des algorithmes de mesure et de traitement spécifiques, et les a intégrés à HALCON via des packs d'extension. L'accélération matérielle garantit un temps de traitement total inférieur à 30 secondes.
Enfin, toutes les données du composant enregistré avec des écarts possibles sont affichées sur une interface utilisateur conviviale. Les écarts peuvent, par exemple, être affichés par lot, référence article ou période. Il est possible de voir rapidement et facilement si les composants analysés comportent des défauts répétés et quels défauts se sont produits pendant la production ou le transport, par exemple. L'utilisateur peut ainsi réagir rapidement et réajuster le processus de fabrication ou de transport.
Toutes les informations sur les pièces validées individuellement sont stockées dans une vaste base de données. De la sorte, le val-IT Flex est capable d'effectuer des analyses statistiques qui fournissent des informations sur les défauts récurrents dans le processus de fabrication. Les résultats de l'analyse sont présentés clairement sur un portail en ligne sécurisé. La présentation en temps réel des informations sur les défauts détectés réduit le temps de réponse et améliore la qualité de la livraison dans le processus suivant. Les informations sur ces défauts répétitifs permettent d'optimiser l'ensemble du processus de fabrication. Les coûts liés à la qualité, les coûts de main-d'œuvre ou les pénalités pour le non-respect de ces normes de qualité sont considérablement réduits. En outre, l'utilisateur peut piloter lui-même, facilement et intuitivement, le processus d'apprentissage par le système des composants nouveaux ou modifiés, et paramétrer les tolérances. Cela réduit les temps de transition entre les produits au minimum et permet une utilisation efficace du système. Le retour sur investissement est réalisé en quelques années.
Gains de temps et productivité renforcée grâce à des tests en ligne entièrement automatisés
Autre avantage : le processus d'analyse et de validation est entièrement automatisé et ne nécessite aucune intervention humaine. Cela élimine les erreurs d'interprétation humaine causées par la fatigue et la distraction. Le contrôle en ligne entièrement automatisé permet d'économiser du temps en augmentant la vitesse de mesure et de renforcer la productivité en détectant les pièces défectueuses à un stade précoce. Le processus de fabrication peut être modifié suffisamment tôt pour empêcher les défauts. Cela est particulièrement important dans la production de grandes quantités de produits. Les cellules de contrôle en ligne senseIT effectuent un diagnostic à l'aide de la technologie de vision 3D d'Ensenso et du logiciel HALCON de MVTec directement sur le terrain, en limitant l'encombrement et dans les plus brefs délais.
Ensenso N35. La vision 3D rapide et précise.
Les modèles Ensenso N35 sont particulièrement adaptés pour la détection 3D des objets stationnaires et pour les distances de travail jusqu'à 3 000 mm ; ils sont disponibles avec des focales de 6 à 16 mm. Les caméras sont pré-étalonnées et fournies avec une interface HALCON MVTec et une API orientée objet (C++, C#/ .NET). La numérisation haute précision avec les caméras 3D d'Ensenso et le traitement d'image ultérieur pour la vérification des objets peut améliorer considérablement la qualité des objets produits pour les étapes suivantes du traitement.
Conclusion
La technologie Ensenso (stéréovision) offre des possibilités inédites pour le traitement en ligne en termes de rapidité et de précision. Une telle optimisation du processus d'assurance qualité contribue à réduire considérablement les coûts de la qualité dans l'usine du futur : l'assurance qualité 4.0 est synonyme d'automatisation intelligente avec SenseIT et les caméras stéréo 3D Ensenso.
Ensenso N35 en un coup d'œil. 3D-Vision rapide et précis.
- Interface GigE – utilisation universelle et flexible
- Boîtier en aluminium compact et robuste
- IP65/67
- Capteurs CMOS à obturateur global et projecteur de motifs, LES 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
SenseIT
L'entreprise de technologie néerlandaise senseIT est spécialisée dans le développement et la production de cellules de contrôle 3D entièrement automatisées. Les systèmes réalisent des contrôles qualité et/ou mesures tridimensionnels en ligne sur le lieu de travail.
