La vision 3D dans le traitement d'image industriel
La vision 3D dans le traitement d'image industriel
Le développement des caméras 3D et de la technologie de traitement d'image 3D a permis d'ouvrir un large éventail de nouveaux domaines d'application. Ces caméras servent d'« yeux » aux machines et rendent possible une représentation spatiale 3D qui permet une prise de décision automatisée basée sur la position, la taille et l'orientation d'un objet. Pour cette raison, la technologie de vision 3D est devenue partie intégrante de nombreux processus industriels automatisés, par ex. dans le contrôle qualité, les lignes d'assemblage ou le prélèvement dans des bacs (bin picking).
Dans un entretien accordé à AZoNetwork, le docteur Martin Hennemann, d'IDS Imaging Development Systems GmbH, a abordé les applications potentielles du traitement d'image 3D et a présenté les caractéristiques, les avantages et les principaux développements de la série de caméras 3D Ensenso S.
Quelle influence le traitement d'image 3D a-t-il sur les processus industriels, notamment sur les technologies d'automatisation ?
Le traitement d'image 3D s'est imposé comme une technologie d'automatisation courante. En relation avec la robotique, il est utilisé dans le monde entier pour des tâches telles que le prélèvement automatisé de conteneurs, le pick-and-place, les processus d'assemblage ou, en logistique, pour la dépalettisation dans le cadre d'applications intralogistiques, par exemple, dans la manutention et le stockage des marchandises ou les livraisons. L'un des principaux avantages de la technologie de traitement d'image 3D réside dans le fait qu'elle permet de réduire encore davantage les interactions humaines dans les processus industriels. Par exemple, les robots sont souvent utilisés dans l'industrie pour automatiser des tâches complexes ou soulever des charges lourdes, opérations qui gagnent en souplesse avec la vision 3D.
En outre, il existe un nombre toujours plus important de robots spécialement conçus pour travailler aux côtés des humains ou pour leur apporter un autre type d'assistance. Il s'agit d'un domaine de recherche en pleine croissant et qui évolue rapidement. Un objectif clé consiste à doter les robots d'un « sens visuel » suffisant pour leur permettre d'adopter des comportements intelligents et de réagir de manière adaptative à leur environnement.
Quelle est la place des caméras 3D Ensenso dans le traitement d'image existant et quels avantages offrent-elles ?
La gamme de caméras 3D Ensenso comprend des caméras 3D à vision stéréo active et la série Ensenso S, plus récente, qui utilise la technologie 3D basée sur la lumière structurée. Ces caméras sont si flexibles qu'elles peuvent être adaptées à diverses applications et sont utilisées dans le monde entier, dans l'industrie et la recherche.
Pouvez-vous nous donner plus de détails sur le nouveau modèle Ensenso S et ses caractéristiques technologiques individuelles ?
L'Ensenso S est l'un des tout derniers modèles du portefeuille Ensenso et marque un nouveau point d'entrée dans l'imagerie 3D de précision, pour un prix inférieur à celui de ses homologues. Malgré ce coût réduit, la caméra 3D offre une conception et des options d'interface de qualité industrielle, ainsi qu'une technologie de capteur 3D moderne qui utilise la triangulation laser, une variante de la lumière structurée. Un motif de points laser est projeté sur la scène, par exemple, une palette chargée d'une pile de boîtes.
L'Ensenso S enregistre cette scène et consigne les positions des points laser en enregistrant les emplacements sur les boîtes où la lumière des points laser est renvoyée dans le système. A l'aide du logiciel Ensenso, ces informations sont ensuite traitées via un réseau de neurones artificiels qui identifie individuellement les points laser, leur attribue un identifiant, puis utilise le principe de triangulation pour obtenir des valeurs de distance pour chacun des points.
La caméra elle-même est dotée d'un boîtier industriel compact et robuste. Le boîtier de la caméra est classé IP65/67 ; il peut donc être utilisé en toute sécurité même dans des environnements difficiles. Des connecteurs de qualité industrielle tels qu'un port de données M12 GigE pour la transmission de données et un port M8 pour la connexion d'alimentation, de déclenchement ou de flash sont situés à l'arrière de l'appareil. Une gamme complète de fonctions est également proposée.
Quel type de données l'Ensenso S peut-elle collecter et comment ces données peuvent-elles être traitées sous une forme appropriée ?
L'Ensenso S est capable de fournir des nuages de points 3D détaillés et de haute qualité. La triangulation laser de la caméra fonctionne avec jusqu'à 85 000 points laser, a un champ de vision de 60° horizontalement x 50° verticalement et une distance de travail de 500 à 3 000 mm. L'éclairage laser autorise des temps d'exposition différents. Il est donc possible de capturer des objets en mouvement. En termes de vitesse, 20 nuages de points par seconde peuvent être générés avec une haute résolution constante à pleine puissance du projecteur.
La caméra fournit des données de haute qualité et à faible bruit pour identifier les détails jusqu'à une taille d'environ un centimètre. Contrairement à un certain nombre d'autres technologies, telles les caméras stéréo et les caméras Time-of-Flight (ToF) peu coûteuses, elle se caractérise aussi par un faible contenu en artefacts. Des nuages de points calibrés et des données intermédiaires complètes sont facilement disponibles via les interfaces de programmation flexibles, en fonction du logiciel de traitement préféré de l'utilisateur pour l'intégration d'applications.
Pouvez-vous nous donner quelques exemples d'utilisation de la caméra 3D Ensenso S ?
Il existe de nombreux scénarios d'application idéaux pour l'Ensenso S. Dans le domaine de l'automatisation logistique, la caméra convient parfaitement pour capturer des palettes et suivre le mouvement des marchandises dans et entre les zones très fréquentées telles que les entrepôts. Dans les applications de transport et de mouvements, l'Ensenso S peut détecter les objets qui bloquent le chemin des véhicules de transport. C'est également un choix optimal pour la manutention des colis. Par exemple, une caméra 3D peut être positionnée sur un tapis roulant avec des colis en mouvement et fournir des données 3D pour le suivi et l'analyse des colis.
Comme nous l'avons déjà indiqué, l'Ensenso S a été optimisée pour être utilisée en combinaison avec des robots dans des applications de dépalettisation ou des tâches de reconnaissance d'objets nécessitant la vérification, l'identification et le contrôle d'une zone spécifique des objets. La caméra 3D ouvre également de nouveaux domaines d'application, par exemple dans l'horticulture, où les robots peuvent surveiller et soigner les plantes, mesurer les fruits et les cueillir automatiquement au moment opportun, lorsqu'ils sont mûrs.
Le domaine de l'assistance automatisée, dans lequel des robots collaborent avec des humains, ou même les remplacent pour certaines tâches, connaît lui aussi un développement rapide. Par exemple, certains aliments peuvent être, sur demande, automatiquement sélectionnés dans le magasin et transportés. Dans des scénarios aussi complexes et exigeants, l'Ensenso S peut s'assurer que les situations « font sens » pour ces systèmes intelligents.
Quels sont les points clés et les principales caractéristiques que vous voudriez recommander à nos lecteurs concernant la série de caméras 3D Ensenso S ?
L'Ensenso S représente une nouvelle entrée dans l'imagerie 3D de précision pour un large éventail d'applications possibles. Cette nouvelle caméra 3D compacte est extrêmement polyvalente, abordable et permet d'intégrer la vision 3D dans des applications où elle était jusqu'à présent inenvisageable pour des raisons de coût. L'algorithme de triangulation laser fournit des nuages de points avec une géométrie 3D précise et un faible niveau d'artefacts, en particulier par rapport aux résultats que d'autres technologies 3D permettent obtenir.
Pour l'intégration, l'Ensenso S dispose d'un boîtier de qualité industrielle et de fonctions SDK robustes et complètes, ce qui fait de cette nouvelle caméra un produit avancé et très intéressant sur le marché.