Qu’est-ce qu’une caméra de vision industrielle ?
Une caméra de vision industrielle fait partie intégrante du système de traitement d’images 2D. Sa fonction principale est d’enregistrer des images qui sont ensuite traitées par une combinaison de composants matériels et logiciels. Les informations obtenues sont traitées pour différentes applications.
Un exemple typique d’application de traitement d’images dans un système de fabrication est le contrôle qualité, le contrôle de présence et le contrôle d’exhaustivité. Il s’agit d’analyser une caractéristique spécifique d’une pièce produite sur une ligne de fabrication. Il est ainsi possible de vérifier si la pièce répond aux critères de qualité ou si elle doit être rejetée, le cas échéant.
Variantes de caméras des systèmes de traitement d’images 2D
Caméras linéaires h4>
Les caméras linéaires sont principalement utilisées dans le cadre de processus d’inspection en continu. Elles sont particulièrement adaptées pour les applications impliquant des déplacements d’objets sur des convoyeurs ou le traitement de matériaux sans fin. Contrairement aux caméras matricielles, les caméras linéaires ne capturent pas l’image en une seule fois, mais ligne par ligne. Pour obtenir une image complète, l’objet doit se déplacer dans le champ de vision de la caméra pendant l’enregistrement. Le logiciel assemble ensuite les différentes lignes pour former une image globale. Pour de telles applications, ces caméras sont nettement plus rapides que les modèles 2D classiques. Elles conviennent donc particulièrement pour les applications à grande vitesse.
Leurs performances sont souvent supérieures à celles des caméras 2D, notamment pour les processus en fonctionnement continu. La qualité de l’image dépend essentiellement de facteurs tels que le déplacement régulier de l’objet, le moment de l’enregistrement, la résolution des lignes et le temps d’exposition. Parmi les exemples d’application types figurent le contrôle qualité de matériaux textiles, du papier, de tissus et d’autres matériaux en bande qui nécessitent une capture d’images précise et sans faille.
Caméras linéaires h4>
Contrairement à la caméra linéaire, qui capture une image ligne par ligne, la caméra matricielle utilise un capteur qui saisit l’image en intégralité en une seule fois. Elle est ainsi capable de produire une image bidimensionnelle complète en une seule prise de vue.
Les caméras matricielles sont largement utilisées pour toutes les applications nécessitant une imagerie instantanée et complète, par exemple pour le contrôle qualité industriel, l’imagerie médicale, les systèmes de surveillance et de nombreux autres domaines requérent une précision élevée et un traitement rapide des images. Elles sont particulièrement adaptées aux objets fixes, car aucun mouvement relatif n’est nécessaire entre la caméra et l’objet.
L’avantage est l’enregistrement précis d’images 2D détaillées et en haute résolution. Les caméras matricielles sont particulièrement utilisées pour les applications nécessitant une qualité d’image très élevée.
Distinction des caméras matricielles : les caméras de vision industrielle et les Smart Caméras
Caméras de vision industrielle h3>
L’évaluation des images est réalisée soit via le contrôleur de vision industrielle et le logiciel de traitement d’images, soit à l’aide d’un logiciel tiers en tant que solution autonome (standalone)
Il est possible de connecter plusieurs caméras sur un seul contrôleur de vision industrielle
Les temps de processus sont plus rapides grâce à la puissance de calcul élevée du contrôleur de vision industrielle
Convient aux tâches d’inspection à très haute résolution
Format compact de la caméra
Smart Cameras h3>
L’enregistrement et l’évaluation des images s’effectuent directement dans la Smart Camera via le logiciel de traitement d’images
Les résultats sont transmis via des interfaces de communication intégrées telles que Profinet, TCP, etc.
Technique d’éclairage intégrée en option
- Pas besoin de contrôleur supplémentaire
La sélection de la caméra commence par la puce de traitement d’images
Qu’est-ce qu’une puce de traitement d’images ?
Caméra monochrome ou couleur ? Quand utiliser quoi ?
Image réelle
Capture d’images avec une caméra monochrome
Une caméra monochrome est capable de distinguer les valeurs de gris.
Capture d’images avec une caméra couleur
Une caméra couleur est capable de différencier les valeurs de couleur des objets.
Fonctionnement des capteurs CMOS avec Global ou Rolling Shutter
Pour les capteurs d’images CMOS, il existe deux procédés d’exposition qui contrôlent la manière dont une image est captée et chargée. Ces procédés déterminent le temps d’exposition et, donc, la quantité de lumière qui est émise sous forme de valeur convertie en électrons dans le capteur de la caméra. On fait la distinction entre Global Shutter et Rolling Shutter :
Global Shutter h3>
| Exposition de toute la surface de l’image à la fois |
| Pour les applications statiques et dynamiques |
| Pas de distorsion de l’image pour les objets en mouvement |
Rolling Shutter h3>
| L’exposition des lignes est temporisée |
| Pour les applications statiques |
| Distorsion de l’image en cas de mouvements rapides de l’objet (effet « Rolling Shutter ») |
| Capture d’images fixes |
L’effet Rolling Shutter h4>
Dans le traitement d’images industriel, on distingue les caméras monochromes et les caméras couleur. Les caméras monochromes détectent les niveaux de gris et se concentrent sur les différences de luminosité de l’image. Elles sont ainsi particulièrement adaptées aux applications nécessitant des contrastes et des détails fins, comme l’inspection de surfaces ou la mesure d’objets.
Une caméra couleur est capable de distinguer les objets les uns des autres et de l’arrière-plan. Les filtres de pixels rouge, vert et bleu permettent de capter un spectre de couleurs allant jusqu’à 16,7 millions de couleurs. Cela permet de détecter des objets de différentes couleurs qui ne pourraient pas être distingués avec des caméras monochromes.
Autres caractéristiques des capteurs
Les capteurs ou puces de traitement d’images se distinguent par de nombreuses caractéristiques, notamment la taille du capteur, la résolution, la taille de pixel, la fréquence d’image, la sensibilité à la lumière et la plage dynamique. Des capteurs de différentes tailles sont utilisés pour le traitement d’images industriel en fonction de la résolution. Les modèles plus grands offrent généralement des performances plus élevées, mais sont moins adaptés aux systèmes de caméras compacts et aux espaces exigus.
Compte tenu des progrès réalisés au niveau des processus de fabrication, qui minimisent les inconvénients des puces d’image plus petites, le marché tend vers des tailles de capteurs de plus en plus réduites. Plus la taille du capteur diminue, plus l’espace disponible pour les pixels individuels diminue. Plus un pixel est grand, plus il peut absorber de lumière, ce qui réduit les besoins en lumière supplémentaires de l’application.
Un rapport équilibré entre le nombre et la taille de pixels est donc essentiel pour une qualité d’image fiable, notamment pour les applications industrielles avec des temps d’exposition courts, par exemple les processus dynamiques rapides.
Dans la mesure où le traitement d’images exige souvent des temps d’exposition courts, par exemple dans les applications dynamiques rapides, il convient ici de veiller tout particulièrement à l’équilibre entre le nombre et la taille des pixels.
Résolution
Fréquence d’image
Temps d’exposition
La bonne résolution pour chaque application
| Résolution | Précision | Exemples |
|---|---|---|
| 1,6 MP | Applications ne nécessitant pas une résolution extrêmement élevée | Reconnaissance optique des caractères, contrôle de montage, contrôle de présence |
| 5 MP | Applications nécessitant un niveau de détail moyen | Inspection des emballages |
| 12 MP | Applications nécessitant une précision élevée | Inspection de pièces mécaniques fines |
| 24 MP | Applications nécessitant une résolution et une précision de détail très élevées | Contrôle des circuits imprimés à la recherche de composants défectueux |
Principaux composants des systèmes de traitement d’images 2D
L’interface des caméras de vision industrielle
Gigabit Ethernet (GigE)
Transfert rapide de grandes quantités de données d’image
Intégration facile grâce au protocole standard
- Possibilité d’utiliser plusieurs caméras sur un réseau
En outre, il est possible de raccorder la caméra de vision industrielle par câble via PoE (Power over Ethernet), ce qui permet à la fois l’alimentation électrique et la transmission de données via un seul port.
Possibilités d’utilisation des caméras de vision industrielle
Contrôle de la position
Positionnement robotique
Mesure des pièces
Contrôle qualité
Contrôle de présence
Surveillance des processus
Lecture de code
Solution fiable pour les applications multisectorielles
Industrie automobile h3>
Contrôle qualité des portes intérieures de voitures
Contrôle qualité des blocs-moteurs
Détection de position pour le vissage automatisé
Industrie électronique h3>
Contrôle de la position des platines
Contrôle de l’alignement des composants
Inspection des connecteurs et des câbles
Industrie de l’emballage h3>
Vérification de l’absence de dommages, de salissures ou d’étiquettes manquantes sur les emballages
Contrôle des étiquettes d’emballage
Contrôle de la durée de conservation minimale des bouteilles en PET
Industrie agroalimentaire h3>
Alignement de canettes de boissons
Contrôle des étiquettes sur les emballages
Inspection de bouchons fixés