Systèmes de Vision
KEYENCE développe en continu des technologies de système de vision exclusives et avancées. Nous proposons une grande diversité de produits pour résoudre la multitude de problèmes rencontrés chaque jour sur les sites de fabrication. Parmi nos références, des caméras intelligentes tout-en-un et des contrôleurs haute vitesse, diverses caméras matricielles et linéaires exploitant notre technologie exclusive et des caméras 3D. De plus, nos outils de contrôle basés sur règles et sur IA peuvent être combinés pour s’adapter à toute situation. KEYENCE vous offre tous les équipements requis pour concevoir votre système de vision, objectifs et filtres compris. Cerise sur le gâteau, notre gamme d’éclairages garantit la création de l’image optimale.
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Produits : Systèmes de Vision
La Série VS-G est le nouveau standard des systèmes de vision personnalisables, répondant aux besoins des utilisateurs modernes qui souhaitent améliorer la traçabilité, introduire l'IA et éviter les réglages dépendant de l'opérateur. Elle est livrée en standard avec un stockage dédié, permettant une traçabilité complète avec un seul contrôleur. Le processeur ultra-rapide doté d'un moteur IA à 32 cœurs accélère considérablement le traitement et prend en charge l'inspection d'images basée sur l'IA directement sur le contrôleur. Le réglage par IA, qui optimise les paramètres en sélectionnant simplement l'image cible grâce à des opérations intuitives, réduit également le temps d'ajustement. Ce système ne se contente pas d'effectuer des inspections, il offre également une solution d'inspection d'images idéale qui prend en compte les besoins opérationnels à long terme.
La Série VS propose des systèmes de vision industrielle qui solutionnent rapidement une grande variété d’applications sur site de fabrication, des contrôles les plus simples aux plus avancés, basés sur programmes. Concevez rapidement le système de vision idéal grâce à la toute première fonction de création d’image optimale en un clic, via logiciel et fonction zoom optique, la configuration rapide des programmes via logiciel et la large gamme d’outils de contrôle basés sur IA et sur règles.
Système de vision industrielle haute performance, convivial et facile d’utilisation.
Système de vision industrielle haute performance, flexible, compatible caméras 3D et linéaires.
Le modèle XT est un système de vision 2D et 3D haute précision qui permet d’exécuter des contrôles avancés directement sur la ligne. Il comporte 2 références de caméras offrant un champ de vision maximal de 60 x 60 mm pour répondre aux besoins de contrôle et de mesure d’une grande variété d’industries. Grâce à son capteur d’image affichant plus de 9 mégapixels et à son objectif télécentrique de grand diamètre, l’XT garantit une répétabilité de 0,5-1 µm avec une précision de +/- 10-20 µm. Ces images haute qualité sont capturées en seulement 0,6 seconde. Parallèlement à l’acquisition de données d’image 3D précises, un éclairage RVB est appliqué pour capturer une image 2D couleur haute-fidélité, permettant un contrôle simultané des caractéristiques 2D.
Solution de dévracage, prenant en charge la dépose aléatoire et en piles, la plus simple et rapide à configurer de l’industrie.
Systèmes de vision pour les applications de préhension et de dépose, permettant une connexion directe, avec calibration vision/robot automatique compatible avec la majorité des robots disponibles sur le marché.
Caméras très haute vitesse pour le contrôle et l’analyse des défauts sur des pièces de grande taille, toiles continues et pièces de révolution.
Produits : Autres Accessoires
Les LED de couleur bleue sont maintenant disponibles. La force de ce modèle réside dans sa courte longueur d'onde qui s'exprime lors des mesures dimensionnelles de grande précision et d'autres applications exigeantes.
Différents produits tels qu'un modèle équipé d'un objectif haute résolution, faible distorsion et résistant aux vibrations sont disponibles pour chaque type d'inspection.
Un système de vision associe des caméras industrielles, des objectifs et un éclairage pour automatiser le contrôle visuel des produits manufacturés. Les systèmes de vision KEYENCE fonctionnent avec un contrôleur dédié, ce qui en fait les systèmes les plus rapides et les plus polyvalents du marché. Ils peuvent être utilisés dans un large éventail d'applications, telles que la détection de défauts, le contrôle d'assemblage, la lecture de caractères et de codes, ou encore le positionnement de robots industriels.
Principes et fonctionnement d'un système de vision
Les systèmes de vision peuvent être personnalisés pour répondre à des besoins d'application spécifiques ; chaque système se compose généralement d'une caméra, d'un éclairage et d'un contrôleur (unité de traitement d'image). Cette section présente les principes d'utilisation d'un système de vision pour le contrôle, de la capture de l'image jusqu'à la sortie des résultats.
1. Capture d'image
Pour capturer une image, la lumière éclaire la cible, puis est renvoyée à travers un objectif vers le capteur d'image de la caméra. Les données d'image ainsi recueillies sont ensuite transmises au contrôleur de vision pour le traitement d'image et le jugement.
2. Prétraitement
Les opérations de prétraitement suppriment les éléments indésirables ou le bruit tout en accentuant les caractéristiques recherchées dans les données d'image, avant l'analyse de ces images. Ces opérations sont adaptées au contrôle concerné ; on peut citer par exemple le filtrage d'image ou l'extraction de couleur.
3. Traitement de mesure
Une fois l'image prétraitée, il est possible d'effectuer des contrôles tels que la mesure, le positionnement, le comptage, la lecture OCR/codes, ou la détection de défauts.
4. Tri / Sortie
Les données d'image traitées permettent d'effectuer un jugement OK/NG, d'enregistrer les résultats de mesure ou de classer les pièces. Les images comme les données peuvent être exportées, et une communication avec d'autres équipements peut être établie.
Le contrôle visuel permet de répondre à des applications variées, dans de nombreux secteurs industriels. Les systèmes de vision KEYENCE offrent des interfaces simples d'utilisation et des résultats performants, grâce à un logiciel intuitif et un matériel personnalisable. Le bon choix des caméras, de l'éclairage et des contrôleurs est essentiel pour adapter et optimiser les contrôles en ligne. Chaque contrôle est en outre personnalisé selon l'application, afin de garantir le respect des critères requis.
Outre l'identification de pièces, la détection de défauts et la vérification, les systèmes de vision répondent également au besoin croissant de robotique guidée par vision. Les systèmes de vision KEYENCE sont conçus pour se connecter directement à toutes les grandes marques de contrôleurs robot. Les programmes robot fournis pour chaque fabricant évitent à l'utilisateur final une programmation robot complexe. Les marques prises en charge incluent FANUC, Yaskawa, ABB, KUKA, Denso, Epson, Kawasaki, Mitsubishi, Staubli, Yamaha, Universal Robots, entre autres.
Avantages Systèmes de Vision
L'adoption d'un système de vision permet de réaliser automatiquement un contrôle en ligne à 100 % pour des éléments qui nécessiteraient sinon un contrôle manuel. Aucun coût supplémentaire n'est nécessaire une fois le système de vision installé, et les écarts de jugement entre opérateurs sont éliminés.
Les progrès de la technologie des systèmes de vision ont permis de démocratiser les contrôles en ligne automatisés et avancés, quel que soit le niveau de l'utilisateur. Il est désormais possible de contrôler 100 % des produits sur des lignes de fabrication à grande vitesse, afin d'identifier les pièces défectueuses avant tout traitement supplémentaire ou leur mise en circulation. Des contrôles similaires réalisés manuellement par des opérateurs seraient plus lents et moins fiables.
Grâce aux caméras haute vitesse et aux processeurs d'image, plusieurs images peuvent être capturées sous différentes conditions d'éclairage, suffisamment rapidement pour un contrôle en ligne à 100 %. Cela permet de réaliser plusieurs contrôles simultanément, en utilisant un éclairage variable pour extraire des caractéristiques ou défauts complexes ou à faible contraste.
Avec les systèmes de vision classiques, les micro-rayures et taches sur des surfaces métalliques brillantes ne sont parfois visibles que sous certaines conditions d'éclairage, ce qui complique souvent la lecture de caractères et de codes-barres. Pour résoudre ce problème courant, KEYENCE a développé la technologie LumiTrax™ Specular Reflection, qui combine automatiquement plusieurs conditions d'éclairage grâce à un matériel avancé, afin d'extraire chaque caractéristique et défaut grâce à l'imagerie par balayage linéaire.
L'utilisation d'un système de vision comme « yeux » d'un robot industriel permet d'améliorer sensiblement la précision et l'efficacité des opérations de préhension avancées. Le système de vision détecte la position du produit dans le repère du robot, et transmet directement ces mesures au contrôleur du robot pour un ajustement dynamique.
Avec les robots industriels classiques, les opérateurs doivent indiquer manuellement les coordonnées à l'aide d'une console de programmation, une opération chronophage et dont la précision peut varier d'un opérateur à l'autre. Les systèmes de vision KEYENCE peuvent communiquer directement avec de nombreux fabricants de robots, permettant une connexion simple et une programmation efficace du robot. Cette connexion automatise les tâches fastidieuses de calibration et de calcul, ce qui stabilise les contrôles et réduit le temps nécessaire à l'intégration.
Études de cas des systèmes de vision
Études de cas dans le secteur automobile
Dans le secteur automobile, même un défaut minime peut entraîner un accident grave. Pour limiter ce risque, des exigences de contrôle strictes garantissent des normes rigoureuses de qualité et de sécurité. Les systèmes de vision permettent de respecter les spécifications qualité, d'augmenter l'efficacité, de réduire les coûts, d'améliorer la précision et d'assurer la traçabilité des contrôles de composants. Exemples d'applications :
- Détection de présence : agents d'étanchéité sur les calculateurs (ECU), contrôle d'assemblage de fusibles
- Contrôles d'aspect : FAP, joint d'étanchéité, soupape moteur, revêtement de piston, engrenages de différentiel
- Contrôles de mesure/alignement : positionnement de batterie, bornes de connecteur pliées, dimensions de bougies d'allumage, collecte de données de position pour la préhension robotisée
Études de cas dans les secteurs agroalimentaire et médical
Dans ces secteurs, les normes de contrôle sont régulièrement renforcées, et la traçabilité est indispensable pour garantir la sécurité. Un système de vision permet d'automatiser les contrôles et de stocker facilement les images et résultats. Exemples d'applications :
- Détection de présence : vérification du nombre de caisses, présence de plusieurs composants tels que des pailles collées sur des briques de boisson
- Contrôles d'aspect : reconnaissance de caractères (OCR) pour les codes de lot, absence de défauts de formage sur les barquettes alimentaires, films rétractables, plaquettes thermoformées et canettes
- Contrôles de mesure/alignement : positionnement d'étiquettes, largeur et position de scellage, dimensions d'aiguilles, collecte de données de position pour la préhension robotisée
Études de cas dans le secteur des composants électroniques
À mesure que les appareils électroniques (smartphones, consoles de jeu, ordinateurs) deviennent plus compacts et plus fins, leurs semi-conducteurs et autres composants doivent être encore plus compacts et précis. Les systèmes de vision KEYENCE améliorent la précision de contrôle pour répondre à ces besoins. Les systèmes de vision 3D apportent en outre une stabilité optimale pour identifier les variations de hauteur malgré un faible contraste. Exemples d'applications :
- Détection de présence : broches, connecteurs, soudure
- Contrôles d'aspect : oscillateurs à quartz, moulages de circuits intégrés, LED
- Contrôles de mesure/alignement : coplanéité des broches de connecteur, orientation des plateaux, gauchissement de circuits imprimés, hauteur des bornes
Études de cas dans les secteurs de la plasturgie et de l'emballage
Les systèmes de vision sont utilisés dans le moulage et la plasturgie pour automatiser les contrôles et éviter la mise en circulation de produits défectueux. Ces contrôles détectent tout incident dans des processus tels que le moulage par injection, le formage plastique, le laminage ou l'étiquetage. Exemples d'applications :
- Détection de présence : revêtements en résine, présence de bouchon, étiquetage correct
- Contrôles d'aspect : surface intérieure des contenants, bavures de produit, rayures/éclats sur la résine, particules étrangères, trous d'épingle
- Contrôles de mesure/alignement : désalignement du centre d'un joint, désalignement d'étiquette, dimensions d'ouverture de bouteille
Les systèmes de vision s'appuient sur une combinaison de caméras et de logiciels pour contrôler automatiquement les objets. Le système utilise une ou plusieurs caméras haute résolution pour capturer en temps réel les images et données de l'objet contrôlé. Cette capture d'image est par ailleurs extrêmement précise, offrant à ces systèmes des niveaux de précision de l'ordre du micron.
Une fois les images et autres données capturées et collectées, elles sont transmises à une unité de calcul pour être traitées par des solutions logicielles dédiées. Cela peut impliquer des techniques telles que le filtrage, la détection de contours, la reconnaissance de motifs, voire l'analyse de couleur, afin d'identifier différentes propriétés de l'objet observé et de répondre aux exigences de contrôle. Une fois l'image traitée, le logiciel de traitement extrait les informations pertinentes, telles que des mesures, la présence ou l'absence de différents composants, des défauts, etc. Ces indicateurs sont ensuite comparés à des normes ou critères prédéfinis, ce qui conduit à une prise de décision fondée sur le résultat de cette comparaison.
Cette prise de décision peut être aussi simple qu'un résultat OK/NG, ou aussi complexe que la localisation précise d'un défaut donné. Les systèmes de contrôle par vision peuvent également être programmés pour alerter l'opérateur, déclencher des actions automatisées, ou collecter des données pour l'assurance qualité. L'un des grands atouts de ces systèmes est qu'ils sont entièrement personnalisables, et qu'ils recourent souvent au machine learning pour s'adapter à de nouveaux cas et gagner en efficacité.
Les fonctionnalités les plus avancées des solutions de vision dépendent en grande partie des applications auxquelles ces systèmes sont destinés. De manière générale, l'intégrabilité entre les systèmes de vision et le reste des équipements automatisés constitue sans doute la fonctionnalité la plus avancée des solutions de vision.
Il en va de même pour les technologies de connectivité sans fil, en particulier les options de connectivité 5G, qui permettent de transférer rapidement de grands volumes de données et ainsi d'accélérer la prise de décision par le machine learning ou l'intelligence artificielle du système. À propos de l'IA, ces technologies ont révolutionné de nombreux secteurs, et les systèmes de vision n'y font pas exception. Les avancées en matière d'IA permettent à la technologie des systèmes de vision de mieux interpréter les données et de résoudre des applications complexes.
Ces systèmes peuvent être utilisés pour le contrôle de couleur et de type de produit, les applications de mesure, la reconnaissance de caractères, la détection de défauts, et bien plus encore.
Ces systèmes peuvent ainsi être utilisés pour :
- Contrôle de différence de couleur sur câble connecteur
- Différenciation avant/arrière de pièces métalliques embouties
- Différenciation du type de produit sur des injecteurs
- Détection de présence de ruban d'étanchéité
- Détection de rainure d'identification dans les processus d'assemblage d'engrenages
- Contrôle de revêtement sur calculateur (ECU)
- Contrôle de placage de grille de connexion (lead frame)
- Contrôle de présence de sachets d'assaisonnement
- Détection de présence lors du vissage
- Confirmation de montage de pièce
- Détection de présence de colle thermofusible
- Détection de pièces moulées résiduelles
- Détection de jonc d'arrêt (retaining ring)
- Comptage de bouteilles en caisse
- Différenciation du type de produit / identification 2D de boîtiers de circuits intégrés
- Comptage de puces
- Contrôle de diverses pièces dans un plateau
- Contrôle d'aspect de soudure sur circuit imprimé
- Contrôle d'assemblage de transmission et de mastic d'étanchéité
- Mesure de planéité de barre omnibus (busbar)
- Contrôle de boîtier de connecteur et de broches
- Contrôle de soudure de la surface supérieure de la plaque d'étanchéité de batterie lithium-ion
- Contrôle d'assemblage de convertisseur de couple
- Contrôle de soudure de circuit imprimé de calculateur (ECU)
- Alignement pour le montage de module caméra
- Alignement laser de circuit imprimé électronique
- Alignement de wafer
- Alignement des couches de stratification de batterie
- Contrôle de revêtement d'étanchéité de calculateur (ECU)
- Contrôle de composants électroniques
- Contrôle d'aspect de la surface imprimée de batteries
- Contrôle d'aspect d'engrenages de différentiel
- Contrôle d'aspect de feuille de caoutchouc noir
- Détection de particules étrangères dans de la gelée après remplissage
- Contrôle de bavures sur joint torique
- Contrôle d'aspect de boîtier de batterie
- Contrôle d'aspect de bobine enroulée
Lors de l'utilisation d'un système de vision, le matériel est sélectionné en fonction des spécifications de l'application et des détails de contrôle souhaités. Cette section explique comment choisir la meilleure caméra, le meilleur objectif, l'éclairage, le contrôleur et tout autre accessoire nécessaire.
Choisir une caméra
Les caméras matricielles se répartissent en quatre grandes catégories : les modèles haute résolution, les modèles haute vitesse, les modèles standards et les modèles compacts. Chaque modèle est disponible en version couleur ou monochrome. Le choix de la caméra dépend de l'application, comme détaillé ci-dessous.
(1) Déterminer le nombre de pixels nécessaire pour répondre aux exigences de précision.
(2) Choisir la vitesse de transfert en fonction des besoins de l'application.
(3) Choisir la taille de la caméra selon l'espace d'installation disponible.
(4) Choisir une caméra couleur ou monochrome selon le type de contrôle requis.
Contrôles avancés : caméras à balayage linéaire et caméras 3D
KEYENCE propose également d'autres solutions de caméras, notamment des caméras à balayage linéaire capables de détecter des défauts subtils ou minimes, ainsi que des caméras à capacité 3D permettant un contrôle 2D et 3D simultané sur un seul système de vision.
Choisir un objectif
Le choix de l'objectif adapté à un système de vision dépend de plusieurs facteurs. Le champ de vision (FOV) et la distance de travail (WD) du contrôle déterminent la distance focale d'objectif adaptée à la capture d'image. La profondeur de champ (plage de mise au point) et le contraste sont d'autres critères importants à prendre en compte lors du choix d'un objectif. La procédure générale de sélection est présentée ci-dessous.
(1) Déterminer la distance focale en fonction de la taille de capture d'image (FOV) et de la distance d'installation requise (WD).
(2) Déterminer la profondeur de champ nécessaire selon la hauteur et la forme de la cible : les cibles présentant des surfaces et caractéristiques de hauteur variable nécessitent une profondeur de champ plus importante ; celle-ci augmente avec la distance de travail, diminue avec la distance focale, et augmente lorsque l'ouverture se réduit.
(3) Choisir un objectif haute résolution ou standard selon la précision de contrôle requise et le contraste de la cible.
Choisir l'éclairage
La direction, la couleur et le type d'éclairage sont déterminés par une combinaison des caractéristiques de la cible, des besoins de contrôle et de l'environnement. Le processus général de sélection de l'éclairage est présenté ci-dessous :
(1) Choisir la direction de l'éclairage : selon le matériau et la forme de la cible ainsi que l'objectif du contrôle, choisir l'un des types d'éclairage suivants : réflexion spéculaire, réflexion diffuse, ou transmission.
(2) Choisir la forme et la taille de l'éclairage : pour la réflexion spéculaire, opter pour un éclairage coaxial, annulaire ou en barrette ; pour la réflexion diffuse, opter pour un éclairage rasant, annulaire ou en barrette ; pour la transmission, opter pour un éclairage de surface ou annulaire.
(3) Choisir la couleur (longueur d'onde) de l'éclairage : pour les contrôles avec caméra couleur, un éclairage blanc est standard ; pour les contrôles avec caméra monochrome, un éclairage coloré permet d'améliorer le contraste de l'image en exploitant des couleurs et longueurs d'onde complémentaires.
Contrôles avancés : unités d'éclairage multifonctions haute performance
Le recours à de nouveaux algorithmes de contrôle associés à une unité d'éclairage multifonction haute performance, capable de projeter la lumière dans plusieurs directions, à plusieurs longueurs d'onde et selon différents motifs, permet de résoudre de nombreux problèmes rencontrés avec les éclairages classiques à fonction unique. Un éclairage avancé permet de répondre à des exigences de contrôle complexes telles que la suppression des reflets, l'extraction des seules irrégularités sur un fond à motifs, la différenciation de nuances de couleur subtiles, les contrôles 3D, ou encore une performance efficace sur plusieurs éléments de contrôle simultanément.
Foire aux questions concernant Systèmes de Vision
Une caméra couleur est généralement préférée pour les contrôles portant sur les variations ou irrégularités de couleur. Chaque pixel d'une image couleur contient une information RVB, soit trois fois plus de données qu'un pixel monochrome. Cette quantité de données supérieure par pixel facilite l'extraction et la différenciation.
Les caméras monochromes sont privilégiées pour les contrôles de type dimensionnel, qui nécessitent une extraction de contours précise. Elles sont également souvent associées à un éclairage coloré pour faciliter le contrôle, par exemple pour atténuer l'effet de la lumière ambiante, provoquer la fluorescence d'un matériau traité aux UV, ou accentuer les rayures de surface.
Traditionnellement, un éclairage coloré est associé à une caméra monochrome, la couleur (longueur d'onde) de la lumière variant selon le contrôle recherché. Des couleurs proches de celle de la cible, ou complémentaires à celle-ci, permettent de manipuler et de stabiliser l'image de façon stratégique. Pour différencier de subtiles variations des caractéristiques de surface et stabiliser davantage les contrôles, une méthode d'éclairage intelligente appelée Multi-Spectrum utilise huit couleurs de lumière différentes afin de recueillir davantage de données par pixel. Ces données issues de plusieurs longueurs d'onde créent un contraste accru entre des couleurs proches, permettant d'afficher une image en couleurs réelles à l'écran, même avec une caméra monochrome.
Oui, tout à fait ! KEYENCE propose une caméra 3D, la XT, équipée d'un objectif télécentrique de grand diamètre garantissant une image sans distorsion sur l'intégralité du champ de vision. Son éclairage à projection de motif à quatre directions permet à la XT de recueillir des données 3D de géométries complexes sans zone morte. Grâce à son capteur d'image de grande taille ainsi qu'à sa pré-calibration et sa mise à l'échelle, ce système garantit une précision pouvant atteindre +/- 10 μm.
Les systèmes de vision KEYENCE permettent de réaliser des contrôles d'aspect sur une grande variété de surfaces cibles. Des algorithmes de contrôle sophistiqués, tels que l'outil de détection de défauts, identifient les variations localisées de contraste pour repérer rayures et taches. Comme le contrôle se concentre sur des variations localisées, les influences extérieures telles que la lumière ambiante ne perturbent pas le contrôle. Outre des outils de contrôle robustes, 24 filtres d'amélioration d'image permettent de réduire les effets d'un éclairage inégal, d'une surface rugueuse ou de variations entre produits. Deux filtres méritent particulièrement d'être mentionnés : l'extraction de défauts de rayure, qui accentue les défauts linéaires sur les cibles rugueuses, et la correction d'ombrage, qui accentue les variations de contraste marquées tout en éliminant les variations progressives.
La détection stable des bavures et éclats repose sur la précision de l'extraction des contours. Les systèmes de vision KEYENCE intègrent des outils de détection de défauts de profil, qui extraient avec précision des lignes, cercles, ovales et courbes libres afin de repérer toute section s'écartant trop de la forme attendue. L'utilisateur peut définir des seuils pour contrôler la taille et la sévérité des défauts pris en compte.
Tous les systèmes de vision KEYENCE intègrent un large éventail d'outils de mesure et de dimension, qui simplifient considérablement la recherche d'intersections, de points médians et de distances. Il suffit par exemple de cliquer n'importe où le long d'un contour pour extraire automatiquement cette ligne, ou de se référer aux résultats de ligne d'un outil déjà configuré. Cette interface intuitive permet aux utilisateurs de créer facilement des configurations de contrôle complexes en combinant plusieurs mesures et dimensions.
Les systèmes de vision sont utilisés pour de nombreuses applications, notamment le contrôle qualité et l'inspection en milieu industriel, le guidage automatisé en robotique, et même la vidéosurveillance.
Ils exploitent des technologies avancées telles que des algorithmes de traitement d'image et l'intelligence artificielle pour identifier et analyser avec précision des images ou des objets. Grâce à leur rapidité et leur précision, les systèmes de vision sont devenus un outil essentiel dans de nombreux secteurs, apportant des solutions fiables et efficaces à une grande variété de tâches.
