Guide de l'inspection par vision
Élaboration d'un d'un programme efficace
notamment la photocopie ou l'enregistrement, et quel qu'en soit l'objet, est strictement interdite sans l'accord écrit préalable de Mettler-Toledo CI-Vision.
La présente documentation est fournie avec des droits limités.
Les informations contenues dans ce manuel ont pour but d'aider les producteurs à développer et mettre en œuvre un programme d'inspection par vision efficace.
Table des matières Page
Introduction 2
Présentation des programmes d'inspection par vision 4
Motifs d'un programme d'inspection par vision 6
Caractéristiques clés de conception 10
Fonctionnement de l'inspection par vision 14
Importance du suivi et de la manipulation des produits 22
Applications d'inspection par vision types pour l'emballage 28
Mise en œuvre d'un programme d'inspection par vision effi cace 42
Introduction
Pour tout produit, une image de marque forte constitue une ressource précieuse, mais ô combien vulnérable. Elle doit donc être protégée à tout prix. En effet, elle peut être facilement mise à mal par divers facteurs négatifs, tels que des réclamations de clients, des préoccupations relatives à la sécurité des produits et des rappels. Toutefois, avec sa capacité à contrôler l'ensemble des produits de la chaîne avec une haute exactitude, l'inspection par vision représente un solide rempart contre ces risques.
Néanmoins, le recours à l'équipement d'inspection par vision approprié ne peut à lui seul garantir une protection sans faille des produits. En effet, celui-ci doit s'inscrire dans un programme d'inspection de produits clé en main qui, lorsqu'il est correctement mis en œuvre, permet d'établir et de préserver une solide réputation, aujourd'hui comme demain.
Ce guide vise avant tout à vous aider à identifi er les composants et les technologies qui conviennent le mieux à vos processus de production ainsi qu'à vos besoins en matière d'inspection de produits.
Il contient un résumé détaillé répertoriant les principales causes de rappels de produits, le tout suivi d'une présentation approfondie des diverses technologies actuellement disponibles sur le marché.
En conclusion, il explique comment élaborer un programme d'inspection par vision qui protégera effi cacement vos produits, votre image de marque et vos clients.
Bien que ce guide soit axé sur la fabrication et l'emballage de produits de consommation au sein d'environnements ISO régis par les principes HACCP (Analyse des dangers – points critiques pour leur maîtrise) ainsi que la réglementation 21 CFR Part 11 (Code of Federal Regulations), les processus d'inspection par vision qui y sont décrits peuvent être déployés dans de nombreux autres milieux.
Introduction
Remarques
1 Présentation des programmes d'inspection par vision
Présentation des programmes d'inspection par vision
Un programme d'inspection par vision est un outil essentiel pour améliorer l'effi cacité, la qualité et la productivité de divers types d'opérations, comme la fabrication, l'assemblage ou encore l'emballage. En plus de permettre d'atteindre ces objectifs en évitant la commercialisation de produits non conformes, cette technologie contrôle la présence éventuelle de défauts importants et émet des avertissements, le cas échéant.
1.1 Présentation des programmes d'inspection par vision
1.1 Présentation des programmes d'inspection par vision
Ces dernières années, les attentes des détaillants et des consommateurs n'ont cessé de croître. Aussi, les produits de mauvaise qualité sont de plus en plus décriés, notamment lorsqu'ils sont dangereux pour la santé.
Toutefois, lorsqu'il est mis en œuvre et géré de façon appropriée, un programme d'inspection par vision constitue un outil puissant capable de :
• protéger les fabricants, les détaillants et les consommateurs contre les erreurs d'étiquetage et les allergènes non identifi és ;
• préserver la réputation d'une marque ;
• assurer la conformité des fabricants aux bonnes pratiques du secteur ;
• respecter les codes de pratiques des détaillants.
Une étude révèle que 65 % des consommateurs lisent les emballages au moment d'acheter un produit. Dès lors, leur qualité est cruciale.
Par exemple, une étiquette froissée ou déchirée les conduira très vraisemblablement à choisir un autre produit.
PackagingWorld.com, un important fournisseur canadien de matériaux d'emballage, confi rme que 55 % des rappels du secteur sont dus à un étiquetage incorrect. Cela se manifeste bien souvent par l'absence des mentions destinées à prévenir les consommateurs de risques de réactions allergiques ou même de mort. Outre le fait de s'avérer désastreuse pour l'image de marque d'un fabricant, une telle défaillance peut se traduire par des coûts de rappel vertigineux. Et ce n'est pas tout. Des reprises, des coûts de remplacement, des perturbations des canaux de distribution, des amendes et des poursuites judiciaires sont en effet à prévoir.
Il apparaît donc essentiel de préserver l'intégrité des marques et de protéger les consommateurs tout en répondant à leurs attentes croissantes. C'est la raison pour laquelle la plupart des fabricants qui réalisaient initialement des contrôles humains ont aujourd'hui opté pour des programmes d'inspection par vision.
Grâce à ces derniers, ils peuvent détecter et rejeter les produits défectueux, qu'il s'agisse de contenus sous-dosés, d'étiquettes incorrectes/froissées ou de dispositifs de fermeture mal ajustés.
Contrairement aux opérateurs, les systèmes d'inspection par vision sont infaillibles et fonctionnent en continu. Ces atouts garantissent une détection totale des défauts pour lesquels ils ont été programmés. Ainsi, le risque de commercialiser un produit défectueux est pratiquement nul.
En plus de leurs capacités de détection sans faille, ces systèmes sont également confi gurés pour :
• comparer les produits sur la chaîne avec des images de référence (c.-à-d. illustrant ce à quoi ils doivent ressembler) et rejeter ceux qui divergent ;
• mesurer les dimensions et rejeter les produits hors tolérances, comme :
− Position x et y des étiquettes
− Inclinaison des étiquettes
− Hauteur des dispositifs de fermeture
− Inclinaison des dispositifs de fermeture
− lire les informations sur les produits pour vérifi er leur exactitude, leur lisibilité et leur qualité d'impression ;
• compter le nombre de produits dans une caisse ou un emballage et rejeter cette caisse ou cet emballage s'il y en a trop ou pas assez.
Bien que chaque système d'inspection par vision exécute des fonctions essentielles, la majorité des fabricants exigent un certain degré de personnalisation afi n de concevoir une solution sur mesure. C'est pourquoi il est recommandé de se méfi er des fournisseurs proposant des solutions uniques. En effet, chaque technologie est réellement performante dans son propre environnement hautement spécialisé.
2 Motifs d'un programme d'inspection par vision
Motifs d'un programme d'inspection par vision
Au moment d'envisager d'investir dans un programme d'inspection par vision et de déterminer si celui-ci apportera une réelle valeur ajoutée aux processus de production, il est important de commencer par examiner les raisons motivant son acquisition.
2.1 Réduction des défauts de qualité
2.2 Protection du fabricant et du consommateur 2.3 Protection de la marque et de la réputation 2.4 Retour sur investissement
2.5 Respect des normes et des bonnes pratiques du secteur
2.6 Réduction du risque et de l'impact de retours/rappels de produits
Ce chapitre explique comment les fabricants peuvent bénéfi cier d'un programme d'inspection par vision, notamment en vue de :
• réduire les défauts de qualité ;
• protéger leurs clients et les consommateurs ;
• protéger leurs marques et leur réputation ;
• profi ter d'un retour sur investissement rapide ;
• respecter les normes et les bonnes pratiques du secteur ;
• réduire le risque et l'impact de retours/rappels de produits.
2.1|Réduction des défauts de qualité
Les problèmes de qualité peuvent nuire au rendement, particulièrement sur les chaînes automatisées à cadences élevées. Toutefois, les coûts occasionnés par ces pertes sont bien peu de chose en comparaison des conséquences de la découverte d'un produit défectueux par des clients/
consommateurs. Ces problèmes peuvent entraîner un rappel de produits ou des procédures judiciaires, porter atteinte à l'image de marque et créer de la mauvaise publicité.
Il est bien plus rentable de consacrer du temps et de l'argent à les éliminer à la source plutôt qu'à les résoudre a posteriori – mieux vaut toujours prévenir que guérir. Correctement mis en œuvre, un programme d'inspection par vision peut diminuer le nombre de produits défectueux, fournir des données statistiques pour optimiser les processus de production, alerter les opérateurs en cas de taux de défaillance accrus, réduire les coûts associés et améliorer la satisfaction des clients/consommateurs. En retour, le fabricant bénéfi cie d'une meilleure productivité et d'une protection renforcée de son image de marque.
2.2|Protection du fabricant et du consommateur
Bien que les techniques de fabrication modernes soient améliorées en permanence afi n d'éliminer les défauts de qualité, il existe toujours un risque que les processus présentent des défaillances conduisant à la commercialisation de produits défectueux.
Il est donc du devoir des fabricants et de leurs employés de réduire au maximum les risques de contamination, aussi bien à l'égard des clients que des consommateurs. Ceci passe notamment par la garantie d'une qualité de produit homogène et la mise en œuvre de toutes les mesures sanitaires possibles. En plus de contribuer à protéger les futures opportunités commerciales, cette approche proactive de la gestion de la qualité favorisera l'amélioration des relations avec les détaillants.
2.3|Protection de la marque et de la réputation
Une marque connue associée à une identité positive est un gage de sécurité et de qualité. Dans la mesure où elle conduit souvent les consommateurs à renouveler leurs achats, elle constitue un outil essentiel pour augmenter les ventes. Elle permet en outre de justifi er le prix des produits de haute qualité pratiqué par les détaillants.
Ainsi, une marque est une ressource importante qu'il convient de gérer en conséquence et de protéger contre toute forme de mauvaise publicité.
Lorsqu'une enquête est menée à la suite d'une réclamation, tout document capable de prouver la mise en place de programmes de protection de produits adéquats constitue une aide précieuse.
2.4|Retour sur investissement
La mise en œuvre d'un programme d'inspection par vision effi cace peut également se traduire par un retour sur investissement rapide et positif.
Cet apport inestimable en termes de performances et de rentabilité peut être assuré dès la première acquisition et application d'un tel programme.
Lors du calcul du retour sur investissement, les principaux facteurs à envisager comprennent :
• la réduction des rappels/retours de produits ;
• l'élimination des amendes pour la livraison de produits défectueux ;
• la réduction des effectifs requis pour contrôler visuellement les produits ;
• le signalement plus rapide des problèmes de qualité afi n de réduire le nombre de produits défectueux fabriqués (et, par la même occasion, les déchets ainsi que la quantité de produits/emballages gaspillés).
Le retour sur investissement résultant de l'élimination des amendes et de la réduction des rappels de produits peut néanmoins s'avérer diffi cile à mesurer en termes purement fi nanciers. Par conséquent, il est souvent considéré comme un facteur intangible et ignoré dans les calculs de rentabilité. Ces deux facteurs positifs constituent cependant des avantages fi nanciers importants qui doivent être pris en compte lors du contrôle de l'installation et de la gestion effi caces d'un programme d'inspection par vision.
Une fois conçu et confi guré, ce type de programme est censé procurer des retombées bénéfi ques à long terme. En revanche, les fabricants doivent être conscients que face à l'évolution des produits et des emballages, certains systèmes peuvent devenir obsolètes et ainsi présenter une valeur et une effi cacité moindres au fi l du temps.
Dès lors, au cours de la spécifi cation, il est primordial de tenir compte des modifi cations potentielles qui seront apportées aux produits et de privilégier une conception souple. Cela garantit que le système continuera à délivrer des performances optimales ainsi qu'une forte valeur ajoutée bien après l'obtention du retour sur investissement initial.
2.5|Respect des normes et des bonnes pratiques du secteur
Si de nouvelles lois ont considérablement durci les exigences relatives à l'emballage et à l'étiquetage des produits, les fabricants ne sont pas légalement tenus d'installer des systèmes d'inspection par vision. Mais si un procès est intenté contre un fabricant en raison d'un produit mal étiqueté, un tel système peut s'avérer extrêmement utile pour l'aider à prouver qu'il a bien observé les procédures de diligence raisonnable.
S'il n'y parvient pas, les conséquences peuvent être fortement préjudiciables. Il est par ailleurs plus facile d'étayer sa défense avec un système documenté qui évalue en permanence les risques pour la sécurité des produits et qui affecte des ressources pour les réduire au maximum.
Très précieux, les systèmes d'inspection par vision garantissent le respect des normes de qualité applicables. Il est donc naturel qu'ils constituent souvent le point de mire des audits menés par les clients/détaillants, en particulier si ces contrôles sont utilisés en tant que CCP dans le cadre d'un programme HACCP.
L'avantage de mettre en place un système d'inspection par vision dans le cadre d'un programme HACCP plus vaste réside dans le fait que toute la documentation requise pour prouver sa bonne exploitation est déjà disponible.
Un programme parfaitement documenté sera bénéfi que aux types d'audits suivants :
• audits internes du système de management de la sécurité des aliments ;
• audits des détaillants ;
• audits du système de management de la qualité (par ex., ISO 9001:2000) ;
• audits HACCP, notamment BRC, IFS, SQF 2000 et ISO 22000.
Motifs d'un programme d'inspection par vision
Élément À renseigner Données échantillons
A Pièces produites par minute 500
B Heures de production par jour 8
C Jours de production par semaine 5
D Coût horaire moyen d'un opérateur de contrôle 18,00 $
E Nombre d'opérateurs de contrôle 1
F Estimation des défauts en pourcentage de production par semaine (PPW)*
1,0 %
G Coûts de fi nition supplémentaires des produits (emballage, traitements annexes, assemblage, etc.)**
0,10 $
H Montant des dépenses dédiées au système 70 000,00 $
* Ce calcul suppose un taux de détection des défauts égal entre les opérateurs et le système d'inspection par vision. Mais en réalité, un tel système identifi era 100 % des défauts pour lesquels il a été programmé, soit beaucoup plus qu'un opérateur fatigué sur une chaîne à haute vitesse.
** Ce calcul présume que les produits appelés à être rejetés intègrent la totalité des coûts de fi nition.
PPW = A x 60 x B x C 1 200 000 produits
Coûts d'inspection par semaine (ICPW) = B x C x D x E 720,00 $
Liquidités affectées chaque semaine aux produits défectueux (CAFP) = PPW x F x G 1 200,00 $
Retour sur investissement (RSI) en semaines
RSI calculé par rapport aux coûts ajoutés aux produits défectueux = H/CAFP 58,3 semaines
RSI calculé par rapport aux coûts des opérateurs = H/ICPW 97,2 semaines
RSI pour les économies de coûts et de main-d'œuvre = H/(CAFP + ICPW) 36,46 semaines
Calculateur de retour sur investissement du système d'inspection par vision
Motifs d'un programme d'inspection par vision 2
2.6|Réduction du risque et de l'impact de retours/rappels de produits
Aujourd'hui, les effets de la commercialisation de produits défectueux sont encore plus complexes et retentissants. Davantage conscients de leurs droits, les consommateurs sont désormais bien plus susceptibles d'engager des poursuites lorsqu'ils sont confrontés à un produit défectueux.
Ils sont également plus enclins à contacter les médias ou à faire part de leur insatisfaction sur les réseaux sociaux en vue d'écorner la réputation d'un fabricant ou de gagner de l'argent en vendant leur histoire.
De leur côté, les détaillants prennent aussi des précautions pour se couvrir (cela se traduit souvent par des amendes pratiquées à l'encontre des fabricants).
Cependant, la responsabilité des fabricants ne s'arrête pas là, car, en plus de ces répercussions négatives, ils doivent également supporter les coûts de retrait du marché. Les fi nances sont entamées par des frais importants découlant de la perturbation des canaux de distribution, elle-même causée par le retrait et le remplacement des produits. Enfi n, ce dernier aspect est directement sanctionné par une baisse des ventes. Toutes ces conséquences peuvent être désastreuses pour la réussite d'un fabricant à court terme comme à long terme (voir l'exemple d'un avis de rappel à droite).
Heureusement, un programme d'inspection par vision installé et géré effi cacement apporte aux fabricants la certitude qu'aucun produit défectueux ne franchit les portes de leur usine.
Capable de détecter un large éventail de défauts (voir chapitre 8), ce type de système contrôle l'intégralité du fl ux en temps réel et rejette les produits défectueux avant leur introduction dans la chaîne de distribution.
Avis de rappel type de la FDA
Annonce de rappel volontaire consécutif à un étiquetage incomplet sur|les allergènes
MERCREDI 5|MAI|2015, 07:30|CONFÉRENCE DE PRESSE SUR LES RAPPELS
OHIO – (ENEWSPF) – 5 mai 2015. Lancement d'un rappel volontaire de boîtes spécifi ques du Produit X en raison de mises en garde incomplètes contre les allergènes alimentaires sur certains emballages.
Les consommateurs allergiques aux arachides s'exposent à des réactions graves ou mortelles s'ils consomment des produits contenant de l'arachide.
Les boîtes de Produit X sont des articles saisonniers distribués dans des supermarchés et des clubs-entrepôts sur l'ensemble du territoire national.
Ce rappel volontaire ne concerne que les boîtes de Produit X distribuées pendant la période des vacances 2009 et portant des codes journaliers compris entre 9XXX et 9XXX, avec une date de péremption fi xée à juin/
juillet 2010. Les codes UPC des produits touchés ayant été distribués en supermarchés et en clubs-entrepôts sont respectivement 5XXXX- 6XXXX et 5XXXX-6XXXX. Ce rappel ne concerne aucun autre produit.
Le défaut a été porté à l'attention du fabricant par une réclamation d'un consommateur. Toutefois, aucune allergie n'a été signalée à ce jour.
Les composants contenus dans ces boîtes ont été complètement étiquetés et indiquent la mention « peut contenir des traces d'arachide ». Cependant, certains emballages comportant des mises en garde incomplètes à cet égard ont été distribués. La santé et la sécurité des consommateurs étant primordiales à nos yeux, nous avons décidé de lancer ce rappel volontaire.
Nous en avons informé les autorités sanitaires américaines (FDA), avec lesquelles nous coopérerons pleinement dans le cadre de ce rappel.
Nous nous sommes donné pour mission de proposer des produits sûrs et de qualité.
Aussi, nous recommandons aux consommateurs allergiques à l'arachide qui ont acheté les produits rappelés de ne pas les consommer. Nous les invitons à contacter directement les services Consommateurs pour connaître les démarches à suivre et à ne pas retourner le Produit X aux détaillants.
Pour toute question, nous leur demandons de bien vouloir se rapprocher des services Consommateurs et/ou de visiter leur site Web.
3 Caractéristiques clés de conception
3.1 Facteurs à examiner lors du choix d'un système d'inspection par vision
3.2 Facteurs de conception des systèmes d'inspection par vision 3.3 Manipulation des produits
3.4 Conception du système de rejet 3.5 Conception hygiénique
3.6 Conception à sécurité intrinsèque 3.7 Conception mécanique 3.8 Vitesse d'inspection 3.9 Éclairage
Caractéristiques clés de conception
En cas de panne d'un système d'inspection par vision, le fabricant fait face à un dilemme|: arrêter la production jusqu'à la visite d'un technicien ou|bien continuer d'exploiter la chaîne tout en risquant de fabriquer des produits défectueux.
3.1|Facteurs à examiner lors du choix d'un système d'inspection par|vision
Pour un fabricant, la meilleure façon d'éviter ce dilemme consiste à sélectionner un système d'inspection par vision offrant des performances et une fi abilité exceptionnelles. Ce chapitre fournit de précieuses
informations sur les principaux facteurs à prendre en compte au moment de choisir une solution qui affi chera un rendement optimal pendant de nombreuses années.
En d'autres termes, les fabricants doivent s'orienter vers une solution capable de détecter et de rejeter les produits défectueux de façon fi able et cohérente, le tout sans erreur. Cela rassurera non seulement les opérateurs et la direction, mais garantira aussi à long terme la meilleure protection possible des produits et de l'image de marque.
Les systèmes présentant une détection irrégulière, une confi guration complexe et des rejets par erreur doivent être évités à tout prix. En effet, ils nuisent à la production et sont une source de mécontentement du personnel. Dans la plupart des cas, il est préférable de faire appel à un fournisseur disposant d'une offre standardisée, avec des confi gurations conçues pour surmonter ces obstacles dès le départ.
Stabilité
La stabilité est le facteur distinctif d'un excellent programme d'inspection par vision. Elle souligne la différence entre la sensibilité et les
performances. Dans ce contexte, les performances correspondent aux capacités d'un équipement donné dans des conditions d'utilisation réelles.
En plus de ne requérir aucun réglage périodique, une solution d'inspection par vision stable est capable de fonctionner de façon cohérente, sans déclencher de rejets par erreur ni présenter de détections irrégulières.
La majorité des systèmes affi chent des niveaux de sensibilité similaires lorsqu'ils sont testés côte à côte en conditions de laboratoire. Cependant, en utilisation prolongée sur une chaîne de production, d'importantes différences se font jour. Ainsi, une solution instable (notamment lorsqu'elle est connectée à un système de rejet automatique) peut rapidement faire l'objet de critiques.
Répétabilité
Outre les rejets par erreur, une instabilité peut faire fl uctuer le taux de détection des défauts au fi l du temps. Disposer d'une solution qui détecte systématiquement les échantillons de test (sur une période de plusieurs semaines ou mois) inspire confi ance à l'opérateur, en lui apportant la certitude que les produits défectueux sont détectés et bien supprimés de la chaîne.
Confi guration aisée
Une solution d'inspection par vision dont la confi guration s'avère complexe ou confuse est susceptible d'être mal étalonnée au cours des phases d'installation ou de changement de produits. À l'inverse, une solution facilement confi gurable peut être correctement paramétrée dès le départ.
En fait, à l'issue de la formation initiale, l'opérateur doit être en mesure de modifi er les profi ls de produit et d'exploiter la machine sans consulter le mode d'emploi.
C'est pourquoi la présence de procédures logiques et d'une interface homme-machine (IHM) intuitive est un facteur incontournable au moment de choisir un système adapté. Cela évite en effet de devoir mémoriser des séquences particulières et de faire des erreurs alors que les effets de la formation s'estompent.
Conception souple
L'utilisation d'un système d'inspection par vision complet a pour principal avantage d'être fondée sur des logiciels et des composants matériels modulaires, le tout associé à des châssis fl exibles. Ses capacités d'inspection s'adaptent alors à l'évolution des besoins des fabricants, économisant ainsi un temps précieux qui aurait été perdu à concevoir un nouveau système.
3.2|Facteurs de conception des systèmes d'inspection par vision
Protection environnementale
Peu importe le type de système d'inspection par vision, sa conception doit impérativement tenir compte des exigences sanitaires du produit et de l'environnement d'exploitation.
Si les conditions de production sont diffi ciles, la solution d'inspection par vision doit être conçue de façon à supporter les diverses opérations, telles que des procédures de stérilisation et de lavage à grande eau.
Pour les producteurs de viande, de volaille, de produits laitiers et assimilés, l'incapacité d'une telle solution à supporter ces lavages réguliers constitue un problème récurrent. Par ailleurs, en cas d'infi ltration d'eau, les réparations sont laborieuses et onéreuses.
Il est donc important de spécifi er correctement les conditions
environnementales lors de l'achat, de sorte qu'elles n'aient aucune infl uence sur les performances (par ex., exploitation en zones humides).
Imperméabilité aux vibrations et à la lumière ambiante
Chaque solution d'inspection par vision utilise de la lumière pour créer un contraste entre la zone contrôlée et l'arrière-plan. Cependant, si elle est exposée à un éclairage ambiant ou changeant au sein de l'environnement d'exploitation, son bon fonctionnement pourrait se voir altéré.
En outre, si les produits bougent inopinément lors de leur passage devant les caméras, cela entraînera des rejets par erreur ou la conservation de produits défectueux. Par ailleurs, si elles sont mal fi xées, les caméras soumises à des vibrations sur la chaîne peuvent se dérégler petit à petit.
Ces vibrations peuvent également modifi er l'espacement entre les produits et ainsi empêcher l'obtention d'images de bonne qualité.
Pour éviter ces effets indésirables, le système d'inspection par vision doit présenter des confi gurations mécanique, logicielle et d'éclairage appropriées. Les solutions ne tenant pas compte de ces facteurs exigent une maintenance et une surveillance accrues pour s'assurer de leur bon fonctionnement.
3.3|Manipulation des produits
En vue d'assurer un contrôle effi cace, il est essentiel que les produits soient correctement présentés aux caméras au sein du système d'inspection par vision. Par exemple, l'inspection peut être compromise si :
• les produits sont trop rapprochés ;
• les produits ne sont pas systématiquement orientés vers la zone à inspecter ;
• les produits sont instables ;
• les produits s'accumulent au point d'inspection ou de rejet ;
• les capacités d'inspection maximales du système ne parviennent pas à suivre les cadences de production.
Le fournisseur doit tenir compte de toutes ces considérations lors de la conception du système d'inspection par vision et de tout dispositif de manipulation de produits nécessaire (voir chapitre 6 pour plus d'informations).
3.4|Conception du système de rejet
L'ineffi cacité des systèmes de rejet – généralement causée par un mauvais suivi des produits – est probablement le principal point faible de la plupart des solutions d'inspection par vision. Elle se caractérise par un rejet irrégulier des produits défectueux de la chaîne.
Une solution spécifi ée correctement doit être infaillible et capable de rejeter tous les produits défectueux en toutes circonstances (voir chapitre 5 pour plus d'informations sur les systèmes de rejet).
Caractéristiques clés de conception
3.5|Conception hygiénique
Dans les environnements où l'hygiène est primordiale, les systèmes d'inspection par vision doivent observer les principes de conception hygiénique (c.-à-d. des surfaces faciles à nettoyer ne permettant pas l'accumulation d'impuretés). Ces principes comprennent :
• l'élimination des cavités/zones propices au développement de bactéries ;
• l'obturation des sections creuses ;
• l'élimination des rebords et des surfaces horizontales ;
• l'utilisation de châssis soudés en continu à structure ouverte pour un accès et un nettoyage faciles ;
• la disposition des câbles électriques, des gaines et des conduits pneumatiques selon les règles d'hygiène.
3.6|Conception à sécurité intrinsèque
Il convient de s'interroger sur les conséquences du dysfonctionnement d'une solution d'inspection par vision (par ex., un système de rejet n'élimine pas les produits défectueux ou un autre dispositif est défaillant). En la dotant de fonctionnalités à sécurité intrinsèque, il est possible de réduire grandement le risque de pannes et leurs effets. Pour cela, des systèmes peuvent être utilisés afi n de confi rmer le rejet des produits défectueux dans les bacs dédiés et des dispositifs auxiliaires déployés en cas de déconnexion ou de blocage prolongé des capteurs.
3.7|Conception mécanique
La conception mécanique d'un système d'inspection par vision est déterminée par le champ de vision, les objectifs et la source lumineuse des caméras. Elle doit également tenir compte de l'équipement et de la chaîne en place, notamment sa hauteur, l'espace disponible et les réglementations de sécurité applicables aux machines. Pour ce qui est des supports de montage des caméras et des dispositifs d'éclairage, il est important que ces derniers résistent aux chocs ou aux vibrations et puissent être réglés facilement, si besoin.
La position de ces deux types de composants doit être aisément réglable lorsque les zones d'inspection changent. Par ailleurs, les caméras doivent pouvoir être verrouillées à l'issue du réglage afi n d'éviter tout déplacement accidentel par les opérateurs. Pour faciliter le positionnement, les caméras et les dispositifs d'éclairage doivent être capables de se déplacer indépendamment les uns des autres au cours des réglages.
3.8|Vitesse d'inspection
Si les vitesses de contrôle minimales/maximales restreignent rarement les solutions d'inspection par vision, il existe néanmoins des limites maximales à observer selon le nombre de contrôles réalisés (notamment pour les applications sur convoyeur). Variant en fonction du fabricant, celles-ci dépendent des capacités de manipulation de produits et de la puissance de traitement d'image.
3.9|Éclairage
Dans le cadre de l'inspection par vision, l'éclairage joue un rôle essentiel dans l'obtention de résultats fi ables et précis. Le fournisseur conçoit habituellement des dispositifs en réalisant divers tests ou en se fondant sur une profonde connaissance des confi gurations d'éclairage éprouvées.
Ensemble, leur capacité et leur effi cacité déterminent la qualité visuelle des caractéristiques à inspecter dans l'image. Ces dernières doivent être présentées de façon à se détacher très clairement de leurs arrière-plans, ce qui permet de mettre en évidence des défauts.
Plus la qualité de l'éclairage est bonne, plus la fi abilité et les performances d'inspection du système sont élevées.
La qualité de l'éclairage peut être améliorée de différentes façons :
• Par divers types d'éclairage, parmi lesquels : diffus, en fond noir, axial et rétroéclairage.
• Par le spectre optique, qui infl uence le contraste : les effets de la fl uorescence et de la lumière infrarouge/ultraviolette sur la surface du produit doivent être surveillés afi n de voir s'ils sont à même de mieux souligner les défauts potentiels. Pour les applications liées aux couleurs, la couleur de l'éclairage doit accentuer le contraste entre les couleurs en vue de révéler les défauts (par ex., une lumière bleue assombrit le jaune).
• Par la polarisation : l'effet de la polarisation augmente le contraste entre les zones de produit qui réfl échissent directement la lumière par rapport à la réfl exion diffuse. Sur le métal et le verre, elle fait ressortir des caractéristiques qui sont d'ordinaire occultées par une réfl exion.
• Par différentes confi gurations d'éclairage : parfois, des inspections distinctes mais simultanées nécessitent des conditions d'éclairage individuelles. Il peut alors être nécessaire d'exploiter plusieurs stations d'inspection afi n d'éviter toute interférence entre celles-ci. Une autre solution consiste à utiliser conjointement des lumières colorées avec des fi ltres couleur pour les caméras.
Caractéristiques clés de conception 3
Remarques
4 Fonctionnement de l'inspection par vision
Fonctionnement de l'inspection par vision
Pour évaluer convenablement l'apport de l'inspection par vision en termes d'effi cacité, de productivité et de rentabilité pour une chaîne de production, il est essentiel d'appréhender son fonctionnement. Cela suppose également de bien comprendre la technologie exploitée, ainsi que la façon dont les variables environnementales sont compensées par la conception d'un système d'inspection par vision complet.
4.1 Principes fondamentaux de l'inspection par vision 4.2 Types d'inspection par vision
4.3 Systèmes d'inspection par vision informatiques 4.4 Caméras intelligentes
4.5 Capteurs
4.1|Principes fondamentaux de l'inspection par vision
En quelques mots, l'inspection par vision peut être considérée comme un processus photographiant un produit et indiquant à l'opérateur son état (conforme ou défectueux). La photo prise par le système est convertie en données qui sont ensuite analysées par le logiciel d'inspection par vision en vue de s'assurer que le produit respecte les normes de contrôle qualité défi nies par le fabricant. Dans le cas contraire, il fait l'objet d'un suivi avant d'être rejeté.
Image
La caméra capture une image électronique du produit à contrôler.
Cette dernière est ensuite transmise à un processeur qui est directement intégré à la caméra ou déporté sous la forme d'un logiciel dans le système d'inspection par vision. Les images électroniques sont composées de petits carrés répartis sur un quadrillage.
Dans les composants, ces carrés sont représentés par des numéros.
Cependant, une fois affi ché, chacun d'eux correspond au niveau de gris d'une section donnée de l'écran. Ces carrés sont appelés « pixels ».
Pour visualiser le processus décrit ci-dessus, imaginez un morceau de papier graphique placé sur une photo. Chaque carré de ce papier se colore en fonction de la partie correspondante de la photo, générant ainsi un pixel.
Ci-dessus|: illustration d'un pixel Image
Pixels
La « résolution » correspond quant à elle au nombre de pixels qui constituent l'image. Plus elle est élevée, plus ce nombre est important et, par extension, plus l'image est nette et précise. Dans un système d'inspection par vision, la résolution de l'image détermine les contrôles pouvant être réalisés. Par conséquent, plus elle est élevée, plus le système est capable de déceler des défauts ou de lire des codes de petite taille.
Une image capturée par une caméra standard affi che une résolution de 680 x 480. De son côté, une caméra haute résolution peut atteindre environ 6 756 x 4 384.
Caméra et objectif
Une caméra d'inspection par vision est dotée de quatre variables devant être réglées afi n d'optimiser la qualité de l'image capturée :
• le nombre d'ouverture ;
• le contraste ;
• le gain ;
• la vitesse d'obturation.
Deep Depth of Field (Small Aperture)
Shallow Depth of Field (Large Aperture)
1. Le nombre d'ouverture contrôle la quantité de lumière qui traverse l'objectif en réglant l'ouverture. Cette dernière correspond à un orifi ce dans une structure opaque (le diaphragme) qui permet à la lumière d'entrer dans l'objectif et d'atteindre les composants internes de la caméra. Plus ce nombre est élevé, plus l'ouverture est petite, limitant ainsi la quantité de lumière capable de traverser l'objectif.
Cette même quantité de lumière détermine le volume de données traité par la caméra en vue de générer une image. Une grande ouverture se traduit par une profondeur de champ accrue (c.-à-d. des zones de recherche plus vastes dans le cadre des contrôles). À l'inverse, une petite ouverture réduit la profondeur de champ, ce qui met davantage l'accent sur les détails d'inspection. Aussi, le nombre d'ouverture doit être défi ni avec précision pour garantir l'obtention des meilleures images possible.
2. Le contraste est simplement défi ni comme la différence entre les zones sombres et les zones claires d'une image. Son réglage dans un système d'inspection par vision affecte principalement la capacité de ce dernier à identifi er les contours.
En présence d'un contraste très élevé, les zones claires et sombres d'une image deviennent respectivement blanches et noires, entraînant alors la perte de détails. Avec un faible contraste, l'image vire au gris et il est alors impossible de défi nir clairement les détails (tels que les contours). Un contraste correctement réglé se traduit par un équilibre parfait entre les zones claires et les zones sombres.
3. Le gain est un multiplicateur de luminosité. Il se fonde sur le niveau de luminosité perçu par la caméra et le multiplie par « x » lors du transfert de ses données au processeur d'images.
Cela permet d'augmenter la luminosité des zones d'une image, délivrant ainsi des résultats de meilleure qualité que ceux obtenus par le seul éclairage du système d'inspection. Grâce à la fonction « gain », les moindres détails de l'image capturée ressortent plus facilement.
4. La vitesse d'obturation est la durée pendant laquelle l'obturateur d'une caméra est ouvert lors de la prise d'une photographie – en d'autres termes, le temps d'exposition du capteur à la lumière. Des vitesses d'obturation lentes peuvent entraîner la capture d'images fl oues, en particulier sur les chaînes à haut débit. Des vitesses plus rapides évitent cet effet de fl ou, mais génèrent des images plus sombres. Ainsi, une vitesse adéquate est synonyme d'images nettes et équilibrées.
Éclairage
La création du contraste requis pour assurer une inspection effi cace passe par un éclairage approprié. Lors de la conception d'un système d'inspection, le temps passé à déterminer la géométrie des éclairages est considérable (en tenant notamment compte de la couleur et de la forme du produit en question). Dans la mesure où la précision des contrôles dépend du contraste, la couleur et l'intensité de la lumière doivent être parfaites.
Le système s'appuie souvent sur le rétroéclairage pour faire ressortir plus clairement les formes, en particulier lors de la recherche de défauts en la matière. Le rétroéclairage appose des silhouettes sombres sur un fond clair, optimisant le contraste entre le produit et son milieu environnant. Ce type d'éclairage s'emploie surtout pour détecter la présence ou l'absence de matériaux et mesurer, placer, orienter des produits avec précision.
Grande profondeur de champ (grande ouverture)
Profondeur de champ réduite (petite ouverture)
Fonctionnement de l'inspection par vision
• Éclairage en fond noir|: affi che un faible angle d'incidence de la lumière et exige habituellement une proximité immédiate avec le produit inspecté. Seule une petite quantité de lumière est alors réfl échie vers la caméra depuis ses bords.
• Éclairage diffus ou nuageux|: les éclairages diffus en dôme sont une excellente solution pour les surfaces incurvées et hautement réfl échissantes. Pour être effi caces, ils doivent être installés tout près du produit inspecté.
• Éclairage sur axe diffus (DOAL)|: les rayons lumineux sont directement réfl échis sur le produit (à 90° environ) par un séparateur de faisceau.
Avec cette technique, les surfaces spéculaires perpendiculaires à la caméra apparaissent claires, tandis que celles s'étendant de façon inclinée apparaissent sombres.
Voici quelques exemples d'autres confi gurations d'éclairage utilisées pour obtenir un contraste maximal :
• Éclairage direct ou en fond clair|: il s'agit là de la technique d'éclairage la plus courante. Elle sert généralement à créer un contraste pour faire ressortir des détails topographiques.
Fonctionnement de l'inspection par vision 4
Outils logiciels d'inspection par vision
Les systèmes d'inspection par vision traitent les images au moyen de logiciels utilisant des algorithmes appelés « outils » à des fi ns d'analyse.
Le nombre d'outils requis varie selon chaque processus d'analyse, et chacun d'eux se voit attribuer une zone d'inspection, des fonctions et des tolérances prédéfi nies via l'IHM du système. Il s'agit généralement d'un écran tactile à partir duquel les opérateurs peuvent faire défi ler la liste des outils en cours d'utilisation et en ajouter ou en supprimer selon les besoins.
Tout logiciel d'inspection intègre une vaste palette d'outils (trop nombreux pour être répertoriés ici). La liste ci-dessous décrit les principaux outils utilisés par un système d'inspection par vision :
Outil Recherche
L'outil Recherche examine et enregistre une zone d'intérêt spécifi que dans une image en vue d'une utilisation ultérieure par un autre outil au cours du processus d'inspection. Lorsqu'il est paramétré par des opérateurs, ceux-ci spécifi ent la partie de l'image cible (modèle) à mémoriser ainsi que l'endroit où la rechercher (zone de recherche) lors de l'exécution.
Plus la zone de recherche est étendue, plus la puissance de traitement requise pour mener à bien l'analyse est importante. L'inverse est également valable. Les variations de positionnement de produits sont toutefois soumises à des tolérances plus strictes.
Outil Bord
L'outil Bord recherche les contours ou la transition entre les zones claires et les zones sombres, en permettant d'effectuer des mesures entre celles-ci.
Pour identifi er le bord, il doit être paramétré de façon à inclure le produit inspecté ainsi que son arrière-plan.
Mais si la zone d'inspection s'étend trop loin dans l'arrière-plan, il est susceptible de détecter un autre bord avant d'atteindre celui recherché.
Cela est également vrai si la zone dépasse largement ce même bord.
Outil Nuée
Une « nuée » est un groupe de pixels situés les uns à côté des autres.
L'outil Nuée trouve ces groupes, lesquels constituent généralement des caractéristiques dont la forme est irrégulière ou susceptible de changer d'apparence au fi l des inspections.
Il permet à l'opérateur de défi nir une plage de valeurs de niveau de gris qu'il souhaite détecter. Cette technique d'analyse d'images est appelée
« seuillage ».
Avant la réalisation de l'inspection, l'outil Nuée se voit attribuer un seuil.
De cette façon, il peut rechercher des défauts ou des contaminants en surface, tels que des traces de brûlure sur des matières plastiques.
L'opérateur précise la taille de toute marque ou de tout défaut considéré comme inacceptable, tandis que l'outil Nuée compte les pixels de chaque groupe au sein de la plage. Ainsi, en fonction de l'importance de la marque ou du défaut, l'outil est à même de déterminer si un rejet est nécessaire.
Fonctionnement de l'inspection par vision
Outil Vérifi cation optique de caractères (OCV)
L'outil OCV inspecte les caractères imprimés et vérifi e leur exactitude.
Pour cela, il compare l'image des caractères avec le contenu de la bibliothèque mentionnée ci-dessus.
À la différence de celui exécuté par l'outil OCR, ce traitement vérifi e les caractères détectés par rapport à ceux compris dans un jeu de polices en vue de déterminer la forme la plus proche. L'outil OCV détermine uniquement la qualité et la lisibilité d'un caractère prédéterminé. Le système d'inspection par vision peut stocker un nombre illimité de polices dans sa bibliothèque dédiée, tandis que les opérateurs ont la possibilité de choisir la police à utiliser au cours du contrôle. Si la police souhaitée nefi gure pas dans la bibliothèque, le système doit passer par une phase d'« apprentissage » pour la reconnaître.
Outil Code
L'outil Code sert à comparer les codes-barres imprimés sur les produits avec ceux qui ont été assimilés par le système. Lui permettant de lire divers formats de codes-barres 1D et 2D et de vérifi er leur lisibilité/exactitude, il agit principalement en qualité de décodeur.
Gauche|: code-barres 1D Droite|: code-barres 2D Outil Traitement
L'outil Traitement modifi e une zone spécifi que de l'image afi n d'autoriser une inspection. En limitant le traitement à une petite partie de l'image, il est capable de délivrer des résultats rapidement (exécuter un tel outil sur une image complète pourrait prendre trop de temps).
L'opérateur désigne la zone à traiter lors de l'« apprentissage » du produit par le logiciel. Comme illustré ci-dessous, l'outil Traitement peut être confi guré de façon à utiliser de nombreux sous-traitements pour manipuler une image avant qu'elle ne soit examinée par un autre outil. En voici quelques exemples :
• Amélioration de la netteté|: fait ressortir les détails d'une image
• Détection de bord|: met en évidence les transitions entre les valeurs de niveau de gris des pixels d'une image (ce sous-traitement peut être utilisé pour déceler les défauts moins évidents)
• Lissage|: améliore l'apparence d'une image en éliminant les détails superfl us
Outil Impression
Cet outil permet de lire, de contrôler et de valider des codes
alphanumériques imprimés, principalement via les outils Reconnaissance optique de caractères (OCR) et Code.
Outil OCR
L'outil OCR reconnaît le texte imprimé en mémorisant les formes des caractères qu'il visualise dans une image. L'instance à reconnaître est ensuite comparée avec une bibliothèque de formes connues (polices).
Le système isole la chaîne de caractères trouvée dans l'image et la compare avec une chaîne de correspondance défi nie par l'opérateur afi n de garantir que la bonne chaîne est présente sur le produit.
Gauche|: image avant l'exécution de l'outil Traitement.
Droite|: outil Traitement exécuté pour créer un contraste, facilitant ainsi la détection des copeaux dans une bouteille.
Fonctionnement de l'inspection par vision 4
Outil Contour
L'outil Contour suit un bord sur sa longueur et localise des points le long de celui-ci pour assurer que le contenant présente la bonne forme. Comme son nom l'indique, il vise à mapper les bords profi lés.
L'outil Contour mesure à la fois les points assimilés sur le bord et ceux identifi és sur l'image capturée. Il calcule ensuite les différences entre ces éléments, permettant ainsi au système de constater les éventuelles irrégularités de forme.
Outil Déroulement d'arc
Conçu pour les outils ne prenant pas en charge les arcs ou les cercles, il leur permet de réaliser des contrôles sur de telles géométries.
Il sélectionne un arc/cercle et l'aplanit afi n de créer une vue à plat de l'élément, qui peut être alors inspecté par d'autres outils. Il est toujours combiné avec d'autres outils de mesure puisque son rôle consiste précisément à autoriser leur utilisation.
Outil Vérifi cation de la qualité d'impression (PQV) L'outil PQV vérifi e que les caractères imprimés sur l'emballage
correspondent bien à ceux assimilés par le système. Contrairement à l'OCR, cette vérifi cation ne suppose pas que le système « apprenne » un jeu de polices au préalable. En effet, l'image assimilée est directement comparée avec l'image capturée.
Outil Saisie de données en double aveugle
Il est conçu pour les produits exigeant un contrôle strict des codes de lot ou des codes-barres. Pour veiller à ce que le système recherche le bon code, deux opérateurs doivent se connecter, saisir le code désiré, puis se déconnecter. Cette double connexion garantit la fi abilité du code indiqué.
Fonctionnement de l'inspection par vision
4.2|Types d'inspection par vision
Au moment de sa conception, une solution d'inspection par vision peut être équipée de trois types de technologies différents, à savoir :
1. les systèmes informatiques ; 2. Caméras intelligentes ; 3. les capteurs.
Il convient donc d'envisager les variables suivantes lors de la sélection de la technologie appropriée :
• La vitesse de la chaîne et le nombre de produits inspectés.
• Les autres composants requis dans la solution, comme les imprimantes, les capteurs ou les systèmes de rejet.
• La complexité des inspections et le recours éventuel à des caméras haute résolution ainsi qu'à des objectifs ou des dispositifs d'éclairage personnalisés. D'autre part, il est également nécessaire de spécifi er le nombre d'outils que le logiciel d'inspection par vision devra exécuter, car cela peut avoir une incidence sur la vitesse de réalisation des contrôles. Enfi n, la diversité de taille, de forme et de couleur de produit à laquelle le système sera confronté dans le cadre de son fonctionnement normal constitue un facteur supplémentaire à prendre en compte.
• Qui exploitera le système au quotidien.
• Quels efforts doivent être déployés dans l'exercice des tâches de routine, telles que les changements de produits.
• Si le système est capable ou non de fournir des données à des fi ns d'évaluations des performances de la chaîne de production.
• Comment les produits sur la chaîne seront suivis par le système, le cas échéant.
• Ce qui est nécessaire pour intégrer la solution d'inspection par vision à la chaîne de production, en vue de communiquer avec d'autres appareils et le système de gestion d'usine.
• Les connexions au système de sécurité, dont les fi chiers journaux des activités de contrôle ainsi que les modifi cations apportées par les opérateurs.
4.3|Systèmes d'inspection par vision informatiques
Unité de commande et de confi guration
Dans un système d'inspection par vision informatique, l'ordinateur agit en qualité d'unité centrale de commande et de confi guration pour l'ensemble du matériel en place, en assurant une bonne communication entre les composants (c.-à-d. les capteurs de suivi et les dispositifs de rejet) et avec l'équipement sur la chaîne.
Cette centralisation de l'exploitation du système permet de modifi er les paramètres (changements de produits, nouvelles applications d'inspection, etc.) à travers un seul point de contact et ainsi d'éliminer les interventions sur chaque caméra – comme c'est le cas avec de nombreux systèmes de caméras intelligentes. Fort de sa puissance de traitement brute et de ses capacités de stockage étendues, un ordinateur assure une meilleure collecte des données ainsi que des délais d'inspection plus courts (selon la complexité des contrôles requis).
Interface homme-machine (IHM)
La technologie informatique peut aussi intégrer une IHM à écran tactile garantissant une interaction à la fois simple et immédiate entre l'opérateur et le système d'inspection par vision. En diverses occasions, une telle interface affi che une vitesse d'exécution supérieure à celle d'un système de caméras intelligentes (par ex., pour le réglage des outils d'analyse par vision, le changement de produits ou la surveillance des performances), qui exigerait alors la modifi cation des paramètres de chaque caméra.
Ce processus peut même nécessiter le raccordement d'un ordinateur de bureau ou portable pour changer le programme.
En outre, une IHM à écran tactile élimine tout risque d'endommager les composants internes et de voir de la poussière s'infi ltrer dans un clavier ou une souris. En résumé, ce type de support est facile à nettoyer et très fonctionnel.
Caméras
Directement lié aux exigences des applications, le choix des caméras implique trois critères majeurs :
• Acquisition monochrome (noir et blanc) ou couleur
• Fréquence d'image
• Résolution de l'image
Les caméras monochromes sont utilisées dans la majorité des applications d'inspection dans la mesure où les images monochromes fournissent 90 % des données visuelles disponibles. Elles sont par ailleurs plus simples et plus rentables que leurs homologues couleur.
Les caméras couleur sont quant à elles employées lorsque ces mêmes applications exigent l'analyse de données d'image propres à une couleur.
De plus, la résolution doit être suffi samment élevée afi n de s'assurer que les caméras capturent la quantité d'informations nécessaire pour mener à bien l'inspection.
Enfi n, elles doivent être de haute qualité et assez robustes pour supporter les vibrations, la saleté et la chaleur qui caractérisent un environnement industriel.
Fonctionnement de l'inspection par vision 4
Ces dernières années ont été marquées par la commercialisation de caméras offrant un transfert de données plus rapide vers l'unité de commande et de confi guration. Celles-ci ont recours à une connexion Ethernet pour transmettre les données à raison d'un gigabit par seconde.
Offrant de nombreux avantages, ces caméras dites « GigE » se sont imposé comme le compagnon idéal des systèmes d'inspection par vision :
• La connexion Ethernet permet à la caméra de fournir des données d'image non compressées en fl ux continu à un ordinateur hôte en vue de leur traitement en temps réel, et ce sur de longues distances.
Le nombre de caméras reliées en réseau au système n'ayant aucune incidence, cette connexion présente un net avantage par rapport à la technologie USB, qui est limitée par une courte portée.
• Les caméras GigE éliminent le recours à des dispositifs de capture complexes et coûteux pour comprimer et affi cher les images acquises par la caméra dans le processeur.
Composants optiques et éclairage
Les composants optiques ainsi que les dispositifs d'éclairage sont souvent les grands oubliés lors de la conception d'un système d'inspection par vision. Ils sont pourtant essentiels à son effi cacité, car même le meilleur logiciel en la matière sera surpassé par un système moins performant si la qualité de ces éléments n'est pas suffi sante.
Des composants optiques adéquats seront capables de produire une image exploitable de taille maximale dans le but de conférer la meilleure résolution possible au logiciel. De même, une confi guration d'éclairage appropriée mettra en évidence les caractéristiques clés d'intérêt, fournissant ainsi au système une image précise du produit inspecté.
Un autre objectif majeur recherché consiste à créer le plus fort contraste possible entre les conditions propres aux produits conformes et défectueux.
Souvent, le type d'éclairage utilisé est déterminé par des facteurs tels que la couleur, la texture, la taille, la forme et la réfl ectivité.
4.4|Caméras intelligentes
Les caméras intelligentes intègrent des fonctions de traitement d'image.
À la fois petites, compactes et simples, elles sont idéales pour les applications d'inspection par vision de base.
Elles ne jouissent cependant pas de la même puissance de traitement que la technologie informatique et affi chent des problèmes de rendement quand :
• elles sont utilisées à des vitesses moyennes à élevées ;
• plusieurs inspections sont menées ou en présence de contrôles complexes/nécessitant une grande puissance de calcul ;
• plusieurs outils d'analyse sont exécutés simultanément.
En règle générale, les caméras intelligentes sont dotées d'un ensemble d'outils d'analyse prédéfi nis qui sont sélectionnés en fonction des exigences d'inspection de l'application donnée. Sans une IHM, l'ajout de nouveaux outils est impossible ou exige la connexion d'un système externe aux caméras afi n d'apporter des modifi cations au programme d'inspection.
Si une caméra intelligente peut être une solution effi cace pour les applications d'inspection par vision monostation, elle se heurte néanmoins à des limites importantes, telles que :
• la diffi culté à lier plusieurs appareils (autres caméras, systèmes de rejet, dispositifs de manipulation de produits, etc.) sur une chaîne de production ;
• l'incapacité à fournir en temps réel des informations statistiques sur des défaillances récurrentes aux systèmes de gestion d'usine sans le recours à une IHM ;
• la corrélation limitée des données (par ex., des mesures
dimensionnelles) entre plusieurs caméras sans le déploiement d'un logiciel spécialisé, lorsqu'une inspection est requise ;
• la diffi culté à effectuer des changements de produits en l'absence d'une IHM intégrée, exigeant alors la connexion d'un ordinateur ou d'une tablette supplémentaire.
De nombreuses caméras intelligentes intègrent déjà un dispositif d'éclairage. Aussi, s'il n'est pas adapté à l'inspection en question, ce problème doit être résolu au prix de temps et d'efforts qui pourraient être consacrés à d'autres tâches.
4.5|Capteurs
Aisément intégrables à une chaîne de production, les capteurs représentent une technologie d'inspection par vision relativement simple. En outre, ils fonctionnent parfaitement dans les applications standard de vérifi cation de la couleur et de l'absence/de la présence de codes-barres ou de leur lecture. Les capteurs classiques nécessitent par ailleurs des emballages à contraste élevé, car les variations subtiles de couleur outrepassent leurs capacités.
Malgré leur inaptitude à recouper les données de codes-barres avec les codes imprimés sur d'autres parties de l'emballage, ils sont pour la plupart utilisés dans les applications liées aux codes-barres. En conclusion, ils sont effi caces pour les applications d'inspection les plus simples, mais demeurent des solutions rigides.
5 Importance du suivi et de la manipulation des produits
5.1 Convoyeurs
5.2 Autres solutions d'espacement 5.3 Systèmes de rejet automatiques
5.4 Applications à vitesse variable et de marche/arrêt
5.5 Problèmes de rejet types et conception à sécurité intrinsèque 5.6 Satisfaction des exigences des détaillants et de l'industrie
agroalimentaire 5.7 Réceptacles de rejet
Importance du suivi et de la manipulation des produits
Peu importe la solution d'inspection par vision considérée, il est important de déterminer si les produits devront être manipulés afi n de veiller à|ce qu'ils soient correctement présentés aux caméras. Le cas échéant, la précision, la fi abilité et la répétabilité des inspections passent par une|manipulation appropriée.
Pour garantir des inspections valides, les conditions suivantes doivent être respectées :
• Les produits doivent être présentés à une distance égale entre les caméras et les dispositifs d'éclairage. En cas contraire, les images obtenues sont fl oues ou mal éclairées, ce qui entraîne des rejets par erreur ou des faux positifs.
• Les produits doivent être les plus immobiles possible. Plus les vibrations et l'instabilité sont grandes, plus le contrôle perd en qualité.
• Les produits doivent être espacés correctement. S'ils sont trop proches les uns des autres, les caméras ne pourront pas en inspecter les zones d'intérêt.
• Les produits doivent être orientés correctement. Toutefois, ce n'est pas toujours possible, et en cas de produits ronds non orientés, une autre solution est requise. Les systèmes d'inspection par vision informatiques contrôlent facilement les produits ronds non orientés à l'aide de plusieurs caméras en réseau. Des systèmes de caméras intelligentes offrant des capacités similaires (quoique réduites) ont d'ailleurs été récemment développés. L'inspection de produits ronds non orientés est abordée plus en détail dans le guide.
5.1|Convoyeurs
Certaines applications nécessitent un convoyeur intégré au sein du système d'inspection par vision afi n de garantir la bonne orientation des produits à l'approche de la caméra. Dans ce cas, l'espacement du fl ux sur le convoyeur est également contrôlé pour veiller à ce que les produits défectueux fassent l'objet d'un suivi et d'un rejet adaptés.
Bandes transporteuses
Ces bandes sont souvent intégrées à un système d'inspection par vision lorsque les produits doivent être stabilisés en vue du contrôle. Elles éliminent les vibrations et les tremblements des convoyeurs à chaîne qui peuvent constituer un obstacle à l'obtention de mesures précises. Enfi n, elles garantissent la stabilité des produits au cours de leur transport.
Convoyeurs à entraînement latéral
Ces convoyeurs sont le plus fréquemment utilisés pour suspendre les produits au-dessus d'une caméra en vue d'inspecter la base à des fi ns de détection de contaminants ou de lecture de codes/d'informations. Lorsqu'ils sont associés à un convoyeur de sortie plus rapide que le convoyeur d'alimentation, les entraînements latéraux sont également utiles pour modifi er l'espacement entre les produits, de façon à garantir un intervalle correct pour le contrôle ainsi que des rejets fi ables.
Espacement entre les produits
Pour assurer une inspection précise, il est essentiel qu'un seul produit à la fois se trouve dans l'objectif de la caméra. Par exemple, lors du contrôle d'une bouteille, la présence d'une autre bouteille dans le champ de vision de la caméra induirait en erreur le logiciel d'inspection.
Pour créer ou maintenir un espacement approprié (ou « pas »), les bandes transporteuses tournent plus rapidement que le reste de la chaîne de production, générant ainsi l'intervalle nécessaire entre les produits pour garantir des contrôles précis.
De même, les produits affi chant un espacement aléatoire peuvent être ralentis par un convoyeur de mise au pas, toujours en vue d'établir un intervalle uniforme. Ce ralentissement vise habituellement à fi xer un espacement de bout en bout (le pas étant alors égal à la longueur du produit). À travers ce processus, le convoyeur de mise au pas prépare lefl ux pour le convoyeur d'espacement.
Travel
Ci-dessus|: la vis de mise au pas sert à espacer uniformément les produits dans une solution d'inspection par vision
Top View Product
Ci-dessus|: exemple d'espacement entre des bouteilles
5.2|Autres solutions d'espacement
Il n'est pas toujours possible d'utiliser des convoyeurs pour assurer le bon espacement de produits diffi ciles à manipuler. Cela est principalement dû aux problèmes de stabilité causés par une accélération ou une décélération soudaine du fl ux. Alors qu'il existe de nombreuses solutions d'espacement, les deux les plus courantes comprennent une vis de mise au pas et une roue en étoile.
Sens de direction
Pas adéquat Produit
Vue de dessus
Production Line
Bottom Inspection Infeed Conveyor
Travel
Ci-dessus|: convoyeur à entraînement latéral
Convoyeur d'alimentation
Sens de direction
Chaîne de production
Inspection de la base
Importance du suivi et de la manipulation des produits
Système de rejet à aiguillage central
Pivotant sur un axe vertical, les aiguillages centraux guident et dévient/
répartissent les produits entre plusieurs voies. Ils peuvent faire offi ce de système de rejet à action modérée ou d'outil de classifi cation pour trier les produits défectueux dans différentes zones. Mais pour cela, le système d'inspection par vision doit disposer des fonctions de suivi requises.
Bras pousseur
Dirigeant les produits vers les bacs à l'aide d'une palette, les systèmes de rejet à bras pousseur pneumatique sont conçus pour fonctionner à des cadences élevées. Leur vitesse d'exécution/de réarmement doit être extrêmement rapide sous peine de bloquer le fl ux situé derrière le produit défectueux éliminé.
Ce type de rejet convient parfaitement aux produits de poids léger ou moyen qui sont espacés et transportés sur une bande étroite. Une fois encore, la mise au pas est capitale en vue de s'assurer que la palette frappe le centre du produit défectueux et se rétracte bien avant l'arrivée du produit suivant sur la chaîne. Dans l'idéal, le système doit être en mesure d'ajuster le déclenchement du bras pousseur afi n de compenser les variations de vitesse du convoyeur. Un tel mécanisme ne doit pas être associé à des produits fragiles ou en vrac, car il risquerait de les endommager.
Reject
Reject
OK
Ci-dessus|: bras pousseur
Ci-dessus|: système de rejet à doigts souples
Reject
Reject
OK
Ci-dessus|: dispositif de souffl age d'air Reject
OK
Travel
Ci-dessus|: système de rejet à aiguillage central Système de rejet à doigts souples
Une série de « doigts » (généralement entre 8 et 16) s'étendent doucement de façon séquentielle pour éjecter les produits fragiles hors de la chaîne et les diriger vers les bacs de rejets.
Système de rejet à trappe
Ce type de système correspond à un convoyeur articulé qui, lorsqu'il est déclenché, s'incline vers le bas en direction d'un bac de rejet. Bien qu'il soit circonscrit à des limites de hauteur et de cadence en raison de son exécution lente, il demeure très utile pour traiter les produits dont la trajectoire est diffi cile à modifi er.
5.3|Systèmes de rejet automatiques
Ces systèmes servent à éliminer les produits imparfaits/défectueux de la chaîne. Et puisque le choix de la solution adaptée dépend de divers facteurs, il convient de demander l'assistance du fournisseur de systèmes d'inspection.
Voici quelques-uns des systèmes de rejet automatiques les plus répandus : Dispositif de souffl age d'air (ou «|jet d'air|»)
Ce dispositif permet de pousser les produits vers les bacs de rejet.
Il est idéal pour les produits distincts et légers qui sont acheminés en fi le indienne sur une bande étroite. La mise au pas joue un rôle essentiel lors de l'utilisation d'un système de rejet par souffl age d'air, car il est important que seuls les produits défectueux soient éliminés de la chaîne. Pour les produits plus légers, des mécanismes diffusant un jet d'air bien moins puissant sont utilisés.
Rejet
Rejet
Rejet
Rejet
Rejet OK
OK
OK
Sens de direction
