Pourquoi les inspections 3D sont enfin aussi faciles que les inspections 2D

La plupart des produits manufacturés sont des objets tridimensionnels (3D), il est donc logique que les systèmes d’automatisation conçus pour fonctionner dans les trois dimensions soient plus performants pour l’assemblage, l’assurance qualité et d’autres tâches industrielles. En règle générale, les systèmes de vision industrielle 3D modernes effectuent trois tâches de base : guider le système d’automatisation (les robots par exemple) pour prélever les objets, inspecter les objets pour détecter les défauts et mesurer les objets dans le cadre du processus d’assemblage.

La technologie de lecture laser 3D flexible répond aux besoins des applications difficiles

Aujourd’hui, les concepteurs de vision industrielle 3D ont plusieurs options à leur disposition, notamment les solutions de lecture laser, stéréoscopiques et fonctionnant sur le principe du temps de vol (ToF). Parmi ces trois ensembles de solutions, la lecture laser est de loin la plus courante, car elle constitue la solution d’acquisition de données 3D la plus rapide, précise et rentable.

Les trois principaux types de scanners laser sont le système de profilage laser, le capteur de déplacement et le système matriciel. Les systèmes de profilage laser produisent des cartes de surface en empilant les profils individuels pour former une image continue. Les capteurs de déplacement peuvent générer des nuages de points 3D réels pour représenter l’objet dans son intégralité, avec une précision et une convivialité meilleures que celles des cartes de hauteur basiques.

Les forces propres à chaque solution de lecture laser 3D les rendent intéressantes pour un large éventail d’applications dans les secteurs de l’automobile (inspection des surfaces affleurantes et des discontinuités, inspection des pièces, guidage robot), des produits de consommation (comptage, emballage, vérification), de l’agroalimentaire (inspection, comptage, tri, emballage) et de l’électronique (présence/absence, assurance qualité).

Trois défis couramment associés à la 3D

Les solutions de vision 3D présentent trois grands défis : la nécessité de prendre les mesures en trois dimensions, notamment la rotation autour de chaque axe pour six degrés de liberté ; le manque d’outils de vision 3D réelle ; les limites du traitement intégré et leur impact sur les applications 3D de calcul intensif.

La mesure des objets avec six degrés de liberté réels pose problème aux systèmes de vision 3D, car la plupart d’entre eux utilisent des cartes de hauteur plutôt que des images en nuage de points 3D réels. Avec les cartes de hauteur, les informations de hauteur suivent un code couleur, de la même façon que les températures sur les images thermiques. Malheureusement, les humains ne perçoivent pas la hauteur en couleur, ce qui rend ces solutions difficiles à comprendre et à programmer. La plupart des applications 3D nécessitent un certain niveau de mouvement, ce qui oblige le système de vision 3D à prendre en charge la rotation, l’inclinaison et la direction d’inclinaison. Enfin, l’utilisation de cartes de surface 3D au lieu de nuages de points réels peut nuire à la précision de mesure, car seuls les nuages de points représentent l’objet tel qu’il apparaît dans le monde réel.

Le manque d’outils de vision 3D réelle implique que de nombreux développeurs de solutions 3D cherchent à répondre aux besoins des applications 3D avec des outils 2D. De ce fait, les données sont moins précises, les investissements en ingénierie sont plus élevés et les opérations de développement et d’exécution sont plus longues.

Enfin, les solutions de vision 3D traitent d’importantes quantités de données ! Pour cette raison, la plupart des solutions 3D dépendent d’ordinateurs industriels ou de processeurs informatiques industriels coûteux. Ces processeurs compliquent le câblage et le rétrofitage, en particulier pour les solutions montées sur robot qui suscitent déjà d’autres préoccupations concernant l’usure des câbles et la nécessité de limiter le poids à l’extrémité du bras robotisé.

Mise au point d’une solution 3D plus performante

Compte tenu du besoin croissant de solutions de vision 3D, Cognex s’est attaché à relever les principaux défis liés à un déploiement à grande échelle. La nouvelle solution 3D-L4000, par exemple, utilise un laser sans granularité pour générer un nuage de points 3D complet au lieu de produire des cartes de hauteur, et fournit des informations détaillées pour chaque rotation et inclinaison.

Les nouvelles solutions 3D montrent également le nuage de points complet restitué en 3D à l’opérateur pour lui permettre de faire pivoter, incliner et tourner l’objet dans n’importe quelle direction. Il est ainsi plus facile d’associer les caractéristiques de la pièce et les caractéristiques visibles à l’affichage.

Cognex a mis au point des outils de vision qui fonctionnent directement sur le nuage de points 3D pour offrir une meilleure précision et étendre les types d’inspections pouvant être réalisés. Mieux encore, avec les inspections en 3D, les utilisateurs peuvent immédiatement voir comment les outils de vision fonctionnent sur la pièce ou le composant réel. La solution 3D-L4000 est dotée de plusieurs algorithmes 3D dédiés, notamment Blob3D, PatMax 3D, Edge3D, ExtractSphere 3D, ExtractCylinder 3D etc. Tous ces outils sont accessibles par le biais de l’interface utilisateur brevetée basée sur les feuilles de calcul d’In-Sight, ce qui garantit une programmation et un fonctionnement intuitifs.

Aujourd’hui, grâce aux systèmes d’inspection 3D avancés, les clients parviennent à déployer des solutions sans contact simples pour éliminer les défauts et les rappels de produits. Par exemple, les constructeurs automobiles peuvent utiliser les systèmes de vision 3D pour inspecter les plaquettes de frein ou encore pour vérifier la largeur de l’écartement, l’angle des bords biseautés et les rivets qui maintiennent la garniture. Ces systèmes effectuent également des inspections 2D, comme la vérification de la lisibilité des dates, codes de lot et étiquettes une fois ceux-ci apposés. Et ce n’est là qu’une seule des nombreuses applications que les solutions 3D compactes et faciles d’utilisation rendent possibles.