Les enjeux lors de l'inspection d'objets : reconnaître et éliminer les sources d'erreurs. Djang Garcia-Campos STEMMER IMAGING S.A.S.

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1 Les enjeux lors de l'inspection d'objets : reconnaître et éliminer les sources d'erreurs Djang Garcia-Campos STEMMER IMAGING S.A.S. Forum Technologique de Vision Industrielle, 3 décembre 2015

2 ÉLÉMENTS PARASITES LORS DE LʼINSPECTION SYSTÈME MOINS PRÉCIS, PLUS DE REJETS. POURQUOI? Pièces / objets variés Influence des composants de vision Algorithmes et paramétrage Transfert / amenage / site Environnement Facteur humain

3 PROCESSUS COMPLEXE Lumière incidente Objet / Pièce Lumière réfléchie Éclairage Filtre + Objectif Contrôles Signaux Influences Inspection Système de vision + pièce / objet Capteur Représentation influences Site Composants Outils logiciels Technologie caméra Environnement Transfert / amenage Positionnement Communication / Automatismes Interface homme-machine Données image Numérisation Interfaces Signaux analogiques Vibrations Lumière ambiante Température Poussière, eau CEM

5 ÉCLAIRAGE VARIATION DE LA LUMINOSITÉ Variations de lumière = variation des résultats Effets à l allumage : changements de luminosité, effets thermiques à court terme. Vieillissement à long terme : baisse de la luminosité, décalage du spectre Positionnement, poussières Solution : réglage et commande de l éclairage contrôleur de flash pour les LED! Série CCS FPQ2 : effets thermiques à l allumage d une LED

6 ÉCLAIRAGE ELCAIRAGE BACKLIGHT POUR DES APPLICATIONS DE MESURE Contrastes élevées pour mise en évidence des contours. Applications de mesure sans surexposition (cf capteur ), saturation à 85% maximum. Lumière diffuse / coaxiale Rétroéclairage LED standard Avec un filtre de type Light Control

8 LUMIÈRE INCIDENTE Éclairage = %R + %E + %D + %A + %T Éclairage Réflexion Emission Dispersion Transmission Lors de la prise de vue, chaque objet réagit différemment. Absorption

9 OBJET À INSPECTER MODIFICATIONS AU NIVEAU DES SURFACES ET DES PIÈCES Variation de surface = variation d image (diffusion, reflexion,,,) Oxidation des surfaces métalliques lors du stockage Degrés de polissage/brossage, revêtements ( placage de nickel, galvanisation, durcissement) Différents degrés de brillance Salissures, huile + graisse, dépôts de poussière Effets thermiques : modifications des dimensions (longueur & volume) Ex.: dilatation longitudinale avec1 kelvin de différence par mètre (à 20 C) Fer 0,012 mm ABS 0,1 mm Aluminium 0,0238 mm Polyéthylène 0,15-0,2 mm Cuivre 0,017 mm PVC 0,06-0,08 mm Attention : les matériaux anisotropes tels que les plastiques, les fibres naturelles et les composites présentent des coefficients de dilatation dans des directions longitudinales et transversales.

10 PROCESSUS COMPLEXE Lumière incidente Objet / Pièce Lumière réfléchie Éclairage Filtre + Objectif Contrôles Signaux Influences Site Inspection Composants Outils logiciels Système de vision + pièce / objet Capteur Technologie caméra Représentation influences Environnement Transfert / amenage Positionnement Communication / Automatismes Interface homme-machine Données image Numérisation Interfaces Signaux analogiques Vibrations Lumière ambiante Température Poussière, eau CEM

11 OBJECTIFS OBJECTIFS ENTOCENTRIQUES Objectifs compacts, économiques, à focale fixe Champ de l objet variable en fonction de la distance de travail : échelle de reproduction variable Redimensionnement pixel > millimètre différent en fonction de la distance de travail

12 OBJECTIFS OBJECTIFS ENTOCENTRIQUES Petite ouverture (grande distance focale), moins de risque d erreur Si possible : plus grande distance de travail, petite ouverture

13 OBJECTIF OBJECTIFS DE MESURE TÉLÉCENTRIQUES Faisceaux quasi parallèles, échelle intacte Taille intacte de l objet même si la caméra s éloigne Distorsion géométrique très faible

14 OBJECTIFS OPTIQUE ET ERREURS Ex.: distorsion géométrique Ex.: aberration chromatique longitudinale compensation avec un objectif apochromatique

15 OBJECTIFS OUVERTURE Réduire l ouverture moins d erreurs optiques Ouverture trop petite résolution réduite par diffraction L idéal est de réduire l ouverture de 2-3 degrés Ex.: Ouverture 1.4 (complète) Ouverture 4.5 (durée d exposition adaptée)

16 PROCESSUS COMPLEXE Lumière incidente Objet / Pièce Lumière réfléchie Éclairage Filtre + Objectif Contrôles Signaux Influences Site Inspection Composants Outils logiciels Système de vision + pièce / objet Capteur Technologie caméra Représentation influences Environnement Transfert / amenage Positionnement Communication / Automatismes Interface homme-machine Données image Numérisation Interfaces Signaux analogiques Vibrations Lumière ambiante Température Poussière, eau CEM

17 CAMÉRA EXPOSITION & SUREXPOSITION Une exposition variable, en particulier la surexposition, modifie les données de mesure : non-linéarité du capteur en saturation, forte intensité / blooming en surexposition

18 CAMÉRA RENFORCEMENT DU CAPTEUR (GAIN) Un bruit numérique élévé complique la lecture de l image ; à éviter pour des applications de mesure. Utiliser des capteurs haut de gamme, éviter le réchauffement de la caméra. Ex.: 5ms avec Gain=0 0,9ms avec Gain=4

19 PROCESSUS COMPLEXE Lumière incidente Objet / Pièce Lumière réfléchie Éclairage Filtre + Objectif Contrôles Signaux Influences Site Outils logiciels Système de vision + pièce / objet Capteur Technologie caméra Représentation influences Environnement Transfert / amenage Positionnement Communication / Automatismes Interface homme-machine Données image Numérisation Interfaces Signaux analogiques Vibrations Lumière ambiante Température Poussière, eau CEM

20 LOGICIEL PRÉCIS ET REPRODUCTIBLE Algorithmes et modes sous-pixel déterminent la précision et répétabilité des résultats Choisir de préférence des bibliothèques et produits de qualité : les outils logiciels sont bien meilleurs. De nombreux systèmes aident l utilisateur pour le calcul des valeurs (min, max, mean, std. dev., cp et cpk) Utiliser la capacité de mesure du système avec des méthodes appropriées et des normes pertinentes.

21 LOGICIEL ET FACTEUR HUMAIN PARAMÉTRAGE CORRECT Réglage stable de l outil logiciel pour l inspection d objets en mouvement : mesure et contrôle au même endroit ; résultats reproductibles et comparables. Le paramétrage correct de chaque outil a une grande influence sur sa stabilité et précision.

22 PROCESSUS COMPLEXE Lumière incidente Objet / Pièce Lumière réfléchie Éclairage Filtre + Objectif Contrôles Signaux Influences Inspection Système de vision + pièce / objet Capteur Représentation influences Site Composants Outils logiciels Technologie caméra Environnement Transfert / amenage Données image Numérisation Interfaces Signaux analogiques Vibrations Lumière ambiante Température Poussière, eau CEM

23 TRANSFERT, AMENAGE, SITE AMENAGE DES PIÈCES Positions variables = variation de la perspective et des resultats Précision de l ammenage? Degrés d inclinaison des pièces? Vibrations et secousses = flou Flou cinétique dû au transport des pièces et une trop longue exposition

24 TRANSFERT, AMENAGE, SITE DISPOSITION MÉCANIQUE Disposition incorrecte de la caméra mesures incorrectes Vue latérale sur les bordures des pièces, échelles diverses avec objectifs standard. Surface et objectif sont parallèles Surface et objectif ne sont pas parallèles.

25 MESURES 2D : PROBLÈMES? Objectifs télécentriques : les mesures peuvent être éventuellement systématiquement erronées, même dans la zone télécentrique Le décalage de la pièce peut occasionner des mesures de longueurs variées : Longueur visible L v = L - L* (1-cos α) + H * sin α Beispiel: Longueur réelle = 50mm Hauteur de la pièce = 10mm Basculement= 0.25 degré Longueur visible = L mm

26 PROCESSUS COMPLEXE Lumière incidente Objet / Pièce Lumière réfléchie Éclairage Filtre + Objectif Contrôles Signaux Influences Inspection Système de vision + pièce / objet Capteur Représentation influences Site Composants Outils logiciels Technologie caméra Environnement Transfert / amenage Positionnement Communication / Automatismes Interface homme-machine Données image Numérisation Interfaces Signaux analogiques Influences de l environnement

27 STRUCTURE DE PROCÉDÉS COMPLEXE Lumière incidente Objet à inspecter Lumière réfléchie Éclairage Filtre + Optique Valeurs mesurées Signaux Impacts Site Système dʼévaluation Outils logiciels Système de vision + objet à inspecter Capteur Technologie photographique Image Impacts Environnement Mécanique Amenée Interfaces des processus Interface utilisateur (HMI) Données image Numérisation Interfaces Signaux analogues Impacts de lʼenvironnement

28 INFLUENCES EXTÉRIEURES LUMIÈRE, POUSSIÈRE, SALETÉS, TEMPÉRATURE L environnement a des influences sur l image, et fait donc varier les résultats influences négatives sur les applications de mesures et la précision du système Surexposition et réflexion dues à une lumière externe modifient l image. Eau, vapeur, poussière : elles modifient le rayonnement (absorption, dispersion, réflexion) Réchauffement du capteur bruit numérique, luminosité LED réduite, vieillissement accru des composants électroniques Ex.: réflexions parasites dues à une lumière externe

29 Merci de votre attention! STEMMER IMAGING S.A.S. Le Quadral 23 bis, rue Edouard Nieuport Suresnes Tél. : Fax : info@stemmer-imaging.fr