Mesure

Au cours de ces dernières années, les systèmes de traitement d’images et les systèmes de vision industrielle, ont été à l’origine de remarquables succès dans les branches d’application les plus diverses et ont donné naissance à un large éventail de solutions. De conception plus simple, les systèmes 2D et les capteurs de vision dominent encore largement le segment même si, en matière de traitement d’images, les applications 3D sont aujourd’hui en plein essor. Patrick Schwarzkopf, directeur de la VDMA Traitement industriel d’images, illustre d’ailleurs ce constat de données chiffrées : « L’analyse de marché que nous avons effectuée a révélé que 10 % du chiffre d’affaires global de la branche est généré par les activités de mesures tridimensionnelles – et la tendance est à la hausse ! Il faut en outre y ajouter les applications déjà existantes dans le domaine de l’automatisation. »

Les robots deviennent quasi autonomes

Pour le Dr Olaf Munkelt, président du Conseil d’administration de la VDMA Traitement industriel d’images et directeur de la société MVTec Software GmbH qui produit des logiciels destinés au traitement d’images industriel, une chose est sûre : « La vision 3D se trouve au tout début d’un développement fulgurant. A l’avenir, il est clair que les machines et les technologies de traitement d’images fusionneront au sein d’entités uniques.»

Dans notre monde actuel, la vision en trois dimensions est devenue une nécessité dans de nombreux domaines, pour les individus mais aussi pour l’industrie et les machines. Dans le secteur de la construction mécanique ou de la production industrielle, les informations tridimensionnelles permettent de relever des défis complexes partout où les technologies 2D classiques ne suffisent plus. En effet, pour détecter des objets avec les technologies 2D, il faut que ceux-ci soit orientés selon des axes définis. Inversement, la vision 3D peut appréhender des objets, quelle que soit leur position dans l’espace. La procédure de mise en correspondance par projection perspective permet même de reconnaître clairement dans leurs coordonnées des objets renversés ou vrillés. Ainsi, avec la vision 3D, le robot devient quasi autonome. Il perçoit la manière dont une pièce est posée ou accrochée et peut alors la prélever de manière ciblée.

La vision 3D gagne le secteur de l’automatisation

De manière générale, différentes méthodes existent pour recueillir des données tridimensionnelles. Il est notamment possible de collecter des images au moyen de plusieurs caméras (stéréométrie), ou bien d’enregistrer deux dimensions avec une caméra et la troisième via un autre capteur (un capteur de proximité par exemple). Autres solutions possibles : la mise en œuvre d’un laser linéaire, d’un scanner laser de profil 3D ou d’une combinaison de tous ces capteurs et caméras. La méthode choisie varie en fonction de l’application prévue.

Au-delà de son utilisation en métrologie, un domaine d’application très florissant, les systèmes de vision 3D sont de plus en plus employés dans le secteur de l’automatisation et en particulier pour les robots industriels. Une branche d’activités qui est familière à l’entreprise Robo3DVision, une division de la société polonaise AIC S.A qui développe et réalise des échangeurs thermiques et fournit des solutions complètes de transfert thermique. Pour les besoins de cette société, Robo3DVision a mis au point un système de vision adaptatif, spécialisé dans le soudage tridimensionnel automatisé tube-tube plaque. Une nouvelle version de ce système autorise le pilotage de différents processus assistés par robots (soudage linéaire, montage, collage et inspection de surface entre autres).

Maciej Kaniewski, chef d’équipe chez Robo3DVision, explique : « Notre système de vision adaptatif compte au nombre de ces « vision-based robot guidance systems » qui, selon moi, sont les seuls véritables systèmes de vision 3D. De tels systèmes sont en mesure de scanner une scène, de détecter la position dans l’espace des différents éléments et de générer le chemin d’accès pour le robot. Ils sont particulièrement recommandés pour toutes les opérations de préhension, de palettisation et de montage ainsi que pour le collage et le soudage automatisés». Les informations tridimensionnelles permettent au système de traitement d’image du robot d’identifier le type d’objet dont il s’agit ainsi que son positionnement. De cette façon, une manipulation sans heurts peut être garantie, condition indispensable au bon déroulement de toute production automatisée.

L’avenir est aux scanners 3D

Pour le spécialiste de l’entreprise Robot Vision, Maciej Kaniewski, l’avenir des systèmes de vision réside dans leur grande souplesse d’utilisation. Une flexibilité que la vision 3D est actuellement en mesure de proposer. Et celui-ci d’argumenter : « Aujourd’hui, les systèmes de vision sont le plus souvent spécialisés dans des tâches concrètes bien spécifiques. Chaque modification des caractéristiques du procédé est donc synonyme de dépenses de temps et d’argent. Il faut que cela change. Les scanners 3D constituent ici une solution d’avenir. Ils peuvent en effet détecter la forme, la taille, la position et l’orientation de toutes sortes d’objets et peuvent donc être utilisés pour une grande variété d’applications. » Condition importante : l’utilisation du robot et du système de vision doit rester simple. Maciej Kaniewski préconise de ce fait la mise au point d’un système unifié sur plateforme PC, non seulement en mesure de piloter le robot et les appareils auxiliaires (pour le soudage par exemple) mais aussi capable de maîtriser et de convertir les algorithmes du système de vision.

Le Dr Olaf Munkelt de la société MVTec envisage l’avenir sous un jour similaire. Il explique : « Les robots du futur seront à n’en pas douter des appareils intégrés au sein desquels se trouveront réunis le traitement d’images (sous forme de vision 3D) et le logiciel de commande. Bien sûr, il est indispensable de rendre plus conviviale l’utilisation des systèmes et de mettre en œuvre des environnements de développement intégrés. C’est pourquoi, la plupart des systèmes d’automatisation du futur ne tourneront plus sur PC mais sur des équipements matériels embarqués à faible consommation électrique. Les fabricants de logiciels devront de leur côté proposer des produits standardisés pouvant être mis en œuvre sur de tels systèmes sans complications. Et c’est ainsi que nous irons vers des solutions toujours plus économiques.»