Mesures dimensionnelles par vision

La vision industrielle est une technologie utile et souvent nécessaire dont les performances répondent aux exigences et aux contraintes industrielles. Son développement a bénéficié des progrès rapides et continus des détecteurs solides ponctuels, linéaires ou matriciels, ainsi que de la micro-informatique et de l’électronique de traitement d’images. La vision industrielle peut être définie comme suit : un ensemble autonome implémenté dans un environnement industriel et regroupant une caméra ou tout autre capteur optoélectronique sensible aux longueurs d’onde lumineuses ainsi qu’une unité de traitement d’images, ces deux systèmes permettant de prendre éventuellement une décision automatique.

Un secteur particulièrement concerné par la vision industrielle est la métrologie 2D ou 3D sans contact. De nombreux systèmes de mesure de positions, de formes et de distances sans contact sont utilisés dans l’industrie automobile, l’aéronautique, et surtout en milieu hostile (sous-marin, centrale nucléaire, chaudronnerie, etc.). Un tel système de mesurage est plus compact par rapport à une machine à mesurer tridimensionnelle (palpeur) pour la même résolution. En effet, la précision de mesure obtenue en utilisant des caméras industrielles étalonnées est en général comparable à une machine à mesurer tridimensionnelle.

Le présent article a pour objet de faire le point sur les systèmes de vision 2D pour le positionnement, l’identification et la mesure. En se limitant à un système de mesure 2D (aspect en surface) dans le domaine du visible, l’objet à contrôler possède trois dimensions, dont une sera forcément négligée par rapport aux autres. Cette troisième dimension pourra être contrôlée en synchronisant plusieurs systèmes de prise de vue et en faisant une étude simultanée des images qu’ils fournissent. Cette méthode permet de contrôler des objets de forme complexe, dont aucune dimension ne peut prévaloir sur les autres. L’objet peut être statique ou en mouvement de translation ou de rotation dans le contexte de la chaîne de fabrication. On peut dans certains cas profiter de ce mouvement pour faire plusieurs acquisitions sous des éclairages différents mettant en valeur l’aspect volumique de l’objet. C’est la position de l’objet par rapport à la source incidente qui crée l’effet de contraste recherché dans une image. Les différentes facettes de l’objet doivent apparaître distinctement séparées dans la dynamique de l’image et doivent aussi se distinguer du fond.

Les techniques de vision 3D, qui apportent la possibilité de résoudre des problèmes spécifiques que l’approche 2D ne permet pas de solutionner de façon simple (notamment la détermination des cotes de surfaces gauches) ne seront pas abordées ici. Le lecteur intéressé pourra se reporter à l’article « Perception géométrique tridimensionnelle en robotique » [R 7 750] dans le traité Informatique industrielle.