Le secteur manufacturier américain a besoin de plus qu'un simple »caméra intelligente« dans une boîte. Le vrai pouvoir vient de la connexion. C'est le monde des intégrations de systèmes de vision. Le marché américain de la vision industrielle connaît une croissance rapide et devrait atteindre un TCAC de plus de 12 % entre 2025 et 2030.
Cette croissance ne se limite pas à de meilleurs appareils photo. Il s'agit d'intégrer l'IA à la vision industrielle en usine. Les rapports s'affichent 60 % des fabricants, voir intégration de la vision robotique si nécessaire pour une automatisation flexible de l'usine.
Mais comment faire pour qu'une caméra, un robot et un automate parlent le même langage ?
Ce guide couvre les éléments essentiels pour une bonne intégration des systèmes de vision, de l'interface de vision PLC aux systèmes de construction qui arrêtent la ligne en cas de défaut, un concept appelé Jidoka.
Que sont les intégrations de systèmes de vision (et pourquoi représentent 90 % du projet) ?
L'achat d'une caméra haute résolution est la partie la plus facile. L'intégration est le travail complexe et de grande valeur qui consiste à faire de cette caméra un élément fonctionnel de votre chaîne de production. Ce travail est ce qui définit les intégrations réussies de systèmes de vision.
C'est la différence entre un »démo technologique cool« et un »processus de fabrication fiable.« Une caméra autonome peut détecter un défaut, mais un système intégré peut y remédier en temps réel. C'est là qu'un intégrateur de vision industrielle apporte une valeur ajoutée.
Les trois piliers fondamentaux de l'intégration
Les intégrations de véritables systèmes de vision reposent sur trois piliers.
- Intégration mécanique : Cela implique de monter physiquement la caméra, les lumières et les optiques. Cela implique des crochets personnalisés, Boîtiers conformes à la norme IP67, et en veillant à ce que la configuration soit rigide. Il doit être à l'abri des vibrations de la machine et des défaillances courantes du système de vision.
- Intégration électrique : Il s'agit d'alimenter les composants de vision industrielle et de câbler les E/S. Il s'agit notamment de connecter les déclencheurs à des capteurs et de les envoyer »Réussite/Échec« signaux aux portes de rejet.
Intégration des données et des contrôles : C'est le numérique »poignée de main.« De bonnes intégrations de systèmes de vision en dépendent. C'est ainsi que le système de vision partage ce qu'il voit avec votre configuration d'automatisation industrielle, souvent à l'aide d'une interface de vision PLC.
Cette connexion de données, l'interface de vision PLC, est le cerveau de l'ensemble de l'opération. Regardons cela ensuite.
Le « cerveau » : maîtriser l'interface de vision PLC
Votre PLC (contrôleur logique programmable) est l'agent de la circulation de la chaîne de production. L'interface de vision PLC est le canal de communication qu'il utilise pour commander le système de vision et recevoir ses données. Sans interface de vision PLC robuste, votre ligne s'arrête. Cette communication est au cœur de toutes les intégrations réussies de systèmes de vision.
1. Choix de votre langue : protocoles de communication courants
Le protocole que vous utilisez est le choix le plus important pour votre interface de vision PLC. Ce sont les protocoles de communication industriels qui permettent à vos appareils de communiquer.
- EtherNet/IP (EIP) : Il s'agit de la norme dominante aux États-Unis, en particulier pour Automates Rockwell/Allen-Bradley. Il est rapide, robuste et permet de traiter de gros paquets de données.
- PROFINET : Il s'agit de la norme de haute vitesse pour les automates Siemens. Vous le verrez dans de nombreuses usines de conception européenne.
- Modbus TCP : Il s'agit d'un protocole simple et ancien. Cela fonctionne bien pour les applications de base. »Réussite/Échec« signale, mais n'est pas idéal pour les intégrations de systèmes de vision complexes.
2. Données ou E/S : qu'envoyez-vous ?
- E/S discrètes : C'est la méthode « stupide ». Un simple »Activé/Désactivé« signal sur un fil. (par exemple, »Broche 1 HAUTE = réussite », « Broche 2 HAUTE = échec«).
- Messagerie de données : C'est la méthode « intelligente ». Le système de vision envoie une chaîne de données complète à l'automate programmable, telle que : »Partie_OK, X=150,2, Y=301,5, R=90,1«. Ces riches données issues de l'intégration de vos systèmes de vision sont essentielles pour l'intégration de la vision robotique.
Maintenant que le « cerveau » envoie des données intelligentes, voyons comment le « muscle » les utilise.
Le « muscle » : meilleures pratiques pour l'intégration de la vision robotique
C'est là que l'automatisation devient flexible. L'intégration de la vision robotique donne des « yeux » à votre robot. Cela lui permet de prélever des pièces dans un casier aléatoire ou de guider un composant avec une précision inférieure au millimètre.
Pour la robotique guidée par vision, la configuration est primordiale. De bonnes intégrations de systèmes de vision font ici toute la différence.
1. La décision « œil dans la main » ou « œil dans la main »
Vous avez deux choix principaux pour le placement des caméras dans les intégrations de votre système de vision.
A) Les yeux dans la main : La caméra est montée sur le poignet du robot.
- Avantages : Il peut obtenir des vues rapprochées sous plusieurs angles. C'est idéal pour inspecter une pièce après le robot le ramasse.
- Inconvénients : La caméra est sujette à des vibrations et à une éventuelle usure des câbles. Cela signifie également des temps de cycle plus lents, car le robot doit s'arrêter pour prendre une photo.
B) Œil-à-main : La caméra est montée dans une position fixe et regarde l'espace de travail du robot vers le bas.
- Avantages : Cette configuration est très rapide et stable. Le robot peut se déplacer pour sélectionner la partie A tandis que la caméra trouve la partie B.
Inconvénients : Le bras du robot peut bloquer la vue de la caméra (c'est ce qu'on appelle l'occlusion).
2. Le cauchemar de l'étalonnage « œil-main »
Le plus grand défi en matière d'intégration de la vision robotique est l'étalonnage. C'est là que de nombreuses intégrations de systèmes de vision échouent. Vous devez apprendre à utiliser la caméra Coordonnées des pixels 2D pour le robot Coordonnées mondiales 3D. Un mauvais étalonnage est l'une des défaillances les plus courantes des systèmes de vision et c'est pourquoi un robot « rate » la pièce de 5 mm.
Voici ce que cela implique :
- Création d'une « poignée de main » : Vous devez créer un lien mathématique précis entre les pixels de la caméra (par exemple, « pixels 800, 600 ») et l'espace mondial du robot (par exemple, « X, Y, Z »).
- Gestion des données : Cette prise de contact des données repose souvent sur l'interface de vision PLC pour gérer l'échange de coordonnées.
- Viser la perfection : L'intégration parfaite des systèmes de vision dépend de l'obtention d'un étalonnage parfait.
Ce processus qui consiste à trouver des pièces et à agir sur celles-ci ne se limite pas à la sélection. C'est également la clé pour empêcher les pièces défectueuses de quitter votre ligne de production.
Comment Jidoka peut aider à prévenir les défaillances
Jidoka Technologies est une société d'automatisation industrielle qui fournit des solutions de vision autonomes basées sur l'IA. Leur modèle commercial repose sur la fourniture de systèmes complets et intégrés (pas seulement des logiciels) qui résolvent les problèmes de contrôle qualité et d'optimisation des processus.
Voici comment cela fonctionne :
- Détecter : La caméra détecte automatiquement un défaut critique, tel qu'un joint manquant.
- Arrêt : L'interface de vision PLC est programmée pour arrêter immédiatement la ligne en cas de détection d'un problème grave.
- Alerte : Un mât d'éclairage « Andon » clignote en rouge pour appeler un opérateur.
- Prévenir : L'opérateur ne se contente pas de redémarrer. Ils étudient la cause première (par exemple, la capsuleuse est mal alignée) et corrigent le processus.
Nous avons intégré cette logique exacte dans Plus de 100 implémentations réussies pour Plus de 48 clients de confiance dans le monde. C'est ainsi que les intégrations de systèmes de vision vous permettent de passer de la simple détection des défauts à leur prévention.
Vous voulez voir comment Jidoka peut être intégré à votre gamme ? Parlons-en.
Conclusion : arrêtez de détecter les défauts, commencez à les prévenir
Les intégrations réussies de systèmes de vision dépendent moins de la marque de la caméra que de la qualité de la connexion. Le vrai travail se situe dans le domaine de l'ingénierie.
Un intégrateur de vision industrielle doit résoudre des problèmes complexes d'éclairage, de vibrations et de mauvais calibrages pour intégrer la vision robotique. L'interface de vision PLC doit être rapide et fiable.
Vous êtes confronté à des arrêts de ligne constants et inexpliqués. Pire encore, vous expédiez des pièces défectueuses à vos clients, ce qui entraîne des retours et nuit à la confiance. Votre coûteux système robotique guidé par vision rate des choix, ce qui ralentit l'ensemble de la chaîne. Vous vous retrouvez avec un système qui détecte les défauts mais qui est trop lent ou peu fiable pour y remédier.
Communiquons avec Jidoka dès aujourd'hui pour passer de la détection des défauts à la prévention des défauts.
FAQs
1. Quelle est la différence entre un système de vision et un capteur de vision ?
Un capteur de vision est une unité compacte, souvent appelée caméra intelligente, qui émet un simple signal « réussite/échec ». Une intégration complète du système de vision est plus puissante. Il utilise un contrôleur distinct pour l'IA complexe en vision industrielle et envoie des données riches, telles que des coordonnées 3D, via l'interface de vision PLC.
2. Quelle est la plus grosse erreur en matière d'intégration de systèmes de vision ?
L'erreur la plus importante à l'origine des défaillances courantes des systèmes de vision est l'éclairage non contrôlé. Une lumière incohérente entraîne des erreurs de lecture et de faux rejets. Un intégrateur de vision industrielle professionnel résout ce problème en construisant des boîtiers robustes et en utilisant des lumières LED stroboscopiques pour garantir des conditions stables pour l'automatisation industrielle.
3. Qu'est-ce qu'un « intégrateur de systèmes de vision » et pourquoi en ai-je besoin ?
Un intégrateur est le partenaire d'ingénierie qui gère l'ensemble des intégrations de systèmes de vision. Vous en avez besoin car ils maîtrisent la physique (optique, éclairage) et la manipulation des données, créant ainsi une interface de vision PLC fiable et une intégration parfaite de la vision robotique propre à votre produit.
4. Le système de vision doit-il être de la même marque que mon automate programmable ?
Non, il n'est pas nécessaire que les marques soient identiques. Toute intégration de système de vision moderne peut se connecter à n'importe quel automate programmable moderne (tel que Rockwell ou Siemens) à l'aide de protocoles de communication industriels standard tels que EtherNet/IP ou PROFINET. La compatibilité est intégrée au protocole.
5. À quoi sert le mieux l'intégration de la vision robotique « Eye-in-Hand » ?
L'intégration de la vision robotique « œil dans la main » est idéale pour les tâches flexibles et de haute précision en robotique guidée par vision. Il fixe la caméra au poignet du robot pour obtenir des vues rapprochées. Cela permet au robot d'inspecter plusieurs côtés ou de guider un outil dans un assemblage complexe avec une précision inférieure au millimètre.
