Points clés à retenir
- La technologie à balayage linéaire crée des images ligne par ligne pour inspecter avec précision les matériaux en mouvement continu et les objets en rotation.
- Une caméra de balayage de zone capture un cadre bidimensionnel complet en une seule exposition.
- Le choix du bon type de capteur dépend entièrement de la vitesse de votre convoyeur et de la forme de l’objet que vous inspectez.
Les pièges du mauvais choix de caméra
Choisir la mauvaise méthode d’acquisition d’images dans la vision industrielle est un peu comme choisir de conduire un bus scolaire pour vos trajets quotidiens. Vous finirez par arriver là où vous allez, mais cela prendra plus de temps, coûtera plus cher et provoquera de la frustration tout au long du processus.
Les caméras de balayage linéaire et de balayage de zone ont le même usage général, capturant des images pour automatiser les tâches visuelles, mais leurs processus et méthodes sont complètement différents.
Qu’est-ce qu’une caméra linéaire et quelles sont ses principales utilisations ?
Une caméra linéaire capture une seule ligne de pixels. Lorsqu'un objet passe sous capteur, la caméra se déclenche à plusieurs reprises pour créer une image, une ligne de pixels à la fois, en assembleant ces lignes pour former une image homogène. Les derniers imageurs de balayage de ligne vont de 500 à 8000 pixels par ligne avec une vitesse atteignant 67 000 lignes par seconde.
Applications où le balayage de ligne excelle :
- Supports Web continus : Papier, film, feuille, textiles et non-tissés
- Surfaces cylindriques : Canettes, tuyaux et rouleaux où la caméra « déballe » efficacement la surface
- Grands objets planaires : Panneaux solaires, feuilles de verre, plaques métalliques et PCB plus larges qu’un champ de vision matriciel unique
- Production à grande vitesse : Lignes fonctionnant à une vitesse supérieure à 2 mètres par seconde, où le matriciel nécessiterait un éclairage stroboscopique peu pratique
Une caméra linéaire capture une seule ligne de pixels et les assemble pour former une image homogène.
Une caméra matricielle capture une scène en un seul cliché.
Qu’est-ce qu’une caméra à balayage matriciel et quand est-elle la meilleure solution ?
Une caméra matricielle capture une image en une seule exposition. Cela en fait le choix le plus courant et le plus flexible pour l’inspection de pièces discrètes ou de composants individuels, ainsi que pour le guidage robotisé et les applications de vision industrielle générales.
Le capteur contient un réseau rectangulaire de pixels. En un seul cliché, la caméra enregistre l'ensemble de la scène. Les capteurs de l'obturateur global exposent tous les pixels simultanément, ce qui permet de geler les mouvements sans distorsion. Cette simplicité explique pourquoi le balayage matriciel reste la valeur par défaut pour la plupart des installations de vision industrielle.
Les applications de caméra matricielle comprennent :
- détection des défauts pour les pièces discrètes : Chaque pièce capturée individuellement sans synchronisation de mouvement
- Le prélèvement robotisé de bacs : imagerie à prise unique pour l’orientation et l’emplacement de pièce 3D orientation
- Inspections avec plusieurs régions d’intérêt : Une image segmentée pour plusieurs vérifications de défauts sans déplacer la caméra
- Lignes à faible vitesse ou à arrêt rapide : Une intégration plus simple sans besoin d’encodeur
Balayage matriciel vs balayage de ligne : Comparaison des fonctionnalités et des applications
Les caméras Line-Scan offrent des vitesses d'inspection 20 à 30 fois plus rapides que les capteurs de balayage matriciel lors de la mesure d'objets continus. Cependant, les caméras à balayage de zone offrent une intégration plus simple avec des pièces discrètes et peuvent atteindre des fréquences d'images très élevées lors de l'inspection de champs de vision plus petits.
| Caméra matricielle | Caméra linéaire | |
|---|---|---|
| Méthode de capture | Exposition unique d'un réseau de capteurs rectangulaires | Capture séquentielle d’une ligne de pixel unique |
| Construction d’images | Image capturée en une seule prise | Image reconstruite à partir de lignes successives |
| Résolution pratique maximale | 20 à 65 millions de pixels par image | 4 096 à 16 384+ pixels par ligne (longueur infinie) |
| Vitesse moyenne | 30 à 500 images par seconde (image complète) | 20 000 à 67 000 lignes par seconde |
| Exigence de mouvement | Objets statiques ou à vitesse modérée | Mouvement relatif continu (caméra ou objet) |
| Synchronisation | Entrée de déclenchement (externe ou interne) | Retour codeur pour la correspondance de vitesse |
| Complexité de l’intégration | Bas – objectifs standard, éclairage, montage | Plus élevé – nécessite un contrôle précis du mouvement et un éclairage linéaire |
| Meilleur type application | Pièces discrètes, présence/absence, inspection de l’assemblage, prélèvement de bacs, plusieurs régions d’intérêt | L’inspection de bande, les surfaces cylindriques, les lignes continues à grande vitesse |
Quatre erreurs critiques commises par les ingénieurs
Le flou de mouvement, les erreurs de discordance d'encodeur et d'éclairage sont les trois erreurs les plus courantes et les plus coûteuses lors de la spécification des caméras de balayage de ligne ou de zone. Chaque erreur est prévisible et évitable grâce à une analyse d’application appropriée.
| Pourquoi cela se produit-il ? | Prévention | |
|---|---|---|
| Flou de mouvement sur le matriciel | En supposant qu'un obturateur rapide peut geler une bande se déplaçant plus rapidement que 2 mètres par seconde | Utiliser un système de balayage linéaire pour les vitesses supérieures à 2 m/s |
| Incompatibilité du codeur sur le balayage de ligne | Un étalonnage incorrect entre les impulsions du codeur et la fréquence de ligne de la caméra provoque un étirement ou une compression de l’image | Validez la résolution du codeur et la temporisation des impulsions avec des modèles de test avant la production |
| Éclairage linéaire pour le balayage matriciel, éclairage annulaire pour le balayage de ligne | Utilisation d'une géométrie d'éclairage conçue pour un type de caméra sur l'autre | Utiliser des lumières de ligne uniformes pour le balayage de ligne ; des lumières annulaires ou des lumières bombées pour le balayage de zone |
| Surcharge de traitement | Sous-estimation des débits de données des systèmes de balayage de ligne haute résolution | Calculer les besoins en bande passante à l’avance ; spécifier l’interface appropriée (GigE Vision, CoaXPress, Camera Link HS) |
Les systèmes de balayage de ligne nécessitent une synchronisation précise entre le débit de ligne de la caméra et la vitesse du convoyeur, généralement via un encodeur. Si la vitesse change sans correspondre au débit de ligne, l'image se comprime ou s'étire, déformant ainsi les mesures.
Aperçu d’expert : Jon Dizer, ingénieur commercial principal de compte
Q : Quel est l’aspect commun de la configuration d’un système de balayage de ligne que les gens négligent ?
A : « L’orientation des pièces, c’est sûr. Si vous ne pouvez pas placer une pièce dans la bonne position au moment où elle atteint une caméra, vous aurez plus de problèmes en aval. La plupart des fabricants ne disposent pas de systèmes pour faire tourner les pièces sans ralentir la vitesse de leur ligne ou réduire le rendement. Ces systèmes existent, mais ils sont souvent difficiles à intégrer dans les lignes existantes. »
Comment l’IA modifie l’équation de sélection de caméra
L’IA rend chaque type de caméra plus capable dans son domaine d’application approprié en gérant les variations organiques de l’apparence des pièces, de l’éclairage et de la présentation des défauts.
Les systèmes de vision fondé sur des règles nécessitent une programmation explicite pour chaque variation de défaut possible. Les outils d’IA, y compris l’IA Edge et l’IA avancée, détectent les défauts en apprenant à partir d’exemples d’images. Cela est important pour le choix de la caméra, car une caméra alimenté par l’IA peut tolérer plus de variations dans le positionnement et l’apparence des pièces qu’un système traditionnel.
Aperçu d’expert : Jon Dizer, ingénieur commercial principal de compte
Q : Que doit prendre en compte quelqu’un avant de mettre en œuvre un système d’IA ? Comment cette technologie va-t-elle affecter les opérations à long terme ?
A : « Bien que les outils d’IA permettent d’améliorer les capacités de la vision industrielle, il n’y a pas de substitution à l’acquisition d’images. Même les petites modifications de la distance de travail, de l’éclairage ou de la couleur d’arrière-plan peuvent nécessiter un reprogramme complet si les images sont radicalement différentes. Nous recevons également de plus en plus de questions sur la validation de ces systèmes, sur la façon d’ajuster leurs procédures d’étalonnage sans affecter un modèle d’IA ou si les outils ou les bandes transporteuses changent de couleur. »
« Alors que les systèmes de balayage de ligne deviennent plus rapides, les sociétés seront en mesure d’utiliser des outils de vision IA avancés, ce qui aurait précédemment créé un goulot d’étranglement dans la fabrication. Nous voyons déjà que l’outil segmentaire de l’In-Sight 3900 devient une option beaucoup plus viable maintenant que nous pouvons l’exécuter suffisamment rapidement pour suivre les vitesses de ligne modernes. »
Aperçu d’expert : Jon Dizer, ingénieur commercial principal de compte
Q : Les caméras matricielles de balayage de zone accélèrent l'acquisition d'images. Comment cela va-t-il changer les applications pour les deux technologies ?
A : « Les caméras matricielles de balayage de zone deviennent de plus en plus rapides, ce qui leur permet de fonctionner à des vitesses de ligne plus élevées et d'étendre le nombre d'applications qu'elles peuvent résoudre et de flouter le balayage de ligne traditionnel par rapport à la matriciel distinction de balayage de zone. Mais les systèmes de balayage de ligne sont toujours indispensables lorsqu’il s’agit d’inspections sur des cibles cylindriques brillantes, comme les batteries, les bouteilles, les fioles et les étiquettes. »
L’avenir du balayage de ligne et de zone : Moins de PC, plus de méthodes imagerie
La vision industrielle devient de plus en plus courante. Les méthodes d’imagerie avancées, l’IA et les capteurs d’image passeront progressivement du laboratoire à l’environnement de fabrication, élargissant ainsi la capacité d’inspection et la capacité de vision industrielle.
- Les capteurs infrarouges à courte longueur d'onde (SWIR) peuvent détecter la lumière à une portée beaucoup plus grande, ce qui leur permet de passer clairement à travers le gaz, la brume et la poussière. SWIR peut également pénétrer certains matériaux, permettant l’inspection des produits même après leur conditionnement.
- Le traitement de l’IA en périphérie deviendra de plus en plus courant. Les premiers systèmes de balayage linéaire nécessitaient d’énormes quantités de données d’image, et les PC pour traiter ces données. Les systèmes modernes utilisent l’IA Edge pour calculer les données, et entre les avancées matérielles et logicielles, l’IA Edge deviendra plus abordable. Cette tendance élargira les applications que l’IA Edge peut résoudre et absorber progressivement la vision industrielle basé sur PC.
- Le profilage 3D et le matriciel à fréquence d’image élevée floutent la distinction entre la ligne traditionnelle et la zone, permettant au balayage de ligne de traiter les composants volumineux et au matriciel de traiter les bandes continues. Étant donné que les systèmes de vision industrielle à balayage de zone disposent de capteurs d’imagerie plus avancés, ils seront en mesure de traiter les informations à des fréquences d’images plus élevées, émulant ainsi efficacement les systèmes à balayage de ligne.
Les ingénieurs de fabrication auront besoin de nouvelles compétences, notamment la formation au modèle d’IA pour le déploiement Edge, l’interprétation multispectrale des données, la spécification d’interface à bande passante élevée (par ex., CoaXPress-over-Fiber) et l’intégration hybride de l’imagerie en ligne, en zone et en 3D.
Balayage matriciel et balayage de ligne : Comment choisissez-vous ?
- Mouvement continu à grande vitesse ? Si votre ligne fonctionne plus rapidement qu’environ 2 mètres par seconde avec un flux de produit continu, le balayage de ligne est presque toujours la réponse.
- Dimension d’objet longue ou continue ? Si vous inspectez des bandes, des tuyaux, des rails ou des matériaux en continu, le balayage linéaire permet de traiter sans difficulté des longueurs illimitées, là où le balayage par zone nécessiterait un assemblage.
- Un champ de vision (FoV) large et une haute résolution ? Le balayage de ligne maintient la résolution sur n'importe quelle largeur en augmentant le nombre de pixels par ligne. La résolution du balayage matriciel est fixée par la taille du capteur.
- Des pièces discrètes à vitesse modérée ? Le matriciel offre une intégration plus simple, un coût inférieur et un déploiement plus facile pour la plupart des applications d’inspection des pièces discrètes.
Aperçu d’expert : Jon Dizer, ingénieur commercial principal de compte
« Presque chaque fois que vous avez un champ de vision (FOV) très large, les utilisateurs sous-estiment le nombre de caméras matricielles nécessaires pour obtenir la même résolution qu'une caméra linéaire. Bien sûr, il existe généralement des raisons spécifique à l’application d’utiliser une méthode particulière, mais strictement en termes de résolution, c’est-à-dire la taille de défaut minimale que vous devez trouver, les calculs indiquent presque toujours l’utilisation d’un balayage de ligne pour les inspections à grand champ de vision (FOV). »
Déterminer la meilleure méthode d’acquisition d’images est une étape précoce dans le choix d’un système de vision industrielle. Que vous implémentiez votre premier système de vision industrielle ou que vous mettiez à l’échelle une ligne d’inspection existante, un fournisseur de système de vision industrielle de confiance peut vous guider tout au long du processus.