Vision robotique : un guide d’introduction

Avec une chaîne de production rationalisée, il est difficile de voir les avantages de la vision robotique, en dehors de gadgets brillants.

Lorsque votre robot reçoit la bonne pièce, au bon moment et au bon endroit, pourquoi lui donner la vue ?

Mais si vous voulez automatiser un processus de production à petite série, la vision robotique commence à être intéressante. Les outils de vision intelligente permettent à votre robot de choisir, trier et évaluer vos pièces en toute flexibilité.

Voici un guide sur la vision robotique et sur la manière dont vous pouvez en tirer parti pour vos applications industrielles.

Qu’est-ce que la vision robotique ?

Venons-en directement aux faits.

La vision robotique permet aux bras robotiques de traiter des données visuelles en combinant une caméra et un logiciel d’intelligence. Grâce aux systèmes de vision attachés 1D, 2D, 3D, les robots peuvent percevoir et détecter des motifs visuels, et agir en conséquence. Ils peuvent par exemple évaluer la qualité d’une pièce, saisir la bonne pièce de la bonne manière, lire des codes-barres ou prendre des mesures.

Cela permet une plus grande flexibilité sur la chaîne de production, car les robots peuvent s’adapter à des pièces changeantes et détecter automatiquement les défauts du produit.

Comment fonctionne la vision robotique ?

La vision robotique dépend de deux éléments :

Une caméra ou d’autres types de capteurs de lumière.

Ils capturent un flux visuel et en extraient des données (exposition, coordonnées, couleur, valeurs de profondeur). En fonction des données, ils peuvent rendre des images 1D, 2D ou 3D.

• Les systèmes 1D peuvent mesurer la hauteur d’un objet se déplaçant sur un convoyeur et lire des codes-barres. Ils exigent que l’objet soit parfaitement aligné.
• Les scanners 2D peuvent reconnaître des formes, identifier des pièces et évaluer la qualité sur un même plan. Ils nécessitent une distance de travail constante entre eux et la pièce.
• Les solutions 2D,5 font des projections 3D à partir d’images 2D. Elles peuvent ainsi calculer la hauteur et la profondeur des objets.
• Les technologies 3D permettent de prendre des mesures plus précises, car elles peuvent percevoir la hauteur, la profondeur et la rotation des pièces. Ils peuvent gérer des objets inclinés, empilés et changer de distance de travail.

Un logiciel de vision industrielle intégré ou externe

Les logiciels de vision industrielle traitent vos données visuelles pour détecter des structures visuelles et agir en conséquence. Ils peuvent fonctionner via une programmation basée sur des règles ou sur l’apprentissage automatique :

• Les solutions de vision basées sur des algorithmes prédéfinis. Elles n’ont pas besoin de beaucoup d’entraînement pour détecter vos pièces et peuvent être déployées rapidement sur votre application.
• Les systèmes de vision à apprentissage automatique (IA). Ils apprennent les mesures, la forme et les couleurs de vos pièces par le biais de démonstrations et de calibrages répétitifs. Ils ont l’avantage de permettre une détection et une évaluation visuelles plus flexibles.

Que pouvez-vous faire avec la vision industrielle pour robot ?

Grâce à un système de vision attaché à votre robot, vous pouvez gérer des applications industrielles plus complexes et changeantes :

• Lecture de codes-barres : votre robot peut vérifier les codes-barres des pièces pour les tracer, les identifier et les trier.
• Contrôle qualité : en prenant plusieurs photos, votre robot peut détecter tout défaut et évaluer la qualité de vos pièces.
• Mesure et comptage : votre robot peut s’assurer que vos pièces ont les bonnes spécifications et qu’elles sont en nombre suffisant.
• Prélèvement, assemblage et tri flexibles des pièces : grâce à sa capacité à différencier les formes, votre robot peut prélever les bonnes pièces de flux d’alimentation variables, les assembler de la bonne manière et les trier en conséquence.
• Guidage de la machine : les robots peuvent facilement localiser les pièces avec lesquelles ils travaillent.

Quels sont les meilleurs cobots pour la vision ?

Les robots collaboratifs sont devenus incontournables pour gérer les processus de production à petite série. Grâce à la vision par ordinateur, ils peuvent être encore plus performants avec des pièces variées et changeantes. Sur le marché des cobots, certains modèles se distinguent particulièrement par leurs capacités de vision :

Techman Cobot

Techman est la marque leader en ce qui concerne la vision des cobots. Les cobots TM fournissent une caméra 2D ou 3D intégrée et un logiciel de traitement d’image basé sur l’apprentissage machine.

Grâce à ce logiciel, vous pouvez étiqueter correctement les photos prises et former vos robots à des configurations visuelles adaptables. Il s’agit d’une solution tout-en-un pour gérer vos applications d’inspection, de mesure et de prélèvement de la qualité.

Fanuc

La série de cobots Fanuc CRX propose également des modules de vision par ordinateur prêts à l’emploi. Les capteurs de vision iRVision s’intègrent parfaitement à l’interface Fanuc et vous aident à former rapidement votre robot sur une variété d’images. Il s’agit d’une solution particulièrement facile à utiliser pour les utilisateurs non techniques.

Jaka

Jaka est une société chinoise qui participe également à l’aventure de la vision robotique. Ses cobots Jaka fournissent tous des modules de vision par ordinateur prêts à l’emploi. Jaka Lens 2D intègre un algorithme de vision basé sur des règles qui détecte avec précision la luminosité, le bruit et les valeurs des axes.

Il est donc rapide à calibrer et rapide à déployer dans vos applications de vision. En outre, les robots Jaka prennent en charge un large éventail d’effecteurs et d’accessoires tiers.

Quels sont les meilleurs outils de vision robotique ?

Les fabricants historiques conçoivent depuis longtemps des solutions informatiques de vision sophistiquées. Certains proposent désormais des effecteurs de vision qui peuvent être fixés sur des bras robotiques. Voici les meilleurs fournisseurs sur le marché :

Cognex

Cognex est sans aucun doute l’entreprise la plus innovante dans le domaine de la vision industrielle. Forte d’une longue expérience dans la construction d’outils de vision de haute qualité, ses outils se connectent désormais aux modèles robotiques courants du marché.

Leur système de guidage robotique 2D in-sight de Cognex, par exemple, fonctionne avec les bras robotiques UR et les aide à manipuler les pièces, à contrôler la qualité et à produire des données. L’outil est facile à calibrer et exploite les capacités du logiciel de vision de Cognex.

Mais les capteurs 2D et 3D de Cognex se connectent également à d’autres modèles de robots (ABB, Mitsubishi, Yaskawa..).

SICK

SICK propose un capteur de vision facile à configurer pour les débutants en automatisation. Son SICK Inspector PIM60 2D permet une intégration facile avec le cobot UR et l’écosystème pour les applications de guidage par vision.

L’étalonnage est rapide, et vous pouvez regarder les images en direct de la caméra pour vous ajuster.

Keyence

Le capteur robotique guidé par vision 2D de Keyence prend également en charge un large éventail de modèles de robots courants, ce qui vous permet de tirer parti du savoir-faire industriel de Keyence en matière de vision intelligente.

Le logiciel offre un étalonnage automatique et une technologie robuste de recherche de motifs pour rendre la configuration plus rapide que jamais. Il peut grandement aider votre robot dans les applications de prélèvement, d’inspection et de positionnement.

OnRobot

OnRobot a mis sur le marché les premiers capteurs de vision robotique 2,5D. OnRobot Eyes est à la fois facile à configurer et à calibrer et offre une perception de la profondeur pour des hauteurs variables ou des objets empilés.

Une fois entraîné, il n’a besoin que d’un seule photo pour détecter plusieurs objets, ce qui minimise le temps de cycle. Il peut prendre en charge un large éventail de modèles de robots et peut également être monté à l’extérieur.

Vision robotique 2D ou 3D : laquelle choisir ?

Comme je l’ai déjà mentionné, les capteurs de vision 2D et 3D fonctionnent différemment et n’extraient pas les mêmes données. En fonction de vos besoins et de vos exigences, voici ce que vous pouvez choisir :

• Les scanners 2D sont des options abordables et fiables pour les applications rationalisées à deux axes. Ils peuvent détecter, identifier et évaluer avec précision la qualité de vos pièces sur des convoyeurs rationalisés et des lignes de production structurées. Ils sont également faciles à configurer et à calibrer.
• Les scanners 2,5D constituent un bon choix intermédiaire, car ils restent abordables et faciles à configurer, mais capturent également des données visuelles plus détaillées. Ils peuvent détecter la hauteur, la profondeur ou les nuances de votre pièce pour gérer des mouvements de production plus déstructurés.
• Les scanners 3D perçoivent la forme, la profondeur, la rotation et la position de vos pièces sur des applications en mouvement et sont donc les modules de vision robotique les plus flexibles et les plus précis. Mais cette technologie peut être assez coûteuse et difficile à mettre en place.

Comment déployer la vision robotique dans votre application ?

L’ajout de la vision dans vos processus de production n’est pas une mince affaire, elle implique un plan de mise en œuvre soigneusement réfléchi. Voici un guide étape par étape pour vous lancer dans votre projet d’automatisation par la vision :

1. Identifiez le besoin de vision dans votre application

Quels avantages attendez-vous de l’ajout de la vision à votre application ?

Souhaitez-vous améliorer le débit de vos processus de production les plus complexes, tels que le prélèvement et l’assemblage ?

Améliorer la qualité et la cohérence de vos pièces grâce à l’inspection ?

Suivre vos pièces et obtenir des informations générales sur vos processus de production ?

La détermination de vos objectifs vous aidera dans votre décision d’achat.

2. Choisissez le meilleur outil et le meilleur fournisseur

Lorsque vous savez ce que vous voulez, vous pouvez passer en revue les solutions de vision existantes en fonction des facteurs suivants :

• La technologie de détection : 2D, 2,5D, 3D, tout dépend de vos besoins et exigences (vous pouvez lire la partie précédente pour plus d’informations).
• La précision et la facilité d’utilisation du logiciel : votre logiciel est-il rapide à calibrer, ne nécessite-t-il pas d’expertise technique pour être programmé et peut-il détecter vos pièces dans de nombreux environnements différents ?
• L’installation : peut-il être monté sur votre robot ou implémenté en externe sur vos lignes de production ?

3. Former et calibrer votre robot

Il est maintenant temps de configurer votre outil de vision pour votre application spécifique. Vous pouvez vous appuyer sur le boîtier d’apprentissage du robot ou sur le logiciel de vision intégré pour programmer votre vision robotique. Il existe généralement deux façons de procéder :

• Avec la programmation basée sur des règles, il vous suffit de calibrer votre outil grâce à des grilles d’apprentissage, des points de repère ou des plaques. À partir de ces points de référence, votre robot pourra s’appuyer sur ses algorithmes de traitement d’images prédéfinis.
• Avec la programmation par apprentissage machine, vous devez prendre différentes photos de votre pièce, les étiqueter avec précision et voir comment votre robot peut ensuite traiter vos images.

4. Repenser l’organisation du travail

La vision robotique implique souvent une nouvelle organisation du travail grâce à des processus de fabrication plus intelligents et plus flexibles.

Vous devez donc réaffecter votre personnel actuel à des tâches différentes. Comme vos robots peuvent gérer des processus de production, qui les supervisera, les redéploiera et les reprogrammera si nécessaire ? Qui traitera et analysera les données visuelles et de production apportées par ces appareils ? Qui se concentrera sur les applications plus sophistiquées d’assemblage et de contrôle de la qualité ?

Nous vous recommandons de tirer parti de la collaboration homme-machine – où les robots fonctionnent en permanence et où les travailleurs surveillent leur travail et sont prêts à intervenir en cas de situation imprévue – afin que vous obteniez le meilleur des deux.

Vous avez maintenant une vision plus claire des applications de vision robotique ? À votre tour d’augmenter votre ligne de production avec la vision !