Guide de Dépannage pour Systèmes de Vision industriels

Guide de Dépannage pour Systèmes de Vision industriels
Guide de Dépannage
pour Systèmes de 2004 Vol.3
Vision industriels
L’éclairage à LED résout les problèmes
d'éclat des surfaces réfléchissantes
- Impuretés/Défauts/Contrôle de caractères imprimés-
Cible à détecter
Présence/absence de caractères imprimés sur une
pellicule d’aluminium
Caractéristiques de la cible
La pellicule étant en aluminium, sa surface est très brillante ce
qui risque fort d’entraîner une instabilité de la forme.
Le déplacement de la cible en cours de production ne se
produit que rarement.
Éclairage actuel
Éclairage fluorescent à tube droit.
Cas N°1
La détection de précision se déclenche dès la mise sous tension, mais devient instable
dans le temps.
Pourquoi ?
Il apparaît que le mode de diffusion de la lumière varie selon les types d’éclairage.
La détection ne peut rester stable si ce phénomène n’est pas pris en compte.
Cas N°2
Le capteur effectue une détection de précision au début mais ses capacités de
détection s’altèrent au bout de quelques mois.
Pourquoi ?
L’éclairage atteint la fin de son cycle de vie.
Sa durée d’utilisation variant sensiblement en fonction du type d’éclairage, il convient de
sélectionner le dispositif d’éclairage au mieux en fonction de l’application.
Cas N°3
La luminosité de l’image change à chaque entrée de déclenchement, ce qui rend la
détection instable.
Pourquoi ?
L’éclairage servant au traitement des images n’est pas suffisant pour interférer avec les éclairages
plafonniers (50 ou 60 Hz). L’utilisation d’un éclairage dédié est uniquement destinée à pallier les
effets de l’éclairage ambiant.
Au vu de l’exemple précédemment exposé, l’éclairage est considéré comme peu efficace.
Quelques informations
Fig.1
Fig.2
Choix du mode d’éclairage
approprié en fonction du type
de cible.
2
La brillance et le caractère instable de la forme de la pellicule d’aluminium rendent
l’éclairage de la cible difficile. Généralement, les caractères sont déformés comme
en Figure (1). Il existe toutefois un moyen de détecter la cible conformément à
l’illustration de la Figure (2).
Cette technique d’éclairage appelée “éclairage par plafonnier”, crée une lumière qui
se diffuse doucement sur la surface de la cible de quelque direction qu’elle
provienne. Ainsi, la surface revêt un aspect régulier qui accentue le contraste du
point de détection.
Caméra à
dispositif
à transfert
de charge
Cible
Éclairage par
plafonnier
Explication du Cas 1
La détection de précision se déclenche dès la mise sous tension, mais devient instable
dans le temps.
Dérive initiale de l’éclairage ?
Dérive initiale : Exemple classique
Flux lumineux
Env. 10°C
120
100
80
60
40
20
0
1
3
5
Env. 20°C
7
9
11
13
15
Durée
(Quantité de lumière diffusée par
la lampe fluorescente dans un
environnement stable : 80)
De manière caractéristique, le phénomène appelé “dérive initiale”
s’applique à l’éclairage. Les lampes fluorescentes sont conçues pour
diffuser une lumière très forte à température ambiante. Pour les
lampes fluorescentes, la mise sous tension nécessite un temps
d’échauffement (environ 10 à 30 minutes) avant d’atteindre la
température appropriée, ce qui rend l’usage des lampes fluorescentes
inapproprié dans des locaux où la température varie fréquemment. Par
contre, les lampes halogènes utilisées pour l’éclairage par fibre optique
possèdent un pouvoir d’auto-échauffement supérieur, tout comme les
lampes à incandescence. Par conséquent, il s’avère presque toujours
inutile de tenir compte des variations de la température ambiante ou de
l’échauffement. Sachant que l’efficacité lumineuse des LED diminue à
mesure que la température augmente, il est recommandé de les utiliser
qu’à des températures basses. (L’éclairage à LED bientôt disponible.)
S’assurer de la stabilité de l’éclairage avant de procéder au réglage et
de commencer la détection.
Explication du Cas 2
Le capteur effectue une détection de précision au début mais ses capacités de détection
s’altèrent au bout de quelques mois.
Durée de vie de l’éclairage ?
L’éclairage servant au traitement des images présente une durée de vie égale à celle d’une ampoule électrique
classique. Généralement, la quantité de lumière diffusée par les ampoules fluorescentes diminue de 70% après
1000 à 2000 heures d’utilisation. Cette diminution d’intensité de l’éclairage affecte naturellement l’image et risque
de produire des effets indésirables en termes de résultats de détection.
On considère en principe que la durée de vie de l’éclairage par fibre optique (lampes halogènes) est de 1000 heures
avec des ampoules de 100-w, 20 000 à 30 000 heures étant la norme pour les LED (rouge). Bien que le choix d’une
lampe de durée de vie supérieure semble à priori le plus approprié, l’éclairage intense diffusé par des lampes
halogènes et des ampoules fluorescentes économiques peut prévaloir en fonction de l’application. Il est déconseillé
de se fonder sur la seule facilité d’entretien pour choisir le type d’éclairage approprié.
Explication du Cas 3
La luminosité de l’image change à chaque entrée de déclenchement, ce qui rend la
détection instable.
Réglage de l’objectif et éclairage haute fréquence
Il convient avant tout de minimiser l’impact de la lumière ambiante. Éteindre l’éclairage du système de vision pour
machine (en laissant uniquement l’éclairage ambiant) pour régler le diaphragme de l’objectif jusqu’à ce que l’image
à capturer apparaisse toute noire. Rallumer l’éclairage du système de vision avant de réaliser les réglages propres
au traitement des images sans modifier le réglage précédemment effectué. Il est ainsi possible de créer un
environnement où la lumière ambiante n’influe aucunement sur la détection.
Dans le cas des éclairages fluorescents, il est recommandé d’adopter un “éclairage haute fréquence” pour la
lumière ambiante et l’éclairage destiné au traitement des images. L’alimentation électrique étant généralement
comprise entre 50 et 60 Hz, une vitesse d’obturateur supérieure entraînera toujours des changements d’intensité
de la lumière reçue. Les dispositifs d’éclairage haute fréquence s’activant généralement à partir de 25 kHz,
l’utilisation d’un obturateur grande vitesse n’affecte pas l’image.
De même, l’éclairage par lampes halogènes ou LED n’est pas affecté par la vitesse d’obturateur, ces derniers étant
alimentés en courant continu.
3
Cible à détecter
Contrôle des textes sur sachets souples autoclavés
Condition de détection
Pendant le transfert de sachets souples autoclavés, le contrôle sert à
détecter les éventuelles bavures sur la date limite de vente. Les
lignes de production grande vitesse exigent un contrôle optimal.
Problème
Compte tenu de la fluctuation des conditions de configuration
afférentes au contrôle de textes imprimés, il faut procéder à un réglage
fréquent. La caméra est alors en mesure de capturer une image claire.
Cas N°1
La quantité de lumière émise par la diode diminue au fur et à mesure, ce qui entraîne
une instabilité de détection.
Pourquoi ?
L’élément électroluminescent subit une surchauffe provenant de l’émission de chaleur de la LED.
La commande de quantité d’éclairage étant réglée sur la valeur maximum, l’efficacité lumineuse
est altérée par la chaleur, ce qui modifie sensiblement la quantité de lumière par rapport au niveau
d’origine.
Cas N°2
L’insuffisance de la quantité de lumière rend l’utilisation de l’obturateur à grande
vitesse impossible.
Pourquoi ?
Même si la commande est réglée sur la valeur maximum, la quantité d’éclairage ne peut
augmenter suffisamment pour la raison décrite au « cas No.1 ». C’est pourquoi l’obturateur à
grande vitesse permettant de détecter des objets à déplacement rapide ne peut être utilisé, ce qui
rend l’image capturée floue.
Cas N°3
La lumière de la diode apparaît sous la forme de points lumineux sur l’image capturée,
ce qui fausse les résultats de l’inspection.
Pourquoi ?
Contrairement à l’éclairage fluorescent, la LED est constituée de minuscules éléments
électroluminescents. C’est pourquoi la lumière ainsi émise se reflète sur la surface brillante d’une
pièce, et apparaît sous la forme de points lumineux sur l’image capturée, altérant la stabilité de
l’inspection.
Trucs et astuces
Exemples d’éclairages à LED
utilisés pour le traitement des
images
4
LED (Diode électroluminescente)
La LED est une diode qui a la propriété d’émettre de la lumière lorsqu’elle
est traversée par un courant électrique.
Elle consomme environ un dixième de l’alimentation électrique et possède
une durée de vie dix fois supérieure à celle d’une ampoule électrique. Les
LED ont commencé à être largement utilisées à des fins d’éclairage en
remplacement des lampes électriques grâce à la grande variété d’éclairage
couleur disponible, vert, bleu et les trois couleurs primaires de la lumière, et
ce, bien que la couleur rouge ait d’abord été la seule disponible.
Pour les applications de traitement des images, l’éclairage à LED à base de
lumière infrarouge, ultraviolet et de lumière visible est également disponible.
Explication du Cas 1
La quantité de lumière émise par la diode diminue au fur et à mesure, ce qui entraîne une
instabilité de détection.
Rapport entre la température de la LED et la quantité de lumière
Le graphique suivant (ligne continue) indique un changement d’éclairage en configuration de quantité de lumière
maximum dans un environnement à faible rayonnement thermique. Il apparaît que l’éclairage diminue à l’approche
de la ligne en pointillés (configuration de quantité de lumière faible) en cours de marche. Ce phénomène est
essentiellement dû à l’altération de l’efficacité lumineuse sous l’action de la chaleur générée par la LED.
Taux
Max
Moyenne
Temps
Mode d’utilisation stable de l’éclairage à LED
• Régler la commande de quantité d’éclairage sur un niveau faible
Le réglage au niveau maximum altère l’efficacité lumineuse et affecte
la durée de vie de la LED. Il est recommandé de ne pas dépasser
60% de la valeur nominale.
• Mesures à adopter contre le rayonnement thermique
Pour pallier l’influence du rayonnement thermique provenant de la
LED, il est recommandé d’adopter un certain nombre de mesures
comme l’installation d’un système de refroidissement d’air ou d’un
ventilateur et l’utilisation de supports de montage à haute
conductivité thermique.
Explication du Cas 2
L’insuffisance de la quantité de lumière rend l’utilisation de l’obturateur à grande vitesse
impossible.
Exposition
Eteint
(Refroidisse
-ment)
Allumé
Exposition
Eteint
(Refroidisse
-ment)
Allumé
Allumé
Exposition
Mode d’utilisation de l’éclairage à LED en configuration d’éclairage maximum
La LED se refroidit pendant la
durée d’extinction.
Pour utiliser l’éclairage à LED en configuration d’éclairage maximum, il est
recommandé de ne mettre la LED sous tension qu’à l’occasion de la
capture d’images. Sa durée de mise sous tension étant réduite de moitié, la
LED ne génère plus de chaleur, ce qui élimine le problème d’altération de
l’efficacité lumineuse, même quand la commande de quantité de lumière
est configurée sur ses valeurs maximum. La LED peut ainsi émettre la
quantité d’éclairage maximum. Contrairement à l’éclairage fluorescent, la
LED offre des performances exceptionnelles en termes de durée. Ainsi, les
mises sous tension / hors tension successives n’entraînent pas de
dégradation.
Explication du Cas 3
La lumière de la diode apparaît sous la forme de points lumineux sur l’image capturée, ce
qui fausse les résultats de l’inspection.
Recommandation d’installation d’un filtre diffuseur ou d’un filtre polarisateur
Avant installation d’un filtre
polarisateur
Après installation d’un filtre
polarisateur
Si la lumière de la LED se reflète directement sur la pièce, l’image capturée
peut révéler une luminosité irrégulière ou des points lumineux, suivant
l’aspect de la surface de la pièce.
À des fins préventives, il est recommandé d’adopter les mesures suivantes :
• Installer un filtre diffuseur pour assurer l’uniformité de l’éclairage.
• Installer un filtre polarisateur pour éliminer les composants lumineux à
réflexion spéculaire. En particulier, l’installation d’un polarisateur (filtre) à
la fois sur l’objectif et sur la LED permet d’éliminer effectivement de
l’image capturée les points lumineux provoqués par le reflet de la LED sur
la surface de la pièce.
Remarque: Le filtre diffuseur et le filtre polarisateur peuvent être installés
simultanément. Il convient cependant de veiller à installer le filtre
polarisateur sur le côté de la pièce sous peine de nuire à son efficacité.
5
Gamme d’appareils correspondant à votre application
[NOUVEAU] Série CV-2100
Systèmes de vision pour machines numériques à haute vitesse
Série CV-700
Systèmes de vision hautement
performants à moniteur
intégré
Série CA-D
Unités d’éclairage à LED
Série CA-L
Objectifs macro
■ Traitement d’images à très
haute vitesse
■ Fonction statistique
■ Gamme étendue d’outils de
traitement d’images
■ Liaison Ethernet et automate
■ Facilité de fonctionnement
■ Traitement couleur avancé
par échelonnement des
nuances de couleur
■ Contrôleur équipé d’un
moniteur intégré et
connecteur pour deux
caméras
■ Réglage de rotation sur 360°
haute vitesse
■ Carte de mémoire grande
capacité
■ Éclairage ajustable en fonction
des types de cibles
■ Réduction des coûts
d’entretien grâce à sa longue
durée de vie
■ Grande vitesse “sous
éclairage”
■ Facilité de commande
marche/arrêt et de réglage de
l’intensité lumineuse
■ Vaste choix d’applications
■ Réduction des écarts de
mesure grâce aux objectifs
télécentriques
■ Réglage de l’agrandissement
grâce aux objectifs à foyer
variable
■ Support de montage pour
unité d’éclairage à LED
Formulaire à nous retourner par télécopie
Veuillez remplir le formulaire suivant et nous le faire parvenir par Télécopie au
vol.3
01 56 37 78 01.
Nom :
Industrie :
Titre :
Veuillez indiquer le nombre d’employés
sur le site de votre entreprise
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❑ 51 à 100
❑ 101 à 300
❑ 301 à 500
❑ 501 à 1 000
❑ 1 001 +
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