Systèmes de mesure 3D : Une solution alternative aux systèmes d’inspection visuelle pour l’inspection sur la ligne de production dans les usines intelligentes

Effectuer de mauvaises inspections et livrer des pièces défectueuses sont des scénarios que les entreprises de fabrication veulent impérativement éviter. Elles doivent donc détecter les anomalies avant qu’elles ne deviennent des défauts majeurs et prendre des mesures correctives avant que des pièces défectueuses ne soient produites et expédiées aux clients. Pour ce faire, deux types de systèmes d’inspection sont à leur disposition.

Comment détecter les problèmes d’assemblage plus tôt, réduire les rejets et les temps d’arrêt.

Systèmes d’inspection visuelle

Équipés de caméras, d’un système vidéo et d’un système d’éclairage, les systèmes d’inspection visuelle 2D et 3D sont couramment utilisés pour le contrôle de la qualité automatisé et l’inspection par imagerie sur la ligne de production. Particulièrement adaptés à la reconnaissance de la présence d’entités et de caractéristiques géométriques, telles que les trous et les soudures, ils sont généralement intégrés aux lignes de fabrication pour mesurer les dimensions des pièces, vérifier qu’elles sont dans la bonne position et reconnaître leur forme.

Avantages

Grâce à la capacité de leurs caméras à capturer des images à grande vitesse, les systèmes d’inspection visuelle sont extrêmement rapides. La pièce arrive, et en une fraction de seconde, toutes les caméras prennent une photo simultanément, et la pièce continue sur la ligne de production. Pendant que le logiciel informatique traite les images, le système de vision évalue – dans le cadre d’une fonction de réussite/échec – la qualité des pièces. Ainsi, les systèmes d’inspection visuelle permettent aux entreprises de fabrication d’inspecter 100 % de leurs pièces pour s’assurer que tous les produits sont conformes aux tolérances et répondent aux exigences des clients.

De plus, grâce à leurs optiques performantes, les systèmes d’inspection visuelle offrent une exactitude excellente. La mise en place des capteurs est également relativement simple et ne nécessite qu’un étalonnage de base.

Inconvénients

Bien que les systèmes d’inspection visuelle offrent une excellente exactitude dans leur champ de vision, ils ne sont pas des outils fiables pour valider les écarts dimensionnels entre deux entités situées dans des champs de vision différents. En d’autres termes, ils manquent de précision volumétrique. Comme les champs de vision des caméras n’offrent pas de précision volumétrique, il est impossible de valider la distance entre un trou et un autre de l’autre côté de la pièce. Par conséquent, il est difficile d’inspecter 100 % des dimensions ou des caractéristiques qui doivent être inspectées.

De plus, un système d’inspection visuelle nécessite l’installation de plusieurs caméras positionnées sur un gabarit ou un dispositif dédié à une application, un projet ou une pièce spécifique. Ce manque de flexibilité est restrictif, car si certains paramètres des pièces inspectées changent, la position des caméras peut ne plus être correcte et le gabarit ou le dispositif de fixation peut devoir être remplacé. Étant donné que l’industrie automobile s’oriente vers une production à forte mixité / faible volume – c’est-à-dire que les modèles de voitures changent chaque année – les constructeurs doivent, par conséquent, être flexibles et adapter leurs lignes de production. Par conséquent, une installation fixe, rigide, permanente et coûteuse, adaptée à une production à faible mixité/volume élevé, est moins appropriée à cette nouvelle réalité.

En réaction, les entreprises de fabrication ont commencé à chercher des solutions pour pallier le manque de flexibilité des systèmes de vision. Par exemple, au lieu d’avoir 4-8-12 caméras fixes sur un gabarit ou un dispositif de fixation, elles peuvent positionner une caméra sur un robot qui se déplacera pour capturer des images à 4-8-12 positions. Le robot sert d’outil de positionnement externe qui étend le volume de travail de la caméra et enregistre différentes images dans l’espace 3D. Cette façon de faire revient à se fier à la répétabilité du robot, ce qui, malheureusement, peut donner un faux sentiment de sécurité.

En réalité, les variations de température et les vibrations sur le lieu de production, ainsi que l’usure, font que le robot dérive légèrement au fil du temps, ce qui l’empêche de revenir toujours à la même position. La performance volumétrique s’effondrera rapidement pour les mesures <100µm. Ce schéma est si pernicieux que les professionnels du contrôle de la qualité peuvent conclure que les dimensions d’une pièce sont incorrectes et qu’elle ne s’assemblera pas correctement alors qu’en réalité, c’est la mesure qui est défectueuse.

Enfin, parce que le système d’inspection visuelle fournit des informations simplistes, les entreprises de fabrication n’ont pas la capacité d’effectuer une cotation et un tolérancement géométriques (GD&T) – c’est-à-dire que le système ne fournit pas de profils de surface ou de positionnement des trous.

Systèmes de mesure 3D

Les systèmes de mesure 3D sont également souvent utilisés pour le contrôle de la qualité automatisé et l’inspection sur la ligne de production dans les usines intelligentes. Les industries automobile et aérospatiale utilisent cette alternative aux systèmes de vision pour les inspections dimensionnelles des pièces mécaniques afin d’améliorer la productivité, d’augmenter le temps de fonctionnement et de réduire les dépenses.

Inconvénients

Parce qu’ils fournissent de nombreuses informations plus utiles à la compréhension d’une pièce dans son ensemble, les systèmes de mesure 3D ne sont pas conçus pour contrôler la présence de caractéristiques géométriques spécifiques, telles que le diamètre des trous, les soudures ou d’autres artefacts. L’inspection de pièces définies, telles que les cartes de circuits imprimés (PCB), est également plus adaptée aux systèmes d’inspection visuelle, car la surface complète est incluse dans le champ de vision de la caméra.

Avantages

Grâce au suivi optique et au référencement dynamique, les systèmes de mesure 3D offrent une performance volumétrique optimale, ce qui est essentiel pour répondre aux problèmes de contrôle dimensionnel et d’inspection des profils de surface. De plus, l’exactitude de la mesure est rendue insensible aux instabilités environnementales, telles que les vibrations et les variations thermiques qui se produisent constamment dans les ateliers de production.

Grâce à la puissance des deux technologies laser, optique et bleue, les systèmes de mesure 3D peuvent également générer des numérisations 3D très efficacement sur les surfaces brillantes ou sur des objets présentant des variations de réflectivité – sans préparation de surface – et permettent également de mesurer des pièces de tailles variées et de différentes géométries de surface.

Dans le contexte de l’industrie 4.0, les entreprises de fabrication ne veulent pas seulement être alertées lorsqu’il y a un problème ; elles veulent aussi comprendre la cause du problème et savoir comment le corriger. Pour ce faire, elles ont besoin de rapidité, mais surtout d’une compréhension globale de l’ensemble de la situation. C’est pourquoi il est important d’utiliser des outils d’une grande performance volumétrique et d’une excellente polyvalence pour mesurer tout type de surface sans préparation.

Enfin, en raison de leur simplicité de fonctionnement et de leur programmation hors ligne, les systèmes de mesure 3D sont accessibles à tous, quel que soit leur niveau d’expertise ou d’expérience en robotique et en numérisation 3D. Le nouveau logiciel à environnement de jumeau numérique permet aux utilisateurs de tous niveaux de programmer facilement et rapidement les trajectoires des robots et d’optimiser la ligne de visée du système robotique, ce qui résout les problèmes de programmation.

Système de mesure 3D : Une meilleure solution pour les usines intelligentes

De nos jours, les entreprises de fabrication doivent privilégier la résolution des problèmes complexes et critiques qui auront un impact sur leur productivité et leur efficacité de fabrication. Cela implique de savoir que toutes les caractéristiques sont bien positionnées, que les profils de surface sont corrects et assureront un bon affleurement et un bon écart lors de l’assemblage des pièces, que le moule doit être remplacé en raison d’une usure trop importante, et plus encore.

Tous ces contrôles ne sont pas possibles par la seule analyse locale. Aborder les questions de contrôle dimensionnel, où la nature des problèmes est généralement plus complexe que l’inspection du diamètre d’un trou, n’est possible qu’avec des contrôles volumétriques et avec des colorimétries des différentes surfaces. Par conséquent, les systèmes de mesure 3D peuvent faire toute la différence dans la vie des entreprises de fabrication.

Enfin, grâce aux avantages mentionnés ci-dessus, les solutions de mesure 3D sont des outils très efficaces, qui réduisent la charge du démarrage d’une nouvelle production, qui est un moment critique où de nombreux contrôles et inspections dimensionnels sont nécessaires et doivent être ajustés dans un laps de temps très court. Elles permettent donc aux entreprises de fabrication d’économiser du temps, des efforts et de l’argent.