Le traitement d'image est la clé pour automatiser un grand nombre d'applications dans l'industrie automobile. Il nous permet de standardiser la qualité pour des séries entières dans toutes les unités de production mais aussi de réduire nettement le coût unitaire.» C'est en ces mots que Nicole Rüffer, directrice du marketing chez Isra Vision, vante les bienfaits qu'apporte la vision industrielle dans la production automobile. Les systèmes de caméras avec leurs logiciels de traitement d'image évolués aident en outre à améliorer la sécurité des voitures parce qu'ils effectuent les contrôles tout le long de la chaîne de production, par exemple sur les freins ou la direction des véhicules. Autant d'exemples qui démontrent à quel point les systèmes de traitement d'image sont devenus importants dans la production automobile. Le salon Vision, manifestation mondiale consacrée à la vision industrielle et au traitement de l'image qui se tiendra début novembre à Stuttgart ( voir encadré page suivante ) reflétera, entre autres thématiques abordées, cette tendance de fond dans le domaine de l'automobile.

Isra Vision a élaboré un système de caméras évolué avec une logique d'analyse sophistiquée appelé Car Paint Vision. La recherche des défauts de surface de la peinture des carrosseries est pour la première fois entièrement automatisée.

Le contrôle à 100% et la traçabilité : deux critères primordiaux

« L'industrie automobile, y compris ses équipementiers, est depuis toujours un champ d'application privilégié pour le traitement d'image, mais force est de constater qu'actuellement, la tendance est clairement orientée à la hausse, constate Jean-Philippe Roman, directeur marketing chez Allied VisionTechnologies (AVT). Cela s'explique par la forte pression au niveau des coûts et en même temps par les exigences de qualité très sévères imposées par l'industrie automobile.Des systèmes de contrôle qualité automatisés avec un contrôle visuel intégré sont souvent la solution choisie pour concilier les deux.» Les composants d'un véhicule touchant à la sécurité peuvent mettre en danger des vies humaines quand ils sont défectueux ou tombent en panne. « Un contrôle par échantillonnage ne suffit plus,il faut vérifier ces éléments à 100 % et la traçabilité doit être assurée, argumente Jean-Philippe Roman. Les systèmes de traitement d'image sont prédestinés à de telles missions.» Pour la mise en œuvre des systèmes de traitement d'image dans l'industrie automobile, Heinz Haaf, responsable grands comptes automobiles chez Stemmer Imaging, précise qu'il faut distinguer deux environnements différents: premièrement, l'environnement de production réel dans lequel les composants sont produits en grande série. « Dans cet environnement, les systèmes de traitement d'image doivent être surtout robustes et sûrs, et leur utilisation et la maintenance doivent être simples. C'est pourquoi les constructeurs préconisent souvent des systèmes intelligents compacts», précise Heinz Haaf. Quant à Michael Noffz, directeur marketing chez Silicon Software, il ajoute que «la robotique offre encore des potentiels de vitesse énormes, en particulier avec l'amélioration de l'autonomie des robots ou avec la coopération entre robots et humains (cobotique) dans un espace de travail commun » . Et ici, la technologie des capteurs, essentiellement les capteurs de vision, joue un rôle important. Le deuxième environnement indiqué par Heinz Haaf relève du domaine de soutien de la production, par exemple la recherche et développement. «Les services de R&D utilisent souvent des systèmes de traitement d'image très perfectionnés pour vérifier la qualité des pièces de la présérie ou pour tester des nouvelles méthodes de fabrication », précise-t-il. « Les systèmes évolués comportant des fonctions de vision, par exemple les aides au stationnement, sont également de plus en plus importants dans l'automobile », rappelle pour sa part Michael Noffz. L'industrie automobile a toujours joué un rôle de précurseur dès qu'il s'agissait de mettre en pratique et d'appliquer les toutes dernières innovations, etc. celles liées au traitement d'image n'ont pas dérogé à la règle. Lors de la prochaine manifestation Vision, plusieurs exposants mettront en avant, via de nombreuses démonstrations, les potentiels du traitement d'image aujourd'hui dans la production de véhicules automatisée, en termes d'efficacité et de rentabilité des flux de production et d'amélioration de la qualité.

Chez Knorr-Bremse AG, trois caméras, plusieurs unités d'éclairage et deux lasers à ligne dans une cabine d'inspection détectent les erreurs d'assemblage des freins à disque. Le système de traitement d'image doit maîtriser 1 200 variantes multipliées par 64 critères de contrôle différents. Il a été développé en coopération avec Stemmer Imaging.

Un capteur de vision intelligent comprenant une caméra numérique d'Allied Vision Technologies (AVT) permet aux robots d'installer une portière d'automobile avec une très grande précision.

La recherche des défauts de peinture de la carrosserie s'automatise

Parmi les exemples de ce que peut apporter la vision industrielle dans la production automobile figure la recherche de défauts de peinture des carrosseries. « Malgré les importants moyens en ressources humaines déployés pour dépister les défauts de peinture des voitures, les résultats restent peu satisfaisants », affirme Nicole Rüffer, d'IsraVision. Dans les faits, une fois la carrosserie peinte dans un environnement très automatisé, des techniciens ayant reçu un entraînement spécifique examinent certaines zones de la carrosserie à la loupe pour dénicher d'éventuels défauts de peinture. Mais cette méthode n'est guère satisfaisante, surtout dans un milieu de production très automatisé comme l'est celui de l'automobile. « Même avec de longues années d'expérience et des yeux entraînés, leur jugement est subjectif et les résultats ne sont guère reproductibles.Quelques défauts leur échappent,ce qui peut entraîner des retouches qui s'avèrent onéreuses », poursuit Nicole Rüffer. Pour cette application particulière, Isra Vision a développé un système de caméra élaboré accompagné d'un algorithme d'analyse spécifique, baptisé Car Paint Vision. Pendant l'inspection, la carrosserie passe par une station comprenant quatre robots et leurs systèmes de contrôle qui balayent la surface de la carrosserie en un seul passage. Les caméras à haute résolution détectent toutes les erreurs de couleur en topologie et en contraste.Ainsi des défauts aussi variés que les inclusions de poussière, les cloques, les piqûres, les gouttelettes, les coulures, les rayures et autre peau d'orange sont localisés avec précision et leurs coordonnées enregistrées. «Aujourd'hui,les défauts superficiels sont dépistés de manière reproductible et conformément à la définition spécifique du constructeur automobile.Ainsi, les opérateurs et techniciens peuvent se concentrer sur la correction du défaut au lieu d'opérer un contrôle visuel de la carrosserie qui s'avère peu reproductible et fatigant pour l'opérateur », argumente Nicole Rüffer.

AlliedVision Technologies Silicon Software

Contrôle des freins des véhicules industriels par caméra

Autre exemple, celui du contrôle d'une des pièces maîtresses de la sécurité automobile: les freins. Stemmer Imaging, société exposante du salon Vision, fournit par exemple à Knorr-Bremse, un fabricant de systèmes de freinage pour les véhicules industriels, une solution de traitement d'image qui vérifie si les freins sont montés correctement. Le cœur de cette solution, constituée de trois caméras d'AVT équipées d'objectifs de Schneider et de deux lasers à ligne de Z-Laser, réside dans le logiciel de traitement d'image Sherlock de Teledyne Dalsa. En quelques millisecondes seulement, ce logiciel calcule si le frein à disque est assemblé conformément à la nomenclature en vigueur et aux consignes de montage. Le zéro défaut est bien évidemment la priorité absolue lorsqu'il s'agit du contrôle d'organes de sécurité majeurs des véhicules. Dans cette ligne de production, l'entreprise produit une grande variété de systèmes de freinage, aussi bien pour les autobus que pour les plus gros camions et semi-remorques – 1 200 variantes de freins sont ainsi produites dans cette usine et doivent par conséquent être contrôlées selon une combinaison de pas moins de 64 critères de contrôle différents. «L'enjeu du projet résidait dans cette diversité», témoigne Heinz Haaf, de Stemmer Imaging.

Des robots plus autonomes

Les systèmes de vision industrielle et traitement d'image concourent également à l'amélioration de l'autonomie des robots. A l'image du retour d'expérience de Silicon Software chez un grand constructeur automobile asiatique que nous ne nommerons pas ici. Il s'agissait d'améliorer la vitesse d'une solution robotique de détection de perforations pour riveter ou boulonner les composants. Selon Michael Noffz, de Silicon Software, «pour rester concurrentiel dans ce domaine, la vitesse d'une nouvelle solution devait être multipliée par 10 par rapport à celle qu'elle remplace». Un défi de taille mais ces exigences ont pu être satisfaites rapidement grâce à l'implémentation matérielle d'une carte d'acquisition FPGA programmable de Silicon Software. Ce qui fait dire à Michael Noffz que «l'application montre les potentiels de la robotique dans la production automobile une fois que les flux sont plus intelligents et plus autonomes».

Grâce à l'implémentation matérielle d'une carte d'acquisition FPGA programmable de Silicon Software, les robots d'un constructeur automobile asiatique trouvent les perforations pour assembler les pièces en moins de temps.

Portières installées au millimètre près

Les robots sont également mis à contribution lorsqu'il s'agit d'assembler avec précision de grands éléments tels que les portières de voiture. Des capteurs détectent au préalable les dimensions pour les jeux et les affleurements de chaque portière, ainsi que la découpe dans la carrosserie de la voiture. La partie logicielle prend ensuite le relais et calcule la position optimale de la portière. Le robot fixe ensuite la portière à la position précise calculée et assure alors un niveau élevé de qualité de montage. Un capteur intelligent incluant une caméra numérique d'AVT a été développé par EDAG en coopération avec AVT. Une particularité de ce système réside dans le fait qu'il soit «expert», c'est-à-dire qu'il possède des facultés d'apprentissage et qu'il règle lui-même le jeu suivant l'assemblage. «A l'aide du traitement d'image, les robots sont plus intelligents et flexibles », affirme Jean-Philippe Roman d'AVT. Et ce ne sont ici que quelques exemples. Car, dans l'automobile, les systèmes de caméras sont présents dans beaucoup de dispositifs du contrôle qualité, par exemple pour le contrôle des générateurs de gaz des airbags, pour celui de la géométrie 3D des conduites de carburant et de liquide de frein ou pour l'inspection du tableau de bord. « Les ingénieurs du secteur de l'automobile sont convaincus des performances des systèmes de traitement d'image actuels et appréhendent tout le potentiel des installations de production de la prochaine génération dans lesquelles cette technologie occupera une place de plus en plus grande», résume Heinz Haaf, de Stemmer Imaging. Les technologies futures seront marquées une nouvelle fois par plus d'intelligence et plus d'autonomie. Elles auront besoin pour cela de capteurs, par exemple de systèmes de caméras de vision, capables de capturer, transmettre, traiter et analyser les images en haute résolution et à une vitesse de plus en plus élevée.