Aperçu des systèmes de vision à base d’IA du marché
Tour d’horizon des solutions de vision disponibles sur le marché qui mettent en œuvre des outils de traitement d’images à base d'IA.
Selon leurs fabricants, la mise en œuvre des systèmes de vision à base d’intelligence artificielle (IA) ne nécessite pas de connaissances spécifiques. Il suffit simplement de présenter à la caméra un nombre plus ou moins important d’images de référence. Les techniques de traitement d’images à base d’IA visent à déceler des défauts et des irrégularités sur les produits en cours de production qui étaient jusqu’alors difficiles ou impossibles à repérer par des processus de traitement d’images traditionnels.
Smart Cameras AX de Baumer
Les Smart Cameras AX de Baumer, conçues pour une utilisation industrielle, sont équipées de la plateforme NVIDIA Jetson qui, outre un GPU, fournit aussi des ASIC spécialement conçus pour l’IA sous forme de DLA Cores (Deep Learning Accelerator). Elles saisissent jusqu’à 300 images/sec pour la classification d’objets assistée par IA. Outre les tâches d’IA, elles peuvent également être utilisées pour un traitement classique d’images. Les images peuvent être compressés en JPEG et envoyés directement dans le Cloud afin de poursuivre l’entraînement et d’améliorer le réseau neuronal. Grâce à l’approche basée sur Linux, le langage de programmation peut être choisi librement en fonction de l’application, les bibliothèques de traitement de l’image ou les API (Application Programming Interfaces) de fournisseurs tiers peuvent être utilisées. Les capacités de calcul des modules d’IA NVIDIA Jetson, l’ouverture du système et l’utilisation de normes établies, afin que les programmeurs puissent facilement utiliser les bibliothèques, outils et modèles d’IA existants, visent à faciliter le déploiement d’application de contrôle par vision.
Lorsque le traitement des données se fait directement dans la caméra, comme c’est le cas avec les Smart Cameras AX, on parle de Vision at the Edge. Afin de déployer l'Edge Processing pour réduire la bande passante par rapport au système classique caméra-PC ainsi que le nombre de matériel nécessaire tel que des PC industriels, des câbles ou des cartes d’interface, les Smart Cameras disposent de diverses interfaces conformes aux normes Ethernet, RS232, USB 3.0 et HDMI. Les utilisateurs bénéficient ainsi d’une plus grande flexibilité dans la conception du système, dans la communication au sein du système et avec d’autres systèmes et pour l’échange de données.
Système de vision In-Sight 3800 de Cognex
Le système In-Sight 3800 est doté d'outils de vision qui s’appuie sur une technologie d’Edge Learning basée sur l'intelligence artificielle (IA) et des algorithmes traditionnels basés sur des règles.
Le système de vision In-Sight 3800 de Cognex est conçu pour les lignes de production haut débit. Il conjugue un ensemble d'outils de vision, des capacités de traitement d’images et un logiciel pour constituer une solution entièrement intégrée convenant à une variété d'applications d'inspection. « L'In-Sight 3800 offre des vitesses de traitement deux fois supérieures à celles des systèmes précédents », indique Lavanya Manohar, vice-présidente de Cognex en charge des produits de vision. Ce système est doté d'un ensemble d'outils de vision qui s’appuie sur une technologie d’Edge Learning basée sur l'intelligence artificielle (IA) et des algorithmes traditionnels basés sur des règles. Les outils d’Edge Learning permettent de résoudre des tâches à complexité variable et sont paramétrés en quelques minutes à l’aide de quelques images pour l'apprentissage. Les outils basés sur des règles permettent quant à eux de résoudre des tâches déterministes avec des paramètres spécifiques.
« Lorsque nous avons choisi Cognex, nous pensions que le délai de traitement de l'In-Sight 3800 serait 30 % inférieur à celui du système de vision In-Sight 7900 que nous utilisons actuellement », a déclaré Nicolas Chomel, directeur du développement technologique chez Sidel, fournisseur de machines d’emballage. « Or, lors des tests de qualification, l'In-Sight 3800 s'est avéré 50 % plus rapide dans notre application ! »
L'In-Sight 3800 est piloté par le logiciel In-Sight Vision Suite, une plateforme commune à tous les produits In-Sight, qui comprend deux environnements de programmation : EasyBuilder et Tableur. Avec son interface intuitive, de type pointer-cliquer, l’environnement EasyBuilder guide les utilisateurs pas à pas d’un bout à l’autre du processus de développement. Pour sa part, l'interface de type « feuille de calcul » permet d'affiner les paramètres de travail dans les applications avancées ou hautement personnalisées.
Capteur Smart-VS de Datalogic
Les utilisateurs peuvent former, sans connaissances spécifiques, le capteur Smart-VS à l'aide de quelques exemples d'images.
Le Smart-VS de Datalogic permet notamment de détecter la présence et l'orientation d'étiquettes et de bouchons sur des bouteilles. Grâce à l'intelligence artificielle, le capteur apprend les caractéristiques distinctives de l'objet sur la base de quelques exemples d'images. Sans connaissances spécifiques, les utilisateurs peuvent donc former le capteur en quelques étapes simples à l'aide de quelques exemples d'images. Selon son fabricant, le capteur s’installe en quelques étapes et ne nécessite aucune connaissance technique. Grâce à l'intelligence artificielle (IA) intégrée, le capteur apprend les caractéristiques distinctives sur la base de quelques exemples. Même les variations de processus et de produits, telles que les différents produits au sein d'un même lot, les tâches, les forts reflets, les pièces mobiles et flexibles peuvent être assimilées par le détecteur en quelques clics de souris. Le capteur présente une plage de mesure de 50 à 150 mm, un bouton-poussoir pour la configuration du capteur et utilise un affichage Led pour indiquer Bon/Mauvais d'une pièce détectée. Il est doté d'une interface Ethernet adaptée à la communication point à point, d'une sortie de commutation Push-pull (NPN/PNP) et d'une tension d'alimentation de 10-30 Vdc.
Caméra NXT malibu d’IDS
La caméra NXT malibu intègre le système de vision sur puce d'Ambarella pour tirer parti de capacités de traitement d'images par intelligence artificielle.
IDS NXT malibu sont des caméras industrielles qui permettent de générer en direct des incrustations IA dans les flux vidéo. Ces caméras sont le fruit de la collaboration entre IDS et le fabricant américain de semi-conducteurs Ambarella. Elles disposent de capacités de traitement d'image par des techniques d'intelligence artificielle intégrées à la caméra via le système de vision sur puce (SoC) d’Ambarella. Les analyses d'images peuvent être effectuées à plus de 25 images par seconde et être transmises aux terminaux périphériques sous forme d'incrustations dans des flux vidéo compressés via le protocole RTSP. Grâce au processus de traitement d’images intégré, les informations d'image du capteur photosensible onsemi AR0521 sont traitées directement sur la caméra. Des fonctions corrigent notamment automatiquement des paramètres tels que la luminosité, le bruit et les couleurs.
« Avec IDS NXT malibu, nous avons développé une caméra industrielle capable d'analyser les images en temps réel et d'intégrer les résultats directement dans les flux vidéo », explique Kai Hartmann, responsable des innovations produit chez IDS. « Les capacités d'IA, de compression et de streaming sur caméra ouvre la voie à de nouveaux scénarii d'application pour le traitement intelligent des images. »
Cela a été rendu possible par une étroite coopération entre IDS et Ambarella, qui ont réunis leurs savoir faire respectifs concernant les technologies industrielles et grand public. « Nous sommes fiers de collaborer avec IDS, un spécialiste du traitement d’image industriel », a déclaré Jérôme Gigot, directeur général du marketing chez Ambarella. « IDS NXT malibu représente une nouvelle classe de caméras industrielles compatibles avec l'IA, qui garantit des temps d'inférence rapides et une grande qualité d'image grâce à notre SoC de vision IA CVflow. » IDS propose tous les composants - de la caméra au studio de vision IA – nécessaires à l'ensemble du flux de travail : de la prise d'images à l'entraînement d'un réseau neuronal et son exécution sur les caméras en passant par l'étiquetage des images.
Capteur de la Série IV3 de Keyence
Grâce la compacité de sa tête (24 × 31 × 44,3 mm) et à son connecteur pivotant à 330°, le capteur de vision de la Série IV3 peut s'installer au sein des équipements où l'espace est limité.
Contrairement aux modèles classiques, le capteur de vision avec IA intégrée de la Série IV3 de Keyence détermine automatiquement les conditions de capture d’image optimales grâce à son IA spécifiquement conçue pour les contrôles de présence et de différence. Son installation est simple : il suffit de définir la pièce à capturer et d’enregistrer au minimum une image conforme (OK) et une image non conforme (NG). La configuration ne requiert aucune connaissance spécifique. Le système tout-en-un comprend un objectif et un éclairage et dispense de la nécessité de sélectionner ces dispositifs indépendamment, pour des résultats immédiats. Plus besoin d’un PC très performant : les réglages sont réalisés avec un petit amplificateur équipé d’un CPU. La tête compacte (24 × 31 × 44,3 mm) offre une large plage de distances d’installation, allant de 50 à 3000 mm, tandis que le champ de vision maximal de 2730 x 2044 mm permet des détections en grand angle, pour répondre aux besoins de toutes les applications. Le capteur de vision de la Série IV3 convient notamment lorsque la zone de détection est petite mais que le système doit être installé à distance pour éviter toute entrave des opérateurs ou des robots. La détection longue portée permet également d’installer la caméra à l’abri de toute éclaboussure, notamment lors de procédés de peinture ou de soudage. Dotée d’un connecteur pivotant à 330°, le capteur s’adapte à tout type d’espace et de configuration. Une spécificité qui garantit une grande liberté d’installation.
Logiciel Melsoft Vixio de Mitsubishi Electric
Le logiciel Melsoft Vixio permet d'effectuer une inspection visuelle en coordination avec des caméras externes. Toutes les fonctions nécessaires au système de vision peuvent être mises en place sans programmation.
Mitsubishi Electric a récemment lancé la solution Melsoft Vixio, un logiciel d'inspection visuelle basé sur l'IA afin d'automatiser les processus d'inspection par caméras, pour d’une part améliorer la qualité de la fabrication et d’autre part faire face aux problématiques liées au manque de main-d'œuvre disponible. « Dans le cadre de notre stratégie de développement de systèmes d'automatisation industrielle, nous relevons les principaux défis auxquels la société moderne est confrontée, a déclaré Toshie Takeuchi, président du groupe Systèmes d'automatisation industrielle de Mitsubishi Electric. L'automatisation des lignes de production s'accélère en raison de la pénurie de main-d'œuvre, mais de nombreuses inspections visuelles sont encore effectuées manuellement. Par le biais de Melsoft Vixio, nous souhaitons renforcer notre réponse aux besoins des clients en matière d'inspection visuelle basée sur l'IA. » La suite logicielle Melsoft Vixio vise donc à réduire la charge de travail liée aux phases d’inspection visuelle réalisée par des opérateurs et à mieux identifier les défauts ainsi qu’améliorer la qualité des produits. Cette solution a également l’ambition de combler le fossé qui peut exister entre les inspecteurs novices et ceux qui sont expérimentés. En accompagnant les nouveaux opérateurs dans leur jugement et leur prise de décision, l'IA a l’ambition de palier le manque de compétences en matière d’identification d’irrégularités et de défauts constatés sur les produits fabriqués. Le logiciel effectue des inspections visuelles en coordination avec des dispositifs externes tels que des caméras. Toutes les fonctions nécessaires au déploiement d’un système d'inspection visuelle peuvent être mises en place sans programmation. La date et l'heure de l'inspection, les données de l'automate programmable, l'image capturée et les résultats de l'inspection sont automatiquement liés et sauvegardés afin de faciliter la traçabilité.
Capteur de vision 2D Inspector83x de Sick
Le capteur de vision Inspector83x peut réaliser jusqu’à 15 inspections par seconde pour la détection de défauts et d’anomalies en production.
Avec son dispositif d’éclairage intégré, le capteur de vision 2D Inspector83x de Sick ce capteur est un outil tout-en-un. Présentant une résolution atteignant jusqu’à 5 MP et exploitant un processeur à quatre cœurs, il est conçu pour effectuer des inspections à base d’IA directement sur l’appareil. Il ne nécessite aucune commande par une machine externe. En règle générale, jusqu’à 15 inspections par seconde peuvent être réalisées pour des applications de vision industrielle comme la détection de défauts et d’anomalies ou la classification.
Ce capteur peut réaliser des inspections de vision industrielle dans divers secteurs industriels tels que la fabrication de biens de consommation, la production de produits alimentaires et de boissons, l’automobile et l’emballage. Des modèles avec imageur couleur seront lancés au cours de l’année 2024 et viendront compléter la gamme pour l’inspection de caractéristiques colorées adaptée au tri d’éléments, à l’identification des défauts et au contrôle qualité basé sur la couleur.
Grâce au logiciel préinstallé, le capteur de vision est immédiatement opérationnel. Selon Sick, aucun expert en vision industrielle ni préparation laborieuse ne sont nécessaires pour mettre en place une application. En utilisant un ordinateur standard connecté via le port USB-C ou l’interface réseau de la caméra, les utilisateurs sont guidés par l’interface intuitive pour présenter des exemples à la caméra dans les conditions de production réelles, puis effectuent l’apprentissage et l’inspection. Seuls cinq exemples suffisent. En alliant la fonction d’IA et les outils traditionnels basés sur les règles, par exemple pour ajouter une simple mesure, il est possible de configurer les inspections de façon très pragmatique.
Selon Sick, ce capteur permet d’éliminer la complexité de la vision industrielle conventionnelle à chaque fois que des modifications du design des produits ou de l’emballage sont nécessaires. Au lieu de contacter un expert en vision industrielle ou un consultant externe pour résoudre une problématique et configurer des inspections basées sur des règles, les opérateurs non spécialisés peuvent ajouter un nouvel exemple de produit et la caméra effectuera l’apprentissage de façon autonome.
Pour des scènes complexes mettant en jeu de nombreux exemples et d’importants jeux de données, les utilisateurs ont la possibilité d’accéder à la plateforme de calcul dStudio cloud Service pour configurer leur propre réseau neuronal, qui peut ensuite être exporté sous forme de fichier de petite taille vers l’Inspector83x. Avec Sick Nova, les utilisateurs expérimentés peuvent également perfectionner leur solution via des développements personnalisés en utilisant la programmation sous Lua et Halcon. Le service dStudio basé sur le cloud permet également la collaboration entre collègues et la gestion des données.
Une fois installé, l’inférence d’images est effectuée directement sur le capteur de vision et les résultats sont envoyés à la commande de la machine sous forme de résultats ‘OK/NOK’ ou de valeurs depuis le capteur. Le capteur est optimisé pour un transfert de données vers les réseaux industriels avec des ports doubles pour l’intégration d’EtherNet/IP™ ou de Profinet. Un port Gigabit-Ethernet haute vitesse dédié assure le transfert de données d’images haute résolution ainsi que l’enregistrement des données ou l’intégration TCP/IP. Une fonction d’export intégrée permet de générer des configurations personnalisées pour les types d'API les plus courants en appuyant simplement sur un bouton.
Le capteur est doté de sept entrées et cinq sorties. La fonction de retard à l’impulsion et de file d’attente intégrée dans l’appareil synchronise les sorties d’image de la caméra en fonction de l’heure ou des impulsions du codeur pour activer les commandes de la machine connectée, par exemple pour déclencher un éjecteur.
Bien que ce capteur soit conçu pour fonctionner en totale autonomie, une gamme d’accessoires est disponible si l’application le nécessite. Un connecteur dédié à l’éclairage peut être raccordé à des sources de lumière externes comme un rétroéclairage ou des barres lumineuses. Une variante en infrarouge proche (NIR) sera disponible dans le courant de l’année 2024. En utilisant un filetage standard monture C, il est possible d’utiliser les objectifs parmi la gamme proposée par Sick, ainsi que des optiques spécifiques répondant à des besoins d’inspections complexes.
