Mesure et vision industrielle 3D : les solutions

L'avènement des technologies de mesure et de vision industrielle 3D a profondément transformé le paysage de l'industrie moderne. L'utilisation de ces solutions avancées a ouvert de nouvelles perspectives en matière de capture, d'analyse et d'interprétation d'informations tridimensionnelles.

Quelles sont les solutions de mesure et vision industrielle 3D ?

Définition de la mesure et vision industrielle 3D

La mesure et la vision industrielle 3D font référence à l'utilisation de technologies avancées pour capturer, analyser et interpréter des informations tridimensionnelles dans le contexte des applications industrielles. Ces technologies permettent de créer des représentations numériques précises d'objets et de scènes en trois dimensions, offrant ainsi des données volumétriques détaillées.

Les solutions de mesure et vision 3D

Il existe différentes solutions de mesure et vision 3D. En voici certaines :

Les scanners 3D sont des dispositifs qui capturent la géométrie tridimensionnelle des objets. Ils permettent d'obtenir des nuages de points 3D détaillés, qui peuvent être utilisés pour la modélisation 3D, l'inspection des pièces, ...
Les caméras 3D basées sur la technologie de projection de franges projettent des motifs de franges sur les objets, puis mesurent les déformations de ces franges pour reconstruire la géométrie 3D de la scène.
Les caméras 3D basées sur la technologie du temps de vol mesurent le temps que met la lumière pour voyager entre la caméra et les objets afin d'estimer leur distance. Elles sont couramment utilisées pour des applications de mesure de distance, de détection d'obstacles…
Les caméras 3D basées sur la stéréovision utilisent deux objectifs pour capturer des images stéréoscopiques, ce qui permet d'estimer la profondeur des objets dans la scène. Elles sont utilisées pour des applications de perception 3D, de surveillance…

Applications type

Les solutions de mesure et vision industrielle 3D sont utilisées dans de nombreuses applications.

Il est possible d’utiliser cette technologie dans l’inspection de pièces dans les industries manufacturières ainsi que les contrôles qualité. Elles permettent de vérifier les dimensions, les tolérances ou la conformité aux spécifications techniques. La vision 3D est également utilisée pour le contrôle qualité dans des industries comme l'automobile, l'aérospatiale et l'électronique. Elle permet de détecter les défauts de surface, les variations dimensionnelles et les anomalies, garantissant ainsi la conformité des produits aux normes de qualité.

La mesure 3D est aussi utilisée dans la gestion de l'inventaire pour obtenir des informations précises sur les dimensions et la forme des objets stockés. Elle facilite ainsi le suivi des stocks, l'optimisation de l'espace de stockage et la planification logistique.

Les solutions de mesure et vision industrielle 3D sont aussi utilisées pour la mesure et reproduction de grumes afin d’évaluer les dimensions et la qualité des grumes, ainsi que pour optimiser le processus de découpe et de production du bois.

Les technologies de mesure et de vision 3D sont utilisées pour créer des environnements virtuels immersifs et interactifs en réalité virtuelle, ainsi que pour superposer des informations virtuelles sur le monde réel, comme dans le cas de la réalité augmentée.

La mesure et la vision 3D sont enfin utilisées en robotique et en automatisation pour permettre aux robots de percevoir leur environnement en 3D, de naviguer de manière autonome, de saisir et de manipuler des objets avec précision.

Les différents types de caméras 3D

Il existe différents types de caméra 3D reposant sur des technologies différentes. En fonction du besoin, l’une d’entre elles est choisie.

Les capteurs de profils 3D linéaires

Ces capteurs projettent une source lumineuse, comme un laser, sur l'objet. La caméra observe l'image de profil résultante et mesure la déformation du faisceau réfléchi. En analysant la déformation du faisceau, la caméra peut ainsi déduire les informations de profondeur et reconstruire une représentation 3D de l'objet.

La projection de franges 3D

Dans cette technique, une caméra projette des motifs de franges ou de rayures sur l'objet à mesurer. Ceux-ci sont déformés en fonction de la géométrie de l'objet. La caméra capture ensuite l'image déformée et utilise des algorithmes de traitement d'image pour calculer les informations de profondeur et générer une représentation 3D de l'objet.

Les caméras téléscopiques 3D

Les caméras télescopiques 3D utilisent plusieurs caméras disposées à des angles différents pour capturer simultanément des images de l'objet. Les images capturées sont ensuite combinées et analysées pour déterminer les informations de profondeur et créer une représentation 3D de l'objet. Cette technique permet d'obtenir une vision similaire à la vision humaine facilitant ainsi la reconstruction 3D.

Les capteurs de profils 3D

Les capteurs de profils 3D utilisent des principes similaires aux capteurs de profils 3D linéaires, mais ils peuvent mesurer les surfaces courbes. Ils projettent un faisceau laser sur l'objet et mesurent la déformation du faisceau réfléchi pour obtenir les informations de profondeur. Ces capteurs sont souvent utilisés pour la numérisation 3D d'objets complexes ou de formes irrégulières.

Le 3D Time of Flight

Cette technologie repose sur une caméra qui mesure le temps nécessaire pour qu’un rayon lumineux se propage jusqu'à l'objet et revienne. En utilisant cette mesure de temps, la caméra peut calculer la distance entre la caméra et l'objet et génère ainsi une représentation 3D de la scène.

Identifier son besoin pour choisir la meilleure solution de mesure et vision 3D

Il est essentiel de déterminer ses besoins spécifiques afin de choisir la meilleure solution de mesure et de vision 3D.

Si l’objectif est de mesurer avec précision des dimensions, des formes ou des volumes d'objets, alors les capteurs de profils 3D linéaires, les capteurs de profils 3D ou la projection de franges 3D sont généralement les solutions les plus adaptées.
En revanche, s’il s’agit d’un besoin de contrôle des pièces, comme de vérifier la conformité des pièces par rapport à des spécifications prédéfinies, alors les capteurs de profils 3D linéaires, les capteurs de profils 3D ou les caméras télescopiques 3D peuvent être utilisés.
Enfin, si vous avez besoin de détecter et de suivre la position et le mouvement d'objets dans un environnement, la technologie 3D Time of Flight est souvent utilisée. Elle permet de capturer rapidement et en temps réel les coordonnées 3D des objets, ce qui est utile pour le positionnement précis des robots, des systèmes de guidage ou des véhicules autonomes.

Les avantages comparés à la vision industrielle 2D

La vision industrielle 3D présente plusieurs avantages par rapport à la vision industrielle 2D. Tout d’abord, elle permet de fournir des informations tridimensionnelles sur les objets et les scènes, permettant une compréhension plus précise de la géométrie et de la structure des objets. En effet, la vision 3D permet de percevoir la profondeur des objets, ce qui est essentiel pour des applications de navigation autonome, de manipulation d'objets et de réalité virtuelle. Elle permet des mesures plus précises de dimensions, de formes et de volumes, ce qui est essentiel dans des applications telles que le contrôle qualité et la métrologie. Elle est également plus adaptée à la capture d'objets avec des formes complexes, asymétriques ou texturées, contrairement à la vision 2D qui peut être limitée dans ces cas.

Enfin, la vision 3D permet une meilleure détection des défauts. En effet, elle facilite la détection de défauts de surface tels que les rayures, les fissures et les variations de formes, ce qui contribue à garantir la qualité des produits.

La solution de mesure et vision industrielle 3D SICK : la caméra Ruler 3000

La caméra Ruler 3000 de SICK est une solution de mesure et vision industrielle 3D qui utilise la technologie de projection de franges pour capturer des nuages de points 3D précis. Elle est conçue pour offrir une précision élevée et des performances fiables dans des applications industrielles exigeantes. Elle offre des mesures précises et fiables, ce qui en fait un outil essentiel pour les tâches de contrôle qualité et de métrologie. Elle est capable de capturer rapidement des nuages de points 3D avec une densité élevée. Cela permet d'obtenir des résultats rapides et efficaces, ce qui est particulièrement avantageux dans les environnements de production où la vitesse est cruciale.

La caméra Ruler 3000 peut être utilisée dans une variété d'applications grâce à sa capacité à s'adapter à différents scénarios. Elle offre différentes options de distance de travail, ce qui permet de l'ajuster en fonction des besoins spécifiques de l'application. Elle permet également une intégration facile dans les systèmes existants. Son interface conviviale et sa capacité à prendre en charge des protocoles de communication standard facilitent son intégration avec d'autres équipements et logiciels industriels.

Enfin, la caméra Ruler 3000 est construite pour résister aux environnements industriels difficiles. Elle est dotée d'un boîtier solide et étanche, ce qui lui permet de fonctionner de manière fiable même dans des conditions difficiles.

Le prix des caméras de mesure 3D peut varier en fonction de plusieurs facteurs tels que la résolution, la précision, les fonctionnalités et la marque. Les prix des caméras de mesure 3D se situe généralement entre quelques milliers d’euros pour les modèles les plus basiques et plusieurs dizaines de milliers de dollars pour les modèles les plus évolués.

Conclusion

En conclusion, les solutions de mesure et de vision industrielle 3D ont indiscutablement remodelé la manière dont les entreprises appréhendent la conception, la production et le contrôle qualité. La capacité à capturer des informations tridimensionnelles avec une précision inégalée a ouvert la voie à des applications allant de la modélisation 3D à la navigation autonome en passant par la réalité augmentée. Les diverses technologies, des scanners 3D aux caméras basées sur la projection de franges ou le temps de vol, offrent des possibilités variées pour répondre aux besoins spécifiques de chaque application industrielle. Alors que la vision industrielle 2D a été un jalon important, la vision industrielle 3D s'impose comme un incontournable pour une analyse plus approfondie, une précision accrue et une qualité supérieure. Avec des exemples concrets tels que la caméra Ruler 3000 de SICK, nous constatons que ces solutions sont plus qu'une simple innovation, elles sont devenues la norme pour la prochaine génération d'excellence industrielle. Les possibilités offertes par la mesure et la vision industrielle 3D continueront de façonner l'avenir de l'industrie en apportant des améliorations continues dans la qualité, la précision et l'efficacité des processus de fabrication et de contrôle.