Optimiser la précision des opérations de « pick & place » : le rôle essentiel du Rétroéclairage.

Précision du système « pick & place » : le rôle du Rétroéclairage

• Un éclairage stable et reproductible constitue la base d’une estimation fiable de la pose.
• Les silhouettes avec rétroéclairage fournissent des informations fiables sur la position et l’orientation en 2D.
• Les options « anneau », « barre » et « 3D » s’appliquent aux alimentateurs, aux convoyeurs et aux trémies.
• Le Rejet de la Lumière Ambiante garantit la stabilité des résultats d’une équipe à l’autre.
• Ces modèles font partie des gammes Roder Vision DL8, DL6, DL1 et DL2.

Le guidage robotique nécessite une estimation précise et reproductible de la position, à la vitesse de production. Avant tout, la caméra ne voit que ce que la lumière révèle. Par conséquent, un éclairage irrégulier génère des images ambiguës et des erreurs de placement. Dans la pratique, le choix d’un Illuminateur LED adapté est tout aussi important que celui de la caméra et de l’objectif. Cette page présente les différentes options d’éclairage pour les applications de « pick-and-place » et propose des liens vers les produits RODER correspondants.

Trois types d’applications dominent ce secteur. Premièrement, le « pick-and-place », qui opère à partir d’un chargeur ou d’un dispositif de fixation défini. Ensuite, le « bin picking », qui traite des pièces empilées de manière aléatoire. Enfin, le guidage de Cobots, qui s’effectue dans des espaces de travail partagés. Par conséquent, chaque cas impose des exigences d’éclairage différentes en termes de distance, de géométrie et de sécurité.

Pourquoi un éclairage homogène est essentiel pour l’estimation de la pose

Les algorithmes de localisation calculent la position et l’orientation à partir des caractéristiques de l’image. Ils dépendent donc du contraste, de la netteté et de la reproductibilité. De plus, l’éclairage influe directement sur ces trois paramètres. Par conséquent, la lumière détermine la qualité de chaque décision de sélection.

Tout écart entre les conditions d’étalonnage et celles de production modifie les caractéristiques de l’image. Par conséquent, l’incertitude de localisation augmente et les échecs de saisie se multiplient. En réalité, la cause la plus courante de l’instabilité de la vision robotique n’est pas l’algorithme. Il s’agit plutôt d’un décalage de l’éclairage ou d’une contamination par la lumière ambiante.

Rétroéclairage pour la précision de la pose en 2D

Pour les pièces plates placées sur un chargeur ou un tapis roulant, le rétroéclairage constitue souvent la solution la plus efficace. Comme il permet de mettre en évidence une silhouette, la pièce apparaît sous la forme d’une forme pleine sur un fond clair. L’algorithme peut ainsi déterminer facilement le centre et l’angle. De ce fait, la précision du prélèvement est garantie, même avec des pièces réfléchissantes ou huileuses.

La lumière directe sert également au guidage 2D. Ici, une Lumière Annulaire, montée de manière coaxiale par rapport à l’objectif, offre un contraste des contours reproductible. À l’inverse, une lumière à faible angle met en valeur le relief des logos et des marques. Pour les champs larges, des Lumières Barres ou des panneaux matriciels assurent un éclairage uniforme sur l’ensemble de la zone.

Guidage 3D et prélèvement dans des bacs

Certaines tâches nécessitent la pose 3D complète de la pièce. C’est pourquoi les capteurs à Lumière Structurée ou stéréoscopiques actifs permettent de déterminer la position et l’inclinaison. Dans ces systèmes, un projecteur stable et à haute intensité fournit le contraste nécessaire à la reconstruction. De plus, des illuminateurs dans le Proche Infrarouge, associés à un filtre adapté, éliminent la lumière ambiante.

Le « bin picking » constitue le cas le plus difficile en matière d’éclairage. Les pièces sont disposées selon des angles aléatoires, partiellement masquées et à des hauteurs variables. Par conséquent, les surfaces métalliques génèrent des reflets et les pièces qui se chevauchent projettent des ombres complexes. C’est pourquoi les intégrateurs combinent plusieurs modes : un balayage 3D permet de localiser la pièce, tandis qu’une source d’éclairage diffuse ou en dôme réduit les artefacts spéculaires.

Montage et Rejet de la Lumière Ambiante

L’illuminateur peut être monté sur le bras du robot ou rester fixe dans la cellule. Le montage à l’extrémité du bras garantit une géométrie constante quelle que soit la position. Cependant, cela nécessite des unités compactes et légères, respectant les contraintes de charge utile. En revanche, le montage fixe permet d’utiliser des illuminateurs plus grands et plus puissants pour des zones de prélèvement bien définies.

La lumière ambiante reste une menace constante. Les lampes au plafond, les arcs de soudage et les puits de lumière altèrent tous la qualité de l’image. C’est pourquoi les ingénieurs ont recours à plusieurs mesures de protection. Par exemple, un stroboscope à haute intensité neutralise la lumière ambiante pendant l’exposition. De plus, une lumière à bande étroite équipée d’un Filtre Passe-bande, ou une lumière proche infrarouge (NIR) comprise entre 850 et 940 nm, rejette efficacement la Lumière Parasite.

Vitesse, stroboscope et Cadence de Production

Les cellules « pick-and-place » fonctionnent à grande vitesse ; le timing est donc crucial. Comme la pièce est en mouvement, un temps d’exposition court est indispensable. C’est pourquoi l’éclairage fonctionne généralement en mode stroboscopique, synchronisé avec la caméra. Ainsi, le mouvement est figé et l’image reste nette.

La stabilité garantit la régularité du cycle dans le temps. De plus, un circuit d’attaque à courant stabilisé assure l’uniformité de chaque impulsion. Par conséquent, la qualité du résultat reste constante, de la première à la millionième impulsion. Cela permet d’augmenter la cadence de production et de réduire les erreurs de détection.

Produits RODER Vision pour cette application

Les systèmes « pick-and-place » utilisent des panneaux de rétroéclairage pour la détection de position, ainsi que des barres et des panneaux pour les champs 2D. Par conséquent, les quatre séries ci-dessous constituent les choix recommandés. Chacune d’entre elles offre un contrôle stable du courant et des corps industriels robustes.

Série DL8 — Panneaux OEM à très haute densité

Panneau OEM modulaire à très haute densité, doté des technologies MCCD© et HTTM©. Il offre ainsi le rétroéclairage homogène nécessaire à l’estimation de la silhouette robuste.

Série DL6 — Panneaux LED haute densité

Panneau matriciel LED modulaire à haute intensité, équipé d’un pilote MCCD© et de la Technologie HTTM©. Il offre ainsi un éclairage direct ou indirect homogène sur de vastes zones de sélection.

Série DL1 — Barres d’illuminateurs LED

Barre LED Haute Intensité dotée d’un système optique intégré pour un guidage directionnel en 2D. De plus, les configurations à une, deux ou quatre barres couvrent de larges champs sans asymétrie d’ombrage.

Série DL2 — Illuminateurs LED en barre

Matrice de barres LED destinée à l’éclairage direct et à l’estimation de la pose en 2D. Elle offre ainsi un contraste de contours reproductible pour la reconnaissance de formes sur les convoyeurs d’alimentation et les bandes transporteuses.

Pour le repérage de pièces coaxiales, RODER propose également des éclairages annulaires à LED, tandis que les éclairages ponctuels à LED conviennent à la projection focalisée ou dans le NIR (Proche Infrarouge). Au-delà des options proposées dans le catalogue, RODER Vision offre un accompagnement technique pour l’Intégration OEM. Dans la pratique, la combinaison adéquate entre Rétroéclairage, géométrie et suppression de la lumière ambiante permet de transformer une scène en mouvement en une pose stable. Par conséquent, définissez d’abord la pièce et le mode d’imagerie, puis choisissez l’illuminateur DL correspondant. La cellule de placement bénéficie ainsi de positions reproductibles, d’une précision accrue et d’un taux de faux prélèvements réduit.

Questions fréquemment posées

Vous souhaitez obtenir de l’aide pour choisir le bon produit ?

Parlez à un ingénieur