VISION : BALAYAGE LINÉAIRE, LA VISION À HAUTE PERFORMANCE

LES APPLICATIONS QUI REQUIÈRENT UNE HAUTE VITESSE D’ACQUISITION FONT APPEL À DES CAMÉRAS À BALAYAGE LINÉAIRE. CES ÉQUIPEMENTS GÉNÈRENT DES IMAGES À UNE VITESSE QUI PEUT ATTEINDRE 70 000 LIGNES PAR SECONDE SUR UNE LARGEUR ALLANT JUSQU’À 16 000 PIXELS. DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES PERMETTENT D’ACCROÎTRE LA QUALITÉ ET MÊME DE PERCEVOIR L’INVISIBLE.
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Les caméras linéaires permettent de produire des images presque sans fin qu’il serait impossible de générer avec des caméras matricielles. En plus de la production d’images à haute vitesse et à haute résolution, elles peuvent également combiner des flux en couleurs. Les caméras à balayage linéaire récentes reposent sur des capteurs CMOS rapides, capables de délivrer des informations sur la couleur mais aussi, sur la polarité de la lumière réfléchie. Les caméras à balayage trilinéaires et quadri-linéaires multispectrales. Sur ces équipements, il est possible d’appliquer différents filtres passe-bande sur chaque ligne du capteur pour que seulement certaines longueurs d’onde de la lumière puissent l’atteindre. De cette façon, chaque capteur fournit une image basée sur l’intensité de la lumière rouge, verte, bleue ou infrarouge qui frappe le capteur. Depuis peu, on trouve en outre, des caméras à balayage linéaire à polarisation qui sont équipées d’un capteur séparant les couleurs. Une telle caméra quadrilinéaire applique des filtres de polarisation à trois de ses quatre capteurs avec des angles de 0°, 90° et 135°. Le dernier canal n’est équipé d’aucun filtre pour permettre la comparaison avec ceux qui en sont équipés.

Les images polarisées que produisent de tels systèmes de vision industrielle, révèlent l’état de surface mais aussi les défauts internes, de matériaux transparents comme le verre ou non transparents comme les composés en fibre de carbone qui peuvent être irrémédiablement endommagés par des contraintes mécaniques non détectées. Les images polarisées peuvent également améliorer le contraste. On trouve par exemple, des applications de caméras à balayage linéaire dans le tri à haute vitesse de produits agricoles comme le maïs pour séparer les grains des impuretés. Il est aussi possible d’avoir recours à des caméras multispectrales qui ajoutent un canal infrarouge aux canaux RVB standard afin de détecter les différences de teneur en eau qui séparent les composés de provenance biologique des contaminants inorganiques. En ajoutant un canal de lumière polarisé, il est possible d’améliorer encore le processus de sélection et donc, d’éliminer plus sûrement les impuretés.

PRISMES ET BALAYAGE

Les derniers capteurs CMOS à balayage de ligne permettent aux fabricants de doubler la résolution de leurs caméras les plus rapides, tout en apportant des temps de réponse qui permettent de créer des applications totalement nouvelles en ayant recours à différents types de filtres. Les derniers capteurs CMOS supportent des vitesses allant jusqu’à 200 kHz en monochrome et jusqu’à 66 kHz en trilinéaire pour des caméras à balayage en résolution Ultra-HD (4k). Cette technologie est également intégrée dans une caméra équipée d’un capteur 3-CMOS 4K à balayage prismatique cadencée à 66 kHz. Avec un capteur multiligne, l’utilisateur peut basculer entre deux tailles de pixels ou combiner des lignes pour améliorer la qualité de l’image à la vitesse maximale et à pleine résolution. Cette technique associée à un groupement horizontal, permet de multiplier la sensibilité par quatre pour obtenir des résultats de haute qualité dans des conditions de faible luminosité sans augmenter le bruit. Un prisme à l’intérieur des caméras sépare les différentes composantes de couleur de la lumière entrante en canaux RVB, voire assure la détection des fréquences du proche infrarouge ou de l’infrarouge court. Cette technique présente plusieurs avantages : une séparation nette des canaux de couleur donc, une meilleure différenciation spectrale et un contraste plus net. En outre, les prismes réduisent les pertes par rapport aux filtres colorés, ce qui apporte une meilleure sensibilité. Enfin, la lumière dans une caméra prismatique suit un seul chemin, de sorte que chacun des trois capteurs est exactement aligné sur la cible, ce qui supprime les problèmes de parallaxe.

LE TEMPS DIFFÉRENCIE LES COULEURS

On voit aussi apparaître des caméras multispectrales à quatre canaux qui repose sur un capteur ne comportant qu’une seule ligne. Chaque bande spectrale est capturée après la précédente, en réalisant un filtrage des couleurs par l’intermédiaire d’impulsions lumineuses à bande étroite qui viennent éclairer la cible. L’imagerie multispectrale par séquencement temporel permet de définir les longueurs d’onde de couleur sans diaphonie spectrale, en utilisant des impulsions produites par des LED pour éclairer la cible. En sélectionnant lui-même, les différentes couleurs des éclats lumineux qui vont successivement illuminer la cible, le client définit ses propres bandes spectrales plutôt que de s’en remettre aux possibilités d’un capteur standard, revêtu de filtres imposés par le fabricant de la caméra. Par leurs capacités hors du commun, les caméras linéaires ciblent certaines des applications de vision industrielle les plus complexes. En contrepartie, il faut déployer des réseaux 10GigE Vision (10 Gbits/s) ou des liaisons par fibre optique pour transférer les images vers les systèmes d’automatisation. Avec des caméras linéaires qui repoussent sans cesse, les limites de ce qu’il est possible de réaliser avec la vision industrielle, il n’est pas surprenant que la conception et l’installation de ces systèmes requièrent des connaissances de plus en plus poussées en ingénierie des réseaux numériques, en optique, traitement d’images, etc. Reste que la vision numérique est l’une des technologies qui s’avère les plus prometteuses dans tout ce qui concerne l’automatisation des installations industrielles à l’heure de la digitalisation…