Comment 6 caractéristiques clés permettent aux scanners 3D industriels de surmonter les défis des environnements difficiles

Plus tôt ce mois-ci, Photoneo a lancé la nouvelle génération de scanner 3D PhoXi avec de nombreuses améliorations significatives. Pourquoi avons-nous fait ces changements et comment aideront-ils les clients dans leurs applications industrielles ? Marcel Svec, Directeur de la détection 3D, et Svorad Stolc, Responsable R&D de Photoneo, aident à répondre à ces questions dans l'article suivant.

Performance stable dans des conditions industrielles difficiles

Le besoin croissant d'automatisation intelligente a fait que la vision 3D, en tant qu'élément intégral de la robotique guidée par vision, s'est continuellement étendue à de nouveaux marchés. Progressivement, la vision 3D a pénétré des domaines d'application tels que la guidance robotique, le prélèvement en bac, la manipulation avancée d'objets, la dépalettisation, la correction de trajectoire, l'assemblage, le contrôle qualité, l'inspection ou l'évaluation de forme.

Ces solutions d'automatisation doivent souvent être mises en œuvre dans des environnements industriels difficiles qui exposent les systèmes de vision 3D à la poussière, l'humidité, l'eau, la lumière ambiante, ou des températures hautes, basses, voire variables. Ces facteurs posent des exigences exigeantes tant sur le matériel que sur la performance des systèmes de vision 3D. Les meilleurs appareils de scan 3D doivent être soigneusement optimisés et fournir une précision micrométrique et une haute résolution — tout en devant résister à des environnements industriels rudes pour maintenir leur performance de haute qualité dans des conditions difficiles. Plusieurs aspects affectent la durabilité des systèmes de vision 3D modernes et aident à maintenir leur performance stable et précise dans des circonstances difficiles. En quoi consistent-ils ?

Stabilisation thermique

Pour étendre la gamme d'applications possibles et garantir qu'un scanner 3D fournira une performance stable et fiable non seulement dans des températures hautes ou basses mais aussi sous des conditions thermiques changeantes — ce qui pose généralement un grand défi aux systèmes de vision 3D — il doit comporter un modèle de calibration thermique avancé. Cette fonctionnalité vous permettra de déployer votre scanner dans des applications nécessitant l'exposition de l'appareil à des conditions thermiques réellement exigeantes et sa performance restera inchangée.

Alimentation par Ethernet (PoE)

Il arrive souvent que les appareils de scan 3D comportent deux connecteurs différents — connecteurs propriétaires pour l'alimentation, et connecteurs Ethernet ou USB pour la communication de données. Cette configuration est plus coûteuse, plus compliquée à installer, et peut aussi imposer plus de limitations, par exemple sur la longueur du câble.

PoE — Power over Ethernet est une solution technique élégante qui fournit à la fois données et alimentation sur un seul câble. Elle offre de nombreux avantages qui en font un choix privilégié pour l'adoption dans les environnements industriels. Le PoE est fiable, stable et robuste. Il est rentable en termes d'installation et de maintenance, et aussi sûr car il assure la protection contre les surintensités, sous-intensités et les pannes. Le PoE offre une grande flexibilité car il est basé sur des standards, garantissant l'interopérabilité entre différents fournisseurs. Un autre avantage du PoE est qu'il permet aux utilisateurs d'utiliser des câbles plus longs que 30 m.

Bien que le PoE soit l'option préférée, nous avons décidé de supporter deux standards pour répondre aux besoins de tous les clients — ainsi les utilisateurs peuvent aussi alimenter leurs appareils par 24 V. Cette alternative est aussi fiable et sûre, fonctionnant avec des circuits de limitation pour protéger contre les courts-circuits. Un autre avantage est que le 24 V a des capacités de maintien de tension plus élevées, ce qui aide les appareils à mieux survivre aux baisses de tension. En cas d'accident, il n'y a aucun risque de blessure corporelle.

IP65 : étanche à la poussière et résistant à l'eau

Une haute qualité mécanique assure non seulement que l'appareil peut fonctionner de manière fiable dans des conditions difficiles sans subir de dommages, mais minimise aussi le risque de services inutiles et de coûts de réparation associés. Le système universel de classification IP donne aux acheteurs et utilisateurs un compte très précis de la sécurité d'utilisation d'un appareil dans des environnements et applications spécifiques. La classification IP se compose de deux chiffres. Le premier indique la résistance à l'intrusion de solides, et le second le degré de tolérance à l'eau.

Les scanners 3D de grade industriel devraient viser au minimum IP65. Les scanners avec cette classification sont complètement étanches à la poussière et protégés contre les jets d'eau à basse pression, de 6,3 mm, venant de n'importe quelle direction et sous n'importe quel angle. Vous pouvez ainsi utiliser les scanners dans des halls poussiéreux ou humides, sans vous soucier des particules solides et liquides pénétrant dans le boîtier et endommageant l'appareil. Toutefois, bien que de tels environnements n'endommagent pas l'appareil, ils ne sont généralement pas optimaux si vous avez besoin d'obtenir des scans de haute qualité et à faible bruit car ils affectent significativement les conditions optiques de l'acquisition.

Connecteurs M12

Les connecteurs M12 sont devenus le choix privilégié pour les applications industrielles pour plusieurs raisons. Les connecteurs avec verrouillage par vis offrent une connexion fiable et sûre, et leur conception circulaire assure une robustesse inégalée qui protège l'appareil de la poussière, l'humidité et autres contaminants, mais aussi contre les effets potentiels d'impact, de vibration ou de changements de température. Un gros plus est aussi leur taille compacte par rapport au besoin croissant dans les applications industrielles de miniaturisation des composants et aux demandes toujours croissantes de transmission de puissance et de données.

GPU rapide

Le temps est un facteur critique dans le scan 3D, c'est pourquoi nous avons fait des améliorations significatives à cet égard aussi. En exploitant la puissance du NVIDIA Jetson TX2, la nouvelle génération de scanner 3D PhoXi permet aux utilisateurs d'économiser 40 % du temps de calcul, ce qui fait 200 ms du temps de scan global. Cela peut raccourcir le temps de cycle ou, en cas d'acquisition plus longue, fournir des données de plus grande qualité et en moins de temps qu'avant. Un autre avantage de l'utilisation d'un GPU est que le calcul s'exécute sur l'appareil, ce qui économise les ressources du PC, laissant de la place pour plus d'applications utilisateur.

Firmware puissant

Parce que le logiciel et le firmware sont des composants indissociables de tout système de vision 3D, il était important de faire des mises à niveau dans ces domaines aussi. Outre les améliorations générales, le firmware offre maintenant plus de paramètres utilisateur pour un meilleur contrôle de l'ensemble du processus de scan. Il vient aussi avec des algorithmes améliorés pour la suppression de la lumière ambiante, grâce auxquels les scanners 3D offrent une performance supérieure même dans des réglages de lumière ambiante vive — un facteur qui pose généralement de grands défis aux systèmes de vision 3D.

Une autre grande mise à niveau concerne le filtrage des réflexions — les nouveaux algorithmes intelligents éliminent les artefacts qui se produisent dans les zones de géométries de scène complexes où la réflexion des motifs projetés cause du bruit et des mesures incorrectes. Cela arrive avec tout type d'appareil de scan qui utilise sa propre méthode d'illumination. Grâce au nouveau filtre de réflexion, les scanners 3D éliminent significativement les mauvaises mesures.

En savoir plus sur la suppression de la lumière ambiante et le filtrage d'inter-réflexion dans un autre article de blog que nous préparons pour vous.