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Licence professionnelle gestion de production option vision industrielle Thomas Picard Sara Chari Année : 2010/2011

Licence professionnelle gestion de production option ... · électronique permettant d'acquérir et de stocker des images mais aussi de traiter de ... analogique) qui ensuite analyse

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Licence professionnelle gestion de production option vision industrielle

Thomas Picard

Sara Chari

Année : 2010/2011

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Etude Comparative des caméras intelligentes actuelles 15 décembre 2010

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Sommaire

Introduction………………………………………………………………….3

1) Description des caméras intelligentes…………………….............4

2) Avantages et inconvénients des caméras intelligentes……........5

2-1) Avantages …...............................................................................5

2-2) Inconvénients..............................................................................6

2-3) Comparaison entre une caméra intelligente et une caméra

standard................................................................................................6

3) Architecture des caméras intelligentes…………………….........…..7

4) Exemples d’applications…………………………………….........…..7

5) Comparaison de trois caméras intelligentes……………...........….10

Conclusion ………………………………………………………………..12

Glossaire…………………………………………………………………..13

Bibliographie………………………………………………………………14

Résumé…………………………………………………………………..15

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Introduction :

Grâce aux progrès de la technologie, il est possible aujourd’hui de concevoir des caméras qui intègrent des capacités de traitement temps réel de façon à fournir non seulement la vidéo, mais aussi les informations pertinentes de la scène. Les caméras intelligentes qui sont le sujet de ce projet bibliographique en sont un exemple concret. Ce travail sera relatif à la comparaison de différentes caméras intelligentes, qui sont utilisées dans le domaine industriel. Pour cela la première partie sera consacrée à la description de ces caméras.la deuxième aux avantages et inconvénients qu’elles représentent par rapport aux caméras standard. La troisième portera sur l’architecture de celles-ci. Dans La quatrième partie, nous allons voir quelques exemples d’application qui peuvent être faite à l’aide d’une caméra intelligente. La cinquième et dernière partie sera une comparaison entre trois caméras intelligentes.

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1) Description des caméras intelligentes :

Les caméras intelligentes sont des caméras dans lesquelles est ajoutée une

électronique permettant d'acquérir et de stocker des images mais aussi de traiter de

l'information et de communiquer avec les systèmes tel que : les réseaux, les

automates et les opérateurs.

Ce qui les différencie des caméras standards, c’est qu’elles sont équipées d'un

processeur de calcul qui retourne directement les résultats de son analyse aux

utilisateurs. Alors que les caméras classiques doivent transmettre les images vers un

PC ou autre système de calcul (comme par exemple Giga Ethernet, Camera Link,

USB, analogique) qui ensuite analyse l'image, puis envoie le résultat de son analyse,

la caméra intelligente réalise toutes ces opérations en son sein. Leur mise en œuvre

s'effectue par le développement d'un programme d'application ou par simple

configuration pour les automaticiens.

Structure d’une caméra intelligente

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Schéma de fonctionnement d'une caméra intelligente.

2) Avantages et inconvénients des caméras intelligentes :

2-1) Les avantages:

Les avantages des caméras intelligentes comprennent :

Simplicité

Les outils logiciels disponibles avec des caméras intelligentes sont de la variété de

pointer-cliquer et sont plus faciles à utiliser que celles disponibles sur PC. Les algorithmes

sont prédéfinis et n'ont pas besoin d'être mis au point, rendant ainsi la caméra intelligente

plus rapide à installer et à utiliser.

Intégrations Compte tenu de leurs formes compactes, les smart caméras sont plus faciles à intégrer dans l’environnement de fabrication.

Fiabilité Avec moins de composants mobiles (ventilateurs, disques durs) et des températures plus basses, les caméras intelligentes sont plus fiables que les PC.

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2-2) Inconvénients: Les inconvénients peuvent inclure les éléments suivants : • Malgré la croissance de popularité et de progrès technique, les smart caméras ne sont pas encore une solution développée, sauf dans les applications de vision où les caméras intelligentes ont une présence significative et bien établie. • Par rapport à une smart caméra, il peut être plus facile et plus rapide de démarrer une solution axée sur la caméra conventionnelle, car les caméras connectées à un ordinateur sont des composants « standards », faciles à trouver et à maintenir. • Une caméra classique reliée via un ordinateur offre plus de souplesse que des smart caméras (cela dépend de l’utilisation de celle-ci).

2-3) Comparaison entre une caméra intelligente et une caméra standard:

Applications Smart caméra caméra standard

Contrôle de surface + +

Contrôle de volume - +

Facilité de mise en place

d'un système de vison + -

coût +et- +

Fiabilité + +

Calcul - +

Encombrement + -

Interprétation:

En ce qui concerne le contrôle de forme, les caméra intelligentes sont plus adaptées au contrôle de surface qu'au contrôle de volume qui peut être fait moyennant une caméra standard, car cela demande un calcul assez développé qui ne peut être fait que par ordinateur.

Vue la taille d'une caméra intelligente, il est plus facile de mettre en place un système de vision avec celle-ci, car il suffit de l'alimenter et de la relier au réseau contrairement à la caméra standard qui a toujours besoin de la présence d'un ordinateur.

Le cout est relatif au besoin, car il est plus adapté de choisir la solution caméra intelligente quand on n'a pas de dispositif de vision et quand celui-ci ne demande pas un grand nombre de caméra. Par contre il est plus intéressant d'opter pour la caméra standard quand le besoin demande un grand nombre de caméra.

Du coté calcul, La caméra standard est plus performante et plus élaborer qu’une caméra intelligente, grâce aux cartes d’acquisition.

En utilisant des caméras intelligentes on gagne plus en terme d'espace, par rapport à une caméra standard qui occupe plus de place vus la présence du PC.

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3) Architecture des caméras intelligentes :

3-1) Capteur CCD

Dans les caméras intelligentes, se trouve un capteur d'images CCD (Charge Coupled Device)

qui convertit les photons en électrons. Lorsque le capteur d'image reçoit les photons, il

accumule des électrons. Il s'agit d'intégration de la charge. Le capteur transfère cette charge

globale aux registres de lecture, qui la transforme en tensions. Après le transfert et la

conversion, les tensions sont amplifiées pour devenir la sortie analogique de la caméra.

3-2) Conversion analogique numérique

La sortie analogique du capteur est convertie en une sortie numérique pour un traitement

ultérieur. Les données numériques sont ensuite transmises pour le traitement et l’analyse.

3-3) Traitement d’image

Le traitement d'image est effectué par le programme embarqué dans la caméra.

4) Exemples d’applications

Les domaines d'application des caméras intelligentes sont très diversifiés, elles peuvent être utilisées dans l’industrie automobile, l’industrie électrotechnique, semi-conducteurs l’agro-alimentaire, emballage, pharmacie, construction de machines et industrie graphique.

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Caméras

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gentes VS721A VS722A VS723A VS723-S

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5) Comparaison entre les caméras

NI1764 :

La caméra intelligente NI 1764 dotée d’un processeur Power Pc de

533Mhz et d’un coprocesseur DPS 720Mhz est une cible en temps

réel destinée à la vision industrielle .C’est une caméra

programmable avec le logiciel NI labview qui permet de développer

et de personnaliser les applications de vision et configurable avec

NI vision builder for automated inspection destiné à créer des

applications complètes d’inspection visuelle.

Matrox iris GT 300 M :

La caméra intelligente Matrox Iris GT est une

caméra CCD monochrome et couleur.

Dotée de connexions Ethernet, USB, RS232 et

GPIO, celle-ci peut être connecté aux automates

et systèmes de l’entreprise.

La Matrox Iris GT est une caméra programmable,

préinstallée pour travailler avec Windows.

La DALSA BOA :

La BOA est une caméra intelligente de très

petite taille (9,84 centimètres), elle est

configurable via des outils de contrôle

préinstallés.

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Le tableau de différentes Caméra intelligentes

Spécificités techniques NI 1764 DALSA BOA Matrox Iris GT 300

Processeur Power pc 533MHZ,720 TI DSP Non définie 1.6 GHZ atom

RAM du systéme 128 Mo 256 Mo 512 Mo

Mémoire de stockages 128 Mo 256 Mo 1Go

Nombre de ports Ethernet 2 2 1

Taille de l'image 1280*1024 640*480 640*480

température de fonctionnement DE 0 à 45°C 0 à50°C 0 à 50 °C

Interfaces de la caméra intégrés integrés integrés

Monture C C C

Largeur 5,06cm 4,4cm 5,23cm

hauteur 11,77cm 4,4cm 10,9cm

Longueur 8,58cm 9,84cm 7cm

taille des pixels Non définie 7,4µm*7,4µm 7,4µm*7,4µm

nombres d'image par seconde Non définie 60 110

Taille du capteur 1/2 de pouce 1/3 de pouce 1/3 de pouce

temps d'exposition Non définie 22µs à 1s 34µs à 1,19s

Les processeurs :

Comparé au processeur de la NI 1764 à celui de la Matrox Iris GT300 offre des caractéristiques intéressantes du fait de sa faible consommation à l’instar d’un DSP, car les processeurs Z5xxx de 0,8 GHZ à 2GHZ représentent le haut de gamme de l’ultra basse consommation de (0,65W à moins de 2,4W et ils sont ultra compact (25mm²).

La RAM :

Les différences qu’ils existent entre la RAM de la NI 1764 et la Matrox Iris GT300.C’est que la Matrox Iris GT300 à une capacité plus importante donc elle va traiter les informations plus rapidement que la NI 1764.

Taille de l’image et taille du capteur :

Vue la taille du capteur de chacune des caméras intelligentes on remarque que la NI 1674 a une plus grande taille d’image (1280*1024) comparée à la DALSA BOA et la Matrox Iris GT300 (640*480), car la première possède un capteur de1/2 de pouce, tandis que les autres en ont un de 1/3 de pouce.

Shutter et nombres d’images par secondes :

Le temps d’exposition de la DALSA BOA est de 22µs à1s, tandis que la Matrox Iris GT300 à un temps d’exposition de 34µs à1.19s, ce qui explique le nombre d’images par secondes capter par chacune (60 images par secondes pour la DALSA BOA et de 100 images par secondes pour la Matrox Iris GT300.

Exemple de calcul du temps d’acquisition:

60 images /secondes -> temps d’acquisition=1/60 16ms.

On obtient un temps d’acquisition de 16ms pour la DALSA BOA.

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Conclusion

Nous avons vu dans ce projet que grâce aux caméras intelligentes, on peut effectuer des traitements en temps réel, nous avons pu voir également les différents types de caméra à savoir les programmables et configurables qui offrent la possibilité d’effectuer plusieurs types de contrôle dans le domaine de la vision industrielle.

Et en établissant une comparaison entre celles-ci et les caméras standard, nous avons pu voir les points positifs et négatifs que représente chacune d’elles et les critères sur lesquels on peut s’appuyer pour faire le choix.

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Glossaire

ASIP : Application Specific Information Processing, il est constitué d’un ou plusieurs microprocesseurs associé à une mémoire (ram ou flash), dédié au traitement d’image.

Processeur : c’est l’organe qui accomplit le traitement des informations.

RAM du système : C’est la mémoire volatile qui permet de stocker des informations.

Nombre de ports Ethernet : C’est le nombre de port pour relier la caméra au réseau.

Monture de l’objectif C ou CS: c’est la distance entre le capteur et le point d’appui de l’objectif .Pour la monture C elle est de 17.5mm et pour la monture CS 12.5mm.

Traitement en temps réel :

Un système temps réel est une association logiciel/matériel où le logiciel permet, entre

autre, une gestion adéquate des ressources matérielles en vue de remplir certaines

tâches ou fonctions dans des limites temporelles bien précises. Ce qui signifie que dans le

cas d'une information arrivant de façon régulière (sous forme d'une interruption périodique

du système), les temps d'acquisition et de traitement doivent rester inférieurs à la période

de rafraîchissement de cette information.

Le DSP comme son nom l'indique est un processeur de signaux numériques, il se situe

dans la famille des microprocesseurs. L'avantage du DSP permet d'avoir des fonctions

spéciales qui permettent d'avoir un traitement de signal de très bonne qualité. La

différence entre les DSPs et les microprocesseurs classique, c’est que dans ces derniers

l’utilisation de la mémoire Cache et la prédiction des branchements sont effectuées par

des circuits logiques, et peuvent changer d’un programme à l’autre. Ceci rend impossible

la prédiction du temps d’exécution d’un programme, ce qui est primordial pour une

application en temps réel.

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Bibliographie

Les caméras :

http://sine.ni.com/nips/cds/print/p/lang/fr/nid/205959

http://www.parameter.se/products/pgfiles/9ea53299-5094-48be-a959-dafa900ee3ad.pdf

http://www.uniforcesales.com/docs/matrox/matrox_iris_gt_mil.pdf

Cours «les fondamentaux de la vision industrielle» de Monsieur Jean Caron.

Site général sur les caméras intelligentes (schémas, ainsi que les définitions).

http://visionindustrielle.ch/questions_generales_concernant_la_vision_industrielle/camera_intelligente_quest-ce_.html

www.springer.com/cda/content/document/.../9781441909527-c1.pdf?...

Traduction de : http://www.scribd.com/doc/15844869/Smart-Cameras-and-Embedded-SystemsReport-by-rajat http://www.i2s-vision.fr/selecteur.asp?cat=8&sX_Menu_selectedID=leftV_CA8

http://uuu.enseirb.fr/~kadionik/embedded/linux_realtime/linux_realtime2.html

http://www.oodoc.com/44806-dsp-processeur-signaux-numeriques.php

http://shosseini.chez-alice.fr/Doc_cours/DSP/coursdspTDI.p

http://fr.wikipedia.org/wiki/Cam%C3%A9ra_intelligente

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Résumé

Notre sujet traite sur les descriptions des caméras intelligentes

Et également sur les Avantages et inconvénients de celles-ci.

C’est à dire en termes de coût, simplicité, Intégrations et de fiabilité et comparaison avec les caméras standard.

Mais aussi en termes d’architecture : capteur CCD, conversion analogique en numérique, traitement d’image.

Puis le sujet en lui mêmes est une comparaison de trois caméras intelligentes grâce à un tableau qui comporte les caractéristiques techniques.