MODULE DES SCIENCES APPLIQUÉES - Bibliothèque ...bibliotheque.uqat.ca/documents/rapportsa/32.pdfThe Metal Marquis Company is specialized in the manufacturing of mec and hanical pieces

MODULE DES SCIENCES APPLIQUÉES

Relevé dimensionnel automatisé des plaques

PROJET D’ÉTUDES EN INGÉNIERIE DANS LE CADRE DU

PROGRAMME EN GÉNIE ÉLECTROMÉCANIQUE

Présenté par : Mohammed Sehli

Sedik Bendaoud

Superviseur: Walid Ghié, professeur (UQAT), Ph. D., ing,Jr

Représentant industriel : Guillaume Marquis, Directeur général (Métal-Marquis), ing.

26 Août 2009

PEI : Relevé dimensionnel automatisé des plaques

Mohammed Sehli Été 2009 Sedik Bendaoud ii

REMERCIEMENTS

La réalisation de ce projet est le fruit d’un travail assidu et régulier des auteurs de ce rapport

durant toute la session d’été. Les résultats obtenus ont apporté une grande fierté à l’équipe,

ainsi qu’une expérience considérable dans le milieu industriel. Cette première réalisation de

projet d’une telle envergure doit ses résultats à plusieurs intervenants; l’équipe tient à présenter

ses remerciements envers ces personnes, qui ont beaucoup apporté à ce projet.

Tout d'abord, les remerciements sont destinés aux personnes qui sont les plus proches des

étudiants et qui les ont épaulés malgré la distance qui les sépare d’eux, ils sont le fruit de leurs

éducations et de leurs orientations. Les parents des étudiants ont été d’un grand soutien durant

la réalisation de ce projet, et ils ne manquaient pas d’apporter leur aide dans le cadre de leurs

connaissances.

Merci au professeur superviseur Monsieur WALID GHIÉ qui a fait part de son expertise et son

talent tout le long du projet ce qui pour l’équipe a été très instructif.

Les remerciements vont aussi au représentant industriel Monsieur GUILLAUME MARQUIS

directeur général de MÉTAL MARQUIS pour avoir confié ce projet aux étudiants. L’équipe a

beaucoup bénéficié de son expertise, son orientation, ainsi que sa disponibilité pour la

réalisation de ce projet.

Aussi, merci à l’université de l’UQAT pour son programme éducatif. L’accueil ainsi que

l’encadrement qu’elle offre, sont une très grande preuve d’expertise en matière de pédagogie et

d’enseignement.


Mohammed Sehli Été 2009 Sedik Bendaoud iii

RÉSUMÉ

L’entreprise Métal Marquis Inc. se spécialise dans la fabrication des pièces mécaniques dans

plusieurs domaines, selon les exigences et les applications de chaque client. Pour la fabrication

des pièces, l’entreprise utilise un robot de découpage pour couper les plaques d’acier.

Le projet d’étude en ingénierie présenté par cette entreprise entre dans le cadre de la formation

de L’UQAT, et plus précisément au département de génie électromécanique.

Le but de ce projet est de générer des croquis avec ses cotations pour le restant des plaques

coupées.

Des recherches documentaires et commerciales ont été effectuées afin de trouver une idée

convenable à la problématique de ce projet. En ce qui concerne la documentation, la recherche

fut basée sur des publications de traitement d’image, des revues scientifiques ainsi que des sites

internet proposant des articles de nouvelle technologie. Alors que les produits commerciaux

existants sur le marché sont plus basés sur les systèmes de contrôle de qualité.

Au cours du projet, trois solutions ont été proposées. Premièrement, une solution d’exploitation

d’un logiciel de numérisation DigXY a été développée avec une caméra et un logiciel de dessin

assisté par ordinateur (DAO); deuxièmement, un relevé dimensionnel des plaques par Smart-

Cam qui consiste à l’utilisation d’un logiciel de reconnaissance d’image capable de définir les

dimensions des plaques coupées selon la distance séparant la caméra et la table de coupe; et

troisièmement, un relevé des dimensions des plaques par caméra Cognex, une caméra de haute

performance dotée d’un logiciel programmable selon l’application désirée.

Afin de vérifier les solutions, des essais ont été réalisés sur quelques plaques chez Métal

Marquis. Les résultats de ces essais ont été discutés en profondeur et confirmés par le client. La

solution retenue mène à l’exploitation du logiciel de numérisation Digxy. Pour terminer, une

étude sur la fixation de la caméra a été réalisée.


Mohammed Sehli Été 2009 Sedik Bendaoud iv

ABSTRACT

The Metal Marquis Company is specialized in the manufacturing of mechanical pieces and

equipments in diversified domains, according to the requirements and applications from each

customer. For manufacturing the pieces, a cutting robot is used in order to cut out the steel

plates.

The project presented by this company falls within the framework of our study at the UQAT,

specifically in the department of electromechanical engineering. The aim of this project is to

automatically sketch and annotate the remaining plates.

Documentation and commercial researches are undertaken in order to find a suitable idea to

realize this project. Regarding documentation, research is based on the image processing

publications. Concerning the commercial products, research is based on the quality control

systems.

During the project, three solutions were proposed. Firstly a solution of exploitation of a

digitizing software DigXY was developed with a camera and a design software computer-

assisted CAD; secondly a dimensional statement of the plates by Smart-Cam which consists of

the use of a software of recognition of image able to define dimensions of the plates cut

according to the distance separating the camera and the table from cut; thirdly a statement of

dimensions of the plates by Cognex camera, a high efficiency camera controlled by a

programmable software for the recognition of the dimensions cut of each plate.

Results obtained are discussed and confirmed by the customer. Finally, a study on the setting of

the camera was made.


Mohammed Sehli Été 2009 Sedik Bendaoud v

Table des matières Liste des figures .................................................................................................................................. vii

Liste des tableaux ................................................................................................................................ ix

Liste des symboles et des abréviations ................................................................................................. x

Chapitre I : Étude des besoins et du mandat. ....................................................................................... 1

1. 1. Introduction ........................................................................................................................... 2

1. 2. Historique et présentation de l’entreprise ............................................................................ 3

1. 3. La situation actuelle .............................................................................................................. 7

1. 4. Problématique ..................................................................................................................... 10

1. 5. Mandat ................................................................................................................................ 11

Chapitre II : Cadre théorique et élaboration des hypothèses. ............................................................. 12

2. 1. Caractéristiques d’équipement ........................................................................................... 13

2. 2. Système de vision ................................................................................................................ 14

2. 2. 1. Description du système ..................................................................................................... 14

2. 2. 2. Type de vision .................................................................................................................... 15

2. 2. 3. Principales composantes du système de vision ................................................................. 15

2. 2. 4. Le système de vision et le contrôle de qualité .................................................................. 17

2. 3. Types et formats d’une image ............................................................................................. 18

2. 4. L’échelle d’une image .......................................................................................................... 19

2. 5. La précision désirée ............................................................................................................. 20

2. 6. Les numériseurs ................................................................................................................... 21

Chapitre III : Mise en œuvre du mandat ............................................................................................. 23

3. 1. Recherche de solutions ....................................................................................................... 24

3.1.1 Relevé dimensionnel des plaques par numérisation ......................................................... 24

3.1.2 Relevé dimensionnel des plaques par Smart-Cam ............................................................ 25

3.1.3 Relevé dimensionnel des plaques par caméra Cognex [6] ................................................ 29

3.1.4 Validation pratique ............................................................................................................ 32

3. 2. Le choix de la solution recommandée ................................................................................. 33

3. 2. 1. Avantages et inconvénients ............................................................................................... 33

3. 2. 2. Matrice de décision ........................................................................................................... 35


Mohammed Sehli Été 2009 Sedik Bendaoud vi

3. 2. 3. Solution retenue ................................................................................................................ 36

3. 2. 4. Les étapes à suivre pour effectuer le relevé dimensionnel par ordinateur ...................... 39

3. 2. 5. Conditions pour tenir des résultats authentiques ............................................................ 43

3. 2. 6. Installation de la caméra .................................................................................................... 45

3. 2. 7. Fixation par tube télescopique .......................................................................................... 46

3. 2. 8. Fixation avec une plaque ¼ po pliée .................................................................................. 54

3. 2. 9. Étude des coûts .................................................................................................................. 54

3. 2. 10. Santé et sécurité ................................................................................................................ 56

Chapitre IV : Conclusion et recommandations. .................................................................................. 57

4. 1. Conclusion ........................................................................................................................... 58

4. 2. Recommandations ............................................................................................................... 59

Références ........................................................................................................................................... 60

Annexe 1 ............................................................................................................................................. 62

Annexe 2 ............................................................................................................................................. 67


Mohammed Sehli Été 2009 Sedik Bendaoud vii

Liste des figures

Figure1- 1: Diagramme de croissance 1984-1998 [1]. ............................................................................... 4 Figure1- 2: Diagramme de croissance 1997-2008 [2] ................................................................................ 5 Figure1- 3: Plan du bâtiment de Métal Marquis. [3] ................................................................................... 6 Figure1- 4: Relevée manuelle avec dimension réelle exprimée par des tirets.[2] ....................................... 9 Figure1- 5: Photo représente le reste d’une plaque selon ses dimensions réelles. ...................................... 9 Figure1- 6: Relevé manuel de la plaque représenté sur la photo [2]. .......................................................10 Figure1- 7: Relevé manuel d’une plaque avant la découpe [2]. ................................................................11 Figure1- 8: Relevé manuel de la plaque (figure : 1-7) après la découpe [2]. ...........................................11 Figure 2- 1: Caractéristiques de la table de coupe. ...................................................................................14 Figure 2- 2: Composantes du système de vision .......................................................................................17 Figure 2- 3: Exemple d'une image bitmap et une image vectorielle. [4] ..................................................19 Figure 2- 4: Description d'une photo prise par un avion [5] .....................................................................19 Figure 2- 5: Vérification de tolérances d'un relevé manuel sur auto CAD. ..............................................20

Figure 3- 1: Étapes d'un relevé automatique par ordinateur. .....................................................................24 Figure 3- 2: Étapes de réalisation ..............................................................................................................26 Figure 3- 3: Disposition de la caméra .......................................................................................................26 Figure 3- 4: Calibrage de la photo .............................................................................................................27 Figure 3- 5: Photo traitée sur le logiciel Smart-Cam ................................................................................28 Figure 3- 6: Relevée manuel [2]. ...............................................................................................................28 Figure 3- 7: Caméra Cognex de type 5000 pour le contrôle de la qualité [6] ...........................................30 Figure 3- 8: Exemple d’une plaque dimensionnée avec deux caméras .....................................................31 Figure 3- 9: Photo d'une plaque mesurée avec un ruban à mesurer. .........................................................32 Figure 3- 10: Vecteur des cordonnées (x,y) d’un graphique obtenu par le numériseur DigXY[7]. ..........37 Figure 3- 11: Appareil photo numérique Nikon VS Caméra industrielle CCD haute résolution de Lumenera [13] ...........................................................................................................................................38 Figure 3- 12: Exemple de photo pour une plaque restante. .......................................................................39 Figure 3- 13: Dimensionné l’échelle réelle. ..............................................................................................40 Figure 3- 14: Exécuté des points sur les extrémités. .................................................................................41 Figure 3- 15: Coordonnées des points sélectionnés. .................................................................................41 Figure 3- 16: Les points sélectionnés sont implantés sur l’interface du logiciel INVENTOR. ................42 Figure 3- 17: Cotation de la plaque coupée...............................................................................................43 Figure 3- 18: Paramètres de calibrage d'une photo. ..................................................................................44 Figure 3- 19: Instruments pour la fixation d’une caméra. ........................................................................45 Figure 3- 20: L’appareil photo installé au dessous du plafond. ...............................................................45 Figure 3- 21: Dessin d'un tube télescopique lié avec un moteur. ..............................................................47


Mohammed Sehli Été 2009 Sedik Bendaoud viii

Figure 3- 22: Descriptions du moteur 24A-D à axes parallèles [8]. ..........................................................49 Figure 3- 23: Caméra et système de fixation.............................................................................................50 Figure 3- 24: Montage électrique permet la manipulation du moteur. ......................................................52 Figure 3- 25: Caméra et sa fixation. ..........................................................................................................54


Mohammed Sehli Été 2009 Sedik Bendaoud ix

Liste des tableaux

Tableau 3- 1 : Une comparaison entre les mesures acquises manuellement et celle des essais avec la numérisation. .............................................................................................................................................33 Tableau 3- 2 : Les avantages et les inconvénients des solutions proposées ..............................................34 Tableau 3- 3 : Matrice de décision. ...........................................................................................................35 Tableau 3- 4 : Un tableau du représente les composantes utilisées sur le montage électrique. ................53 Tableau 3- 5 : Évaluation des coûts des solutions proposées. ...................................................................55


Mohammed Sehli Été 2009 Sedik Bendaoud x

Liste des symboles et des abréviations

$ Dollars canadien

mm millimètre

m mètre

cm centimètre

pi pied

po pouce

kg kilogramme

MPa Méga pascal

N/mm2 Newton par millimètre carré = 1 MPa

V volt

N Newton


Mohammed Sehli Été 2009 Sedik Bendaoud 1

Chapitre I : Mandat et étude des besoins.



1. 1. Introduction

Le présent sert à présenter le projet en ingénierie réalisé par l’équipe. Proposé par l’entreprise

Métal Marquis, le sujet d’étude est d’automatiser les relevés dimensionnels des plaques après

leurs utilisations, entre autre. Après le découpage des pièces et avant de remettre la partie

restante de la plaque à l’entrepôt il faudrait dimensionner le restant de la plaque. Plus

précisément, notre projet consiste à remplacer les relevés dimensionnels du machiniste par des

relevés dimensionnels automatisés. Pour des raisons de gestion d’inventaire, l’entreprise a

besoin de garder l’information sur la partie de la plaque restante pour pouvoir l’exploiter.

Cependant, la façon de faire actuelle présente des inconvénients majeurs. On note une perte de

temps dans la prise de mesures et aussi l’imprécision de ces derniers. Gagner du temps est une

des préoccupations majeures de toutes les entreprises et c’est dans ce même intérêt que le

client a présenté ce projet. Après une étude élargie sur la problématique et une étude de

praticabilité, plusieurs solutions apparentes ont été étudiées. La solution qui a été conservée

permet d’avoir la forme réelle de la plaque restante représentée sur un logiciel de dessin DAO

‘Inventor’. De plus, une photo réelle servant de référence pour les utilisateurs sera conservée

dans les archives. Afin d’approuver la solution avec le professeur superviseur et de la

confirmer auprès du client, plusieurs essais ont été réalisés, ce qui a amené à plusieurs

ajustements des solutions. Une fois des résultats satisfaisants obtenus et confirmés en

collaboration avec Monsieur Walid Ghié professeur superviseur et Monsieur Guillaume

Marquis président de Métal Marquis, l’équipe a procédé au choix du matériel à utiliser et à la

planification de l’installation. Ce rapport résume les principales étapes suivies lors de la

réalisation de ce projet; soit l’étude des besoins, le cadre théorique, la mise en œuvre du mandat,

l’étude des coûts, les consignes de santé et de sécurité, et enfin une conclusion, suivie des

recommandations.



1. 2. Historique et présentation de l’entreprise

En 1967, l’entreprise familiale Albert Marquis Forges a été fondée, il n’y avait que Monsieur

Albert Marquis et ses fils qui y travaillaient. Jusqu’en 1984, les employés étaient pratiquement

tous des membres de la famille Marquis. Dix ans plus tard, c’est plus d’une cinquantaine

d’employés qui y travaillaient. En 1979, la moitié des parts de l’entreprise familiale Albert

Marquis Forges a été achetée par ses enfants. Ils ont donc fondé l’entreprise Marquis et Fils. En

1980, l’entreprise a changé de nom pour celui de Métal Marquis. En 1993, trois des enfants ont

racheté l’autre moitié des parts de la compagnie. En 1998, cinq personnes ont acheté 25 % des

parts de l’entreprise.

De 1986 à 1987, l’entreprise a investit un demi-million de dollars pour agrandir l’industrie. Ce

projet a été réalisé pour accueillir Guillaume Marquis, un des trois fils de M. Marquis.

Guillaume Marquis est parti durant quatre ans pour réaliser ses études en génie mécanique à

l’École Polytechnique de l’Université de Montréal. C’est d’ailleurs lui qui, depuis 1995, est à la

tête de l’entreprise.

De 1984 à 1998, l’entreprise Métal Marquis a connu plusieurs phases de développement. Ces

phases sont présentées dans la figure suivante:



Figure1- 1: Diagramme de croissance 1984-1998 [1].

La première période est de 1984 à 1989. Dans celle-ci, Métal Marquis est passé de 5 à 30

employés et leur chiffre d’affaires est passé de 876 000$ à 2,6 millions.

La deuxième phase se situe de 1990 à 1992. Dans cette période, il y a eu un ralentissement à la

grandeur du Québec, ce n’est donc pas facile pour Métal Marquis. De plus, la demande

provenant de la clientèle est limitée, car de nombreux besoins ont été comblés au cours des

années précédentes.

La troisième période se situe de 1993 à 1995. Cette phase est très profitable pour l’entreprise.

Le nombre d’employés passe de 30 à 55 et le chiffre d’affaires monte à 6,2 millions. Par la suite,



Métal Marquis a augmenté la surface du terrain de 10 000 pi2. Ils ont eu droit à des subventions

gouvernementales pour les aider. De nouveaux produits sont alors créés par l’entreprise,

certains sont même exportés à l’extérieur du Québec.

La quatrième période se situe de 1996 à 1998. Cette phase a été également difficile pour la

compagnie. Le nombre d’employés diminue de cinq et le chiffre d’affaires baisse un peu. De

plus, la vente des nouveaux produits créés durant les années précédentes ne fonctionne pas très

bien. Les employés et la direction se voient devant une situation pénible. Par la suite, de

nouveaux membres entrent dans la direction, pour aider à gérer la situation. Il y a également un

consultant à la gestion qui est engagé. Ce dernier travaille pour la restructuration de l’entreprise

et aussi pour gérer le personnel. L’entreprise vise à toujours améliorer le bien-être des employés.

Elle sait qu’il faut toujours porter une attention particulière aux aspects santé et sécurité au

travail.

Figure1- 2: Diagramme de croissance 1997-2008 [2]



De 1997 à 2008, l’entreprise connait deux périodes, une régression ainsi qu’une croissance

comme le montre la figure 1-2. De 1997 à 2003 l’entreprise a connu une récession économique

particulière. De 2003 à 2008 des réformes ainsi que des ajustements ont permis à l’entreprise

non seulement de se reprendre en terme du chiffre d’affaire, mais aussi de former une équipe de

travail avec une plus grande expertise et d’engager de nouvelles formes de service.

Actuellement, Métal Marquis Inc. est une société aux responsabilités limitées et elle compte 50

employés environ. Situé au 159-9e avenue à La Sarre, Québec, et établie en 1980, cette société

s’inscrit parmi les fabricants de pièces et d’équipements dans divers domaines, soit minier,

forestier, agricole, commercial et industriel, comme la réparation des camions réfrigérants, la

fabrication des pinces rétractable, barre à pneu, support bonbonne, etc. Cette corporation est

composée de huit départements, soit la direction, l’administration, l’ingénierie et services

techniques, la soudure, l’usinage, l’atelier de peinture, l’achat et service à la clientèle et

l’entretien.

Figure1- 3: Plan du bâtiment de Métal Marquis. [3]



Les dirigeants de cette société prônent l’innovation telle qu’ils l’expriment de leurs propres

mots : «Bâtisseur et chef de file, Métal Marquis est déterminé à demeurer à la fine pointe de

l’innovation». D’un autre côté, la qualité, qui est représentée par des produits de choix et un

excellent service aux clients, est un souci majeur dans cette entreprise. D'ailleurs, ses dirigeants

ont mis en place un système de gestion de la qualité ISO 9001:2000 qui est une norme de

qualité reconnue mondialement.

L’industrie Métal-Marquis occupe une grosse part du marché en région en ce qui concerne la

fabrication mécanique et différents clients leur confient cette tâche. Connue pour son expertise

en matière de conception, cette industrie utilise les meilleurs moyens en vigueur pour avoir des

résultats perfectionnistes garantissant ainsi un client satisfait. À titre d’exemple, l’entreprise

vient de livrer une machine de fabrication de glace qui a été conçue pour Hydro Québec. Elle

est constituée de cinq conteneurs allongés dans deux pour la fabrication de glace et deux autres

pour la broyer ainsi qu’une pour la commande électrique.

Le projet que l’on présente à cette entreprise relève du département de l’ingénierie, estimation

et service technique et plus précisément au niveau de la gestion de l’inventaire. En effet, le

mandat consiste à créer un relevé de la partie restante d’une plaque après en avoir découpé une

pièce. Le client Guillaume Marquis, ingénieur en mécanique, président de Métal Marquis Inc.

et aussi membre de son équipe d’ingénierie a encadré ce projet.

1. 3. La situation actuelle

Pour la conception de pièces métalliques, plusieurs manipulations sont nécessaires pour aboutir

à un produit de qualité. Soit le pliage, l’usinage, le soudage, ainsi que le découpage qui est un

élément primordial. Le découpage étant la première étape de fabrication est nécessaire pour le

dimensionnement de la pièce et il favorise l’aboutissement des autres opérations à l’aide de

traçage1

1 Le traçage de la pièce est défini par un léger enlèvement de matière dans des places spécifiques pour

référer les machinistes lors de l’usinage ou du pliage de la pièce.

.



Au sein de l’entreprise Métal Marquis, la fabrication d’une pièce est obtenue en plusieurs

étapes. Tout d’abord une équipe d’ingénierie modélise la pièce en utilisant des logiciels tels que

Inventor, AutoCAD ou SolidWorks selon leur choix. Une fois les dessins accomplis, ces

derniers ont deux utilités : premièrement, confirmer auprès de ses clients l’exactitude du travail

demandé et deuxièmement, ces dessins sont transmis au robot SABRE SXE dont l’utilité est de

couper la pièce à partir d’une plaque. Le choix du métal qui convient à la pièce est sélectionné

selon son usage et les exigences du client. La plaque de métal est ensuite transportée et déposée

sur la table du robot qui lui, après avoir reçu l’image et les instructions concernant la région de

coupe, procède à la coupe.

Une fois la pièce coupée, le machiniste responsable du robot réalise manuellement le dessin de

la partie restante de la plaque afin de bien gérer l’inventaire. À noter, les formes complexes du

contour seront représentées durant ces dessins avec des angles de 90 degrés (voir les tiretés sur

la figure 1-4). Le dessin de la plaque comprend les cotations de chacune des cotes et le

périmètre doit être fermé. Cependant, cela n’est pas toujours vrai, vu les erreurs de mesures qui

peuvent être commises sur l’une ou l’autre des cotes. Pour faire face à ce problème, les

dessinateurs reprennent les dessins à l’aide du logiciel AutoCAD. Lorsque le périmètre des

dessins ne se ferme pas, une tolérance de ±6mm (0,2362205 po) est permise sinon le machiniste

reprend son dessin. Une fois le dessin est correct, il sera scanné et déposé dans le système de

gestion d’inventaire.



Figure1- 4: Relevée manuelle avec dimension réelle exprimée par des tirets.[2]

La procédure utilisée pour les relevés manuels dimensionnels des plaques est beaucoup trop

longue et assez complexe, engendrant ainsi une perte de temps pour différents départements et

des résultats qui ne sont pas toujours très satisfaisants.

La figure 1-5 est une photo du restant d’une plaque coupée. Les lignes de couleur blanche

délimitent la surface considérée par le machiniste. La figure 1-6 représente le croquis manuel de

cette plaque.

Figure1- 5: Photo représente le reste d’une plaque selon ses dimensions réelles.



Figure1- 6: Relevé manuel de la plaque représenté sur la photo [2].

1. 4. Problématique

Métal Marquis Inc. utilise une machine de découpage pour couper les plaques d’acier. Après

chaque coupe, le reste de la plaque coupée est entreposée dans des étagères (voir annexes1).

Chaque plaque a une référence d’emplacement spéciale. Cela demande une recherche longue et

pénible pour trouver une plaque adéquate sur laquelle une nouvelle pièce peut être découpée.

Pour cela, Métal Marquis a besoin de ces relevés pour mieux gérer son inventaire et surtout

pour gagner du temps au niveau de la production.

La problématique est résumée en trois points:

• Le relevé manuel prend beaucoup de temps pour être réalisé.

• Le relevé manuel reste approximatif, car il ne prend pas en considération la

totalité de la plaque.

• La procédure actuelle demande l’intervention de plusieurs employés.



1. 5. Mandat

Après chaque découpage, l’opérateur de la table de coupe utilise un ruban à mesurer pour

prendre les cotations de la plaque coupée. Ensuite, l’opérateur réalise un relevé manuel de la

forme de cette dernière. Le but est de pouvoir effectuer ces relevés (Figure1-7, Figure 1-8) à

l’aide d’un outil qui remplacera la tâche de l’opérateur par des relevés automatiques. La

nouvelle procédure devra accomplir le travail dans un temps optimal.

Figure1- 7: Relevé manuel d’une plaque avant la découpe [2].

Figure1- 8: Relevé manuel de la plaque (figure : 1-7) après la découpe [2].

Le mandat doit réaliser les finalités suivantes:

• Obtenir les dimensions de la partie restante d’une plaque après chaque coupe.

• Remplacer les relevés manuels actuels par des relevés automatisés.

• Réaliser les relevés dans un temps optimal.



• L’erreur sur tout le périmètre de la plaque ne dépasse pas 6 mm.

• Choisir une solution adéquate avec un coût raisonnable.

Pour résoudre la problématique, une recherche théorique sera effectuée sur les logiciels de

traitement d’image et les systèmes de vision industriels, afin de réaliser ce mandat.

Chapitre II : Cadre théorique et élaboration des hypothèses



L’objectif de ce chapitre est de développer les notions théoriques qui s’intéressent à ce projet.

Ensuite il consiste à citer des informations sur les caractéristiques d’équipements utilisés. Il

existe six éléments nécessaires à prendre en connaissance :

• Caractéristiques d’équipement.

• Système de vision.

• Types et formats d’une image.

• L’échelle d’image.

• La précision désirée.

• Les numériseurs.

La suite de ce chapitre développe les éléments cités ci-haut.

2. 1. Caractéristiques d’équipement

C’est dans le but de familiariser le lecteur avec les équipements de Métal Marquis touchés par

notre problématique que cette section est présentée.

Table de coupe : La table de robot SABRE SXE a une forme rectangulaire de 10,16 m × 3,37m

(400 po × 133po) dont des convoyeurs à chaînes et des lamelles. Sur le coin de la table on

trouve une commande à contrôle programmable qui transmet au robot les formes désirées pour

la coupe (Voir les photos d’équipement en annexes).



Figure 2- 1: Caractéristiques de la table de coupe.

Les plaques utilisées : Il existe plusieurs formats de plaques utilisées allant de (0,3 m x 0,3 m)

à (6,09 m ×3,04 m).

Pour déplacer les plaques des rangées vers la table de coupe, l’opérateur utilise une manette de

contrôle pour manipuler la potence M7 et le palan de levage. Le déplacement au-dessus de la

table de coupe se fait par des convoyeurs installés au dessus de la table de coupe (Voir les

photos d’équipement en annexe 1).

2. 2. Système de vision

2. 2. 1. Description du système

La vision industrielle nommée aussi la vision assistée par ordinateur a pour principal rôle de

prendre une décision envers un objet. Les applications les plus répondues sont la mesure d’objet,

son positionnement ou encore la reconnaissance de forme. Cette nouvelle technologie est

appliquée à plusieurs domaines comme la métrologie ou l’aéronautique.

La concurrence, la production de masse ainsi que le souci envers la qualité des produits

poussent les industriels à automatiser leurs systèmes de contrôle et ainsi à opter pour les

systèmes de visions qui répondent à toutes ces contraintes.

Le système de vision est composé principalement d’un contrôleur (unité pour le traitement

d’image) et d’une caméra ou d’un capteur optoélectronique quelconque. Les systèmes de vision



sont jugés autonomes. En d’autres mots, ils sont capables de tirer l’information souhaitée, la

présenter et aussi prendre une décision à son égard.

2. 2. 2. Type de vision

Les techniques de vision se séparent en deux catégories, soient 2D et 3D.

La vision 2D : Ce type de vision convient parfaitement à la problématique de ce projet car dans

cet aspect seulement deux dimensions sont considérées et qui amène à une étude surfacique des

objets. De plus, même si les systèmes de vision sont en général une technologie en expansion,

la technologie 2D est considérablement plus maitrisée que la vision 3D.

La vision 3D : Cette technologie est en plein développement et de plus en plus répandue. Elle

consiste à étudier des objets en trois dimensions et procure une précision élevée. Suite à

l’obtention de plusieurs images fournies à partir de deux caméras ou plus et d’un tracé laser, le

système réalise des calculs géométriques complexes basés sur les principes de triangulation

pour ainsi obtenir l’information nécessaire pour modéliser l’objet en 3D.

2. 2. 3. Principales composantes du système de vision

Le système de vision se compose de plusieurs éléments nécessaires à son fonctionnement (Figure2-2). La description de ces éléments est la suivante :

Éclairage : L’éclairage est un facteur essentiel dans les systèmes de mesures.

Ce facteur est nécessaire pour deux raisons : 1) l’éclairage est essentiel pour ressortir tous les

détails de l’objet à analyser. 2) L’éclairage facilite plus tard le traitement de l’image grâce au

contraste créé par la présence d’objet et par sa silhouette.

Deux styles d’éclairages sont possibles, soit par une source de lumière continue ou par une

source stroboscopique aussi appelée Flash pour les appareils photo.

Objectif : L’objectif est une composition d’une ou plusieurs lentilles convergentes servant

essentiellement à former une image de l’objet désiré.



La taille et la position de l’image peuvent être calculées selon les lois de l’optique

géométrique par l’expression suivante:

𝑀𝑀 = 𝑉𝑉𝑈𝑈

(2.1)

Où :

M : Le facteur d’agrandissement (sans unité)

V : La distance image-lentille (Unité de mesure)

U : La distance objet-lentille (Unité de mesure)

Cependant, les objectifs ont un défaut de positionnement géométrique majeur qui est la

distorsion. Deux types de distorsion sont distingués. La distorsion radiale est définie comme

étant le décalage de l’image en grandeur créant une déformation soit en forme de barillet ou en

forme de coussinet. Le deuxième type de distorsion est la distorsion tangentielle qui est souvent

négligée par rapport à la première puisqu’elle définit la déformation des points et non de

l’ensemble de l’image.

Ces défauts de qualité doivent être identifiés et traités lors du calibrage de la caméra.

Senseur : Le capteur est essentiel dans un système de vision. Il transforme l’image constituée

par l’objectif en un signal analogique.

Un senseur CCD2

Carte d’acquisition : Le signal analogique constitué par les senseurs est ensuite transformé en

un signal numérique. Les cartes d’acquisition effectuent un échantillonnage de l’image et ils

codent chaque petit élément de cet échantillonnage, ce qui génère un code numérique formulant

l’image.

est constitué d’un réseau de capteur formant une structure matricielle ou

linéaire capable de tirer toute l’information par rapport à l’image.

2 L’abréviation mot CCD, Couple Charge Device, désigne un senseur qui convertit la lumière en charges

électriques. Beaucoup utilisé dans les appareils photo numériques, les scanneurs ou les caméras.



Contrôleur : À la sortie d’une carte d’acquisition, on obtient un signal numérique. En général

le traitement de l’image ne se termine pas là. Selon l’application, les contrôleurs servent à

analyser l’image, l’étudier et tirer les informations pertinentes, voir même porter un jugement

critique envers l’une de ses caractéristiques.

Figure 2- 2: Composantes du système de vision

2. 2. 4. Le système de vision et le contrôle de qualité

Le contrôle de qualité est un processus qui contrôle la validité d’une pièce, dans le cas présent

la validité est relative à deux éléments essentiels: la structure et la dimension. La première

renseigne sur la conformité de la forme alors que la dimension informe sur la conformité et le

respect des normes.

Compte tenu des éléments imprévisibles qui peuvent arriver dans tout procédé de fabrication

des pièces, de nombreux incidents peuvent avoir lieu. Dans une chaîne de production, certains

éléments affectent directement le dit procédé, et apportent des changements au niveau du

résultat final et ainsi sur la qualité des produits générés. Afin d’éviter ce genre de situation,

diverses étapes de contrôle sont mises en place dans une chaîne de production. D’une part, ce

contrôle en pratique vise à détecter les défauts dans les pièces qui peuvent rendre ces dernières

inutilisables. D’autre part, il cible les pièces qui ne correspondent pas aux normes de fabrication

demandées pour le produit fini.

Il est évident que l’évaluation d’une pièce finie peut être effectuée visuellement par une

personne, mais il reste cependant que certains éléments de fabrication ne seront pas pris en



considération par le coup d’œil de cette personne. Par exemple l’identification des tolérances ou

même le dimensionnement exact. L’utilisation des outils adaptés comme un système de vision

technologique permettrait de faire l’évaluation de toute la pièce en tenant compte des normes

recherchées.

2. 3. Types et formats d’une image

Il existe deux types d’images, les images bitmap et les images vectorielles :

Une image bitmap est une image constituée de plusieurs éléments. L’ensemble de ces éléments

forme un tableau de milliers de rectangles que l’on appelle des pixels. Le type bitmap est le

type utilisé pour les photos numériques. Le mot bitmap parvient de terme anglais (bit : élément

et map : carte).

Les images vectorielles sont définies par des expressions mathématiques (ligne, polygones, arcs

de cercle, etc.). Par exemple, un cercle est défini par son centre et son rayon et une ligne définie

par son équation. Il est possible d’agrandir ces images sans perdre d’informations. 3

Pour enregistrer les images numérisées, on utilise plusieurs formats de fichiers images. Ces

derniers sont généralement compressés avec ou sans perte d’informations. Parmi les formats de

fichiers images les plus connus, on trouve BMP, JPEG, TIFF, GIF et PNG. Le mot bitmap

(.BMP) ici signifie le format et non le type. Il faut différencier entre le bitmap format et le

bitmap type, les deux ont la même expression, mais sont deux choses différentes (Figure 2- 3).

Pour la présentation d’une image affichée sur une page ou un site web, nous n’utilisons que des

images de type bitmap (les images au format GIF, JPEG, PNG entrent dans la catégorie de type

bitmap). Seuls certains logiciels comme Illustrator d’Adobe ou Flash de Macromedia

permettent de créer des images vectorielles [4].

3 Sans perte d’informations c'est-à-dire en gardant une bonne qualité même si l’image est agrandie.



Aujourd’hui, l’hypothèse d’obtenir une image vectorielle à partir d'une photo est encore

irréalisable, même si des recherches ont lieu sur ce sujet en analyse d'image.

Figure 2- 4: Exemple d'une image bitmap et une image vectorielle. [4]

2. 4. L’échelle d’une image

Image bitmap : L’échelle d’une image bitmap est une commande qui peut agrandir ou réduire

la taille de l'image en changeant le nombre de pixels qu'elle contient.

Échelle d’une photo aérienne :

La photo aérienne [5] est une photo qui est prise des airs par un avion, suivant la

perpendiculaire sur la lentille (objectif). Le rapport entre la distance de deux points sur une

photo et la distance réelle entre ces deux points est défini par une échelle.

Figure 2- 5: Description d'une photo prise par un avion [5]

http://fr.wikipedia.org/wiki/Analyse_d%27image�



L’équation (2.2) permet le calcul d’une échelle :

𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 𝑓𝑓𝑓𝑓𝐷𝐷𝐷𝐷𝑓𝑓𝐷𝐷 𝐻𝐻𝐷𝐷𝐻𝐻𝐷𝐷𝐷𝐷𝐻𝐻𝐻𝐻 𝐷𝐷𝐻𝐻 𝑑𝑑𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐻𝐻𝐷𝐷 𝑑𝑑𝐻𝐻 𝐷𝐷𝑓𝑓𝑓𝑓

= É𝐷𝐷ℎ𝐷𝐷𝑓𝑓𝑓𝑓𝐷𝐷 (2.2)

L’application de cette expression donne:

140𝑚𝑚𝑚𝑚1400000𝑚𝑚𝑚𝑚

=1

10000→ É𝐷𝐷ℎ𝐷𝐷𝑓𝑓𝑓𝑓𝐷𝐷

110000

Donc la distance de un millimètre sur la photo représente une distance de 10000 millimètres sur

le sol.

2. 5. La précision désirée

Après chaque dessin de relevé manuel, on redessine ce dernier sur le logiciel AutoCAD. Afin

que le relevé soit confirmé, il faut que le périmètre se ferme avec une tolérance de 6mm (voir

figure 2-5). Cela veut dire que la précision désirée soit de moins de 6 mm sur la sommation des

côtés verticaux et horizontaux.

Figure 2- 6: Vérification de tolérances d'un relevé manuel sur auto CAD.



Pour les côtés horizontaux, s’il y a un déplacement de gauche vers la droite, le signe des côtés

sera positif, et s’il y a un déplacement de droite à gauche le signe sera négatif (+ →, ← -).

Pour les côtés verticaux, si le déplacement effectué est de haut en bas, le signe des côtés sera

positif, et si le déplacement effectué est de bas en haut, le signe des côtés sera négatif (+ ↓, ↑ -).

Pour que le relevé manuel soit confirmé il faut que :

(a) + (−b) + (c) + (−d) + (−e) ≤ ±6 mm (2.3)

Et que

(A) + (B) + (C) + (−D) + (−E) ≤ ±6 mm (2.4)

Où a, b, c, d et e sont les cotations des côtés horizontaux et A, B, C, D et E sont les cotations

de côtés verticaux.

2. 6. Les numériseurs

Le mot numériseur est la traduction du mot scanner, qui provient du verbe anglais (to scan). Il

existe plusieurs types de numériseurs. À titre d’exemple : les numériseurs industriels, les

numériseurs de documents ou de photos, les numériseurs médicaux, etc.

Les numériseurs industriels permettent de réaliser un dessin en 3D de la forme de l’objet

numérisé à l’aide des rayons laser.

Le numériseur de documents est capable de stocker les objets (image ou document) sur la

mémoire d'un ordinateur ou sur un support informatique (disque dur, CD-ROM, mémoire flash).

Il existe aussi des numériseurs par calquage utilisant les souris d’ordinateur ou des stylos

numériseurs qui permettent de calquer les objets.

Les numériseurs médicaux sont capables de prendre une image à l'aide des rayons x à l'intérieur

du corps humain.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Ordinateur�

http://fr.wikipedia.org/wiki/Disque_dur�

http://fr.wikipedia.org/wiki/CD-ROM�

http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9moire_flash�

http://fr.wikipedia.org/wiki/Rayons_X�



Pour trouver une solution adéquate, une hypothèse a été posée. Celle-ci consiste à étudier la

possibilité d’afficher une image sur l’interface du logiciel DAO et d’obtenir des cotations à

partir de cette image.



Chapitre III : Recherche de solutions



Le but de ce chapitre est de chercher une solution adéquate. Pour ce la nous avons étudié trois

solution possible. Les deux premières consistent à utiliser une photo de la plaque, et la

troisième est une application directe de la caméra Cognex de contrôle de qualité. Par la suite, il

serait possible de sélectionner celle qui sera la plus adéquate.

3. 1. Recherche de solutions

3.1.1 Relevé dimensionnel des plaques par numérisation

Cette solution consiste à obtenir le relevé dimensionnel des plaques par ordinateur. Ce dernier

va être lié à un appareil photo numérique installé au-dessus de la table de coupe. Cet appareil

sert à prendre des photos du reste de la plaque qui doit être dimensionné. La photo prise sera

enregistrée sous extension (.bmp) sur l’ordinateur. L’opérateur ouvre cette photo dans un

logiciel convertisseur analogique-numérique (DigXY) afin d’extraire les données (les

coordonnées des extrémités) de la plaque restante sous forme d’un tableau Excel et ensuite, les

données du tableau vont être transmises à un logiciel DAO pour pouvoir dessiner la forme de la

plaque et la dimensionner.

La figure 3-1 résume les étapes à utiliser pour avoir un relevé automatique d’une plaque.

Figure 3- 1: Étapes d'un relevé automatique par ordinateur.

La numérisation automatique des plaques se fait selon les étapes suivantes :

Prendre une photo

de la plaque

Glisser la photo dans le logiciel de

numérisation DigXY

Numériser les

coordonnées de la plaque

Afficher les coordonées sur

le logiciel Inventor

Lier les points et tirer

les dimensions



• Prise de photo de la plaque à traiter;

• Traitement de la photo par le logiciel Paint;

• Traitement de l’image par le numériseur DigXY, qui permet de numériser les bords de

la plaque sur la photo obtenue;

• Une saisie des coordonnées de la plaque sous forme de tableau bidimensionnel (selon :

x, y), enregistré sous format Excel, dans le logiciel;

• Les coordonnées saisies permettent, l’élaboration d’une esquisse de la plaque dans un

logiciel de DAO (Inventor), ce qui permettra d’obtenir les dimensions ainsi que la forme

de la plaque.

Après la prise de la photo, l’opérateur utilise la commande imprime écran (Impr. Écran) sur le

clavier afin d’enregistrer la photo sur l’interface de logiciel Paint. Puis l’opérateur ouvre cette

photo sur l’interface de numériseur DigXY utilisant la commande ouvrir. Ce logiciel permet à

l’opérateur de saisir les coordonnées de n’importe quel point sur la photo. Ensuite l’opérateur

choisit les coordonnées des extrémités de la plaque. Un tableau des coordonnées (x,y) va être

affiché sous forme Excel. L’implantation de ces coordonnées sur l’interface du logiciel Inventor

sera nécessaire pour avoir une esquisse de la plaque sous forme de points. Finalement, une

liaison entre ces points permet d’avoir un croquis de la plaque et d’enfin tirer les dimensions

désirées.

3.1.2 Relevé dimensionnel des plaques par Smart-Cam

Présentement, les systèmes de vision sont considérés étant à la pointe de la technologie et des

besoins actuels. Cependant, pour l’application de Métal-Marquis, le logiciel de vision Smart-

Cam étant un système économique, mais pas très performant au niveau de l’autonomie et de la

prise de décision, serait efficace pour l’application demandée. La figure 3-2 résume les étapes

de réalisation.



Figure 3- 2: Étapes de réalisation

Smart-Cam : Smart-Cam est un logiciel de vision peu coûteux capable d’effectuer des mesures sur une pièce à partir d’une photo.

Des critères sont nécessaires pour l’installation d’une caméra. Premièrement, elle doit avoir une

résolution supérieure à 800×600. Deuxièmement, la caméra doit être installée sur un plan

horizontal et préférablement centrée à la plaque telle la figure 3-3.

Figure 3- 3: Disposition de la caméra

Étapes suivies : Il suffit d’insérer les photos capturées dans le logiciel. Par la suite, le logiciel effectue un auto-calibrage rien qu’en lui donnant la distance entre la plaque et l’appareil à photo.

Prendre une photo de la plaque

Glisser la photo dans le logiciel

Smart-camCalibrer la photo

coter les dimension sur

la photo et enregistrer les

resultats



Figure 3- 4: Calibrage de la photo

L’exemple qui suit sur la figure 3-5 révèle que le logiciel donne de parfaits résultats avec des

erreurs très minimes n’excédant pas les 9mm (0.35 po).

Les photos seront enregistrées sur un fichier spécifique dans le réseau interne de Métal Marquis

et donc facile d’accès. Doté d’une fonction de cotation, ce logiciel est capable de mesurer

n’importe quelle distance telle la figure 3-5.



Figure 3- 5: Photo traitée sur le logiciel Smart-Cam

Il est aussi possible de vérifier l’exactitude de ces résultats grâce au relevé manuel disponible

dans les archives du réseau interne de Métal-Marquis. Sur la figure 3-6, la plaque PLF9134 a

été choisie pour les essais étant donné sa grandeur et sa forme. En traduisant les mesures

combinées4

en pieds et en pouces en seulement des pouces et en les comparants avec ceux

obtenus par le relevé manuel ci-dessous, il est clair que l’erreur en terme de cotations est très

minime et la superficie représentée par la photo est plus significative.

Figure 3- 6: Relevée manuel [2].

4 Une couleur différente est utilisée pour chaque cote. La même couleur est référée par une équerre en

avant de la valeur de la cote.



Vu l’expérience vécue avec ce logiciel de vision, il est possible de dire que ce logiciel offre des

résultats satisfaisants. Par contre, son interface n’est pas très conviviale.

3.1.3 Relevé dimensionnel des plaques par caméra Cognex [6]

L’introduction d’un système de vision de contrôle de qualité apporte une solution intéressante à

la problématique. L’application de ce système sur la plaque restante permet de donner la forme

et les dimensions de cette dernière. Donc, c’est comme le travail fait par l’opérateur de la table

de coupe, mais avec des avantages supplémentaires que l’œil humain ne peut pas observer.

L’utilité de caméra COGNEX : Parmi de nombreux modèles de caméra existants, il y en a un

qui s’avère plus intéressant que les autres. L'objectif de l’utilisation de la caméra COGNEX est

de contrôler et de voir si les produits sont bien fabriqués. Le but est d’évaluer l’admissibilité de

ces produits par rapport aux conditions et aux exigences préétablies. Cela permet de prendre

une décision d'acceptation, ou de refus. La caméra peut détecter la forme et les dimensions des

objets présentés sous cette dernière.

Pour ce projet, l’objectif est de déterminer la forme et les cotations d’une plaque après la

découpe. Il est alors nécessaire d’utiliser des outils de mesure permettant la validation de

formes et les dimensions des plaques. La caméra COGNEX répond exactement au besoin, elle

permet de mesurer les dimensions des pièces.

La plaque doit être présentée sous la caméra COGNEX. Cet appareil peut accomplir les tâches

suivantes :

1) Tout d’abord, la caméra programmable prend les dimensions des côtés d’un produit. Elle

émet par la suite les résultats.

2) Ensuite, elle contrôle les résultats, en comparant les mesures obtenues avec ceux de

référence (une pièce est bien fabriquée comme référence).

3) Enfin, elle capte les produits qui contiennent des défauts de fabrication.



Pour cette application, l’utilisation va se limiter seulement sur la première tâche. Les besoins

sont uniquement : la forme (le contour) et les cotations des côtés de la plaque après chaque

coupe. Pour répondre au mandat de ce projet, la première tâche sera suffisante.

Il existe plusieurs types de Caméras Cognex, à titre d'exemple: In-Sight 1000, In-Sight 1700,

In-Sight 5000, In-Sight 5100 etc.

L’entreprise Cadence Automatisation est le seul distributeur de caméra Cognex au Québec, elle

est située à Montréal. Nous avons effectué une réunion avec M. Marc-André directeur de cette

entreprise afin de discuter du chiox de la caméra qui est le plus adéquat pout l’application sur ce

projet. Les principaux points discutés lors de cette rencontre sont le type de la caméra ainsi que

le niveau de précision. Le modèle In-Sight 5000 (figure 3-7) a été le produit le plus approprié

pour ce projet. Ensuite, pour ce qui est de la précision, l’installation de deux caméras sera

nécessaire pour arriver à la précision désirée. L’exemple qui suit (figure 3-8, et les équations 3-

1,3-2) va expliquer la précision obtenue avec deux caméras sur une plaque de dimension

3048mm ×2540 mm (120 po x 100 po).

Les caméras utilisées sont d’une précision de 1600 x 1920 = 3,07 méga pixels.

Figure 3- 7: Caméra Cognex de type 5000 pour le contrôle de la qualité [6]



Précision avec deux caméras: Comme il a été vu au chapitre précédent, x représente les côtés

horizontaux (3.1) et y représente les côtés verticaux (3.2). L’erreur obtenue sur les mesures de

la plaque ne dépasse pas 0,95 mm sur chaque côté horizontal et 1,32 mm sur chaque côté

vertical. Voir le calcul ci-dessus.

𝑥𝑥 = 3048 mm(1600+1600) pixel

≈ ±0,9525 mm (3.1).

𝑦𝑦 = 2540 mm1920 pixel

≈ ±1,32 mm (3.2).

Remarque : L’installation de plusieurs caméras permet d’augmenter la précision.

Figure 3- 8: Exemple d’une plaque dimensionnée avec deux caméras

Les caractéristiques de la caméra COGNEX : La caméra COGNEX est un appareil moderne

électronique automatisé. Elle détermine et spécifie la qualité d’un produit. Elle est composée

principalement de deux éléments. Le premier étant l’optique, ou autrement dit, l’ensemble de

lentilles permettant une projection de l’image environnante sur une surface de lecture. Par la

suite, il est traité par un logiciel spécial In-Shit. Le second étant le contrôleur de la caméra lui-

même. La caméra COGNEX (figure 3-7) est capable de fonctionner en réseau, et de se



spécialiser pour la vérification de contrôle, la mesure, l’identification et le guidage automatisé

en milieu industriel.

3.1.4 Validation pratique

En théorie, les solutions proposées semblaient convenables à notre problématique. Comme le

veut le bon cheminement du projet, une validation auprès du client était nécessaire. Après une

présentation dans les locaux de Métal-Marquis, il a été convenu que des essais seraient

nécessaires pour confirmer l’efficacité du système sélectionné.

Pour débuter, une première série d’essais a été effectuée au-dessus de la table de coupe pour

ainsi simuler au maximum la procédure proposée par la solution. Grâce à une nacelle, des

photos ont été prises sur plusieurs niveaux pour ainsi voir l’influence de la distance d’élévation

par rapport au sol sur la qualité des photos. Les résultats obtenus étaient satisfaisants et la

précision ainsi que la qualité des photos étaient à la hauteur des résultats attendus. Cependant,

l’équipe n’avait pas tout prévu, la plaque que nous avions choisie a été consommée en totalité le

soir après nos essais, ce qui n’a pas laissé de trace au client pour qu’il puisse se référer. Cela a

donc poussé l’équipe à reprendre les essais. Cette fois-ci, les essais ont été réalisés sur cinq

plaques différentes. Une fois encore les résultats étaient concluants. Après une seconde

présentation auprès du client, une solution a été retenue. Cela amène à la suite du projet qui est

de faire le choix des composantes à utiliser pour la fixation et l’implantation du système.

Figure 3- 9: Photo d'une plaque mesurée avec un ruban à mesurer.



La figure 3-9 ci-dessus, représente une plaque coupée et cotée. Les mesures affichées sur la

plaque sont prises par un ruban à mesure manuellement. Le tableau (3-1) montre une

comparaison entre les mesures obtenues avec le numériseur et celles obtenues manuellement.

Ensuite une évaluation d’erreur relative a été effectuée. Il est possible de voir que l’erreur

relative est faible et ne dépasse pas 1,6 %.

Tableau 3- 1 : Une comparaison entre les mesures acquises manuellement et celle des essais avec la numérisation.

Mesure obtenue par un ruban à

mesurer = (𝐀𝐀)

Mesure obtenue par le

numériseur DigXY = ( 𝐁𝐁 )

Erreur relative en (%) 𝐀𝐀 − 𝐁𝐁𝐀𝐀

× 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏

19,5 po 19,24 po 1,33 %

40,5 po 39,95 po 1,35 %

9,5 po 9,4 po 1,05 %

6 po 5,9 po 1,6 %

58 po 57,27 po 1,25 %

51,75 po 50,97 Po 1,5 %

3. 2. Le choix de la solution recommandée

Cette section présente les procédés utilisés pour la sélection d’une solution parmi les trois

proposées. Le développement de cette solution suivra dans ce chapitre.

3. 2. 1. Avantages et inconvénients

Une comparaison au niveau des avantages et inconvénients de chaque solution a été effectuée

(Tableau3-2). En ce qui concerne la première et la deuxième solution, la comparaison a été

basée sur des essais. Alors que pour la troisième solution proposant la caméra Cognex, la

comparaison fut basée sur les informations obtenues lors d’une visite à l’entreprise Cadence

Automatisation (le distributeur de caméra Cognex, voir Annexes 2)



Tableau 3- 2 : Les avantages et les inconvénients des solutions proposées

Solution Avantages Inconvénients

Solution 1

Relevé dimensionnel des

plaques par numérisation.

Dimensions conservées sur

ordinateur.

Un croquis présenté dans une

cartouche spatiale.

Dimension visible.

Un croquis des plaques

conservé.

Relevés de dimensions rapides

(<10min).

Coût faible.

Risque d’obtention

des photos floues.

Solution 2


plaques par Smart-Cam.

Dimensions conservées sur

ordinateur.


(<5min).

Coût faible.

Risque d’obtention

des photos floues.

Affichage floue des

résultats.

Solution 3


plaques par caméra Cognex.

Plus de précision.


Dimensions conservées sur un

ordinateur.

Coût élevé.



3. 2. 2. Matrice de décision

Après l’étude des trois solutions proposées, une matrice de décision a été construite avec les

critères d’évaluations indiqués (Tableau 3-3).

Le but de ce tableau est de discuter des résultats obtenus. Il est motionné que la solution N° 1

obtient une pondération de 92.75%, ce qui la met en tête de la liste des trois solutions étudiées

ainsi, répondant au mieux aux critères demandés.

Remarque : Dans cette matrice de décision, une pondération importante (0,45) a été allouée au

critère du coût. Ce critère comptait parmi les principaux points à respecter pour satisfaire le

client.

Tableau 3- 3 : Matrice de décision.

Critères

d'évaluation Précision

Qualité de

l’affichage Manipulation Coût total

Évaluation globale

aux critères en %

Pondération 0,3 0,2 0,05 0,45 Somme =1

Solution 1

Relevé dimensionnel

des plaques par

numérisation

90 % 95 % 80 % 95 % 92,75 %

Solution 2


des plaques par

Smart-Cam.

80 % 10 % 85 % 95 % 73 %

Solution 3


des plaques par la

caméra Cognex.

95 % 90 % 90 % 20 % 60 %



3. 2. 3. Solution retenue

Après cette comparaison de solutions, une seule s’est avérée être la bonne. La première solution

soit le relevé dimensionnel des plaques par numérisation, est celle qui a été choisie par le client,

suite aux avantages qu’elle présente (Tableau 3-3) et à sa facilité de manipulation. Par la suite,

cette solution sera développée.

Les équipements utilisés :

• Logiciel de numérisation DigXY.

• Caméra et contrôle de l’image.

• Un bras fixe.

• Microsoft Office Excel.

• Logiciel de fabrication mécanique Inventor.

• Ordinateur de base.

Le numériseur DigXY est un convertisseur analogique numérique avec une interface

conviviale qui permet d’analyser les données d'un graphique ou d'un diagramme. Il numérise

les données d'une image balayée et fournit les résultats sous forme d’un vecteur des

coordonnées (x,y). Ensuite, il affiche les résultats sur une feuille de vue (Figure 3-10) et peut

être collé directement dans Microsoft Excel ou éditeur de texte (extension .txt). Ce logiciel de

numérisation est facile à utiliser et fonctionne même si l'image est tournée.



Figure 3- 10: Vecteur des cordonnées (x,y) d’un graphique obtenu par le numériseur DigXY[7].

La figure (3- 10) montre un exemple de vecteur de coordonnées (x,y) obtenu par rapport au

graphique qui représente sur la figure 3-10. Les signes + de couleur rouge sur le graphique

représentent les points que l’utilisateur choisit pour savoir leurs coordonnées. L’implantation

de ces signes + est effectuée par des clics avec la souris sur l’image affichée sur l’interface du

logiciel DigXY.

Caméra et contrôle de l’image : Les différentes solutions qui ont été présentées

précédemment répondent à nos exigences. Chacune d’entre elles a ses particularités, ses

avantages et ses inconvénients. Cependant elles ont toutes un point commun. Ce chapitre

s’intéresse à «comment les photos seront prises?» en d’autres mots quel sera l’appareil photo

utilisé, comment sera-t-il fixé et comment l’appareil photo sera contrôlé à distance.

Choix de la caméra : Dans l’industrie, il est rare de voir l’installation d’un appareil- photo fixe.

Les caméras industrielles sont beaucoup utilisées car elles permettent la prise de vidéo qui est

très utile pour les systèmes de surveillances ou aussi pour les systèmes de contrôle de qualité

(Système de vision). Cependant, pour l’application de ce projet, une prise de photo serait

suffisante, ce qui donne le choix entre une caméra industrielle ou tout simplement un appareil

photo numérique standard.

Pour le choix de l’appareil photo, deux facteurs ont été considérés soient :



La compatibilité avec un système de contrôle à distance;

La qualité de l’image et sa résolution.

Après une étude minutieuse des produits disponibles dans le marché. L’équipe propose le

choix entre les deux produits suivants (Figure 3-11):

• Un appareil photo numérique Nikon Coolpix P90 avec comme point fort une prise

d’image allant jusqu’à 12 millions de pixels avec un format 1 :1 et un zoom allant

jusqu’à 24 fois.

• Une caméra industrielle CCD haute résolution de Lumenera offrant une résolution de 3

Millions de pixels et une texture adéquate pour les milieux industriels supportant la

chaleur et l’humidité. À noter que la caméra est capable de prendre des photos à partir

de l’ordinateur de connexion, cela grâce à son logiciel de contrôle.

Figure 3- 11: Appareil photo numérique Nikon VS Caméra industrielle CCD haute résolution de Lumenera [13]

L’appareil photo Nikon a été choisi pour le logiciel de Nikon qui offre la fonctionnalité de

contrôle à distance.

En effet, le logiciel Camera control pro 2 de Nikon permet de régler à distance la plupart des

fonctionnalités des appareils photos Nikon. Commander à distance par un ordinateur connecté à

l’appareil avec soit un simple câble USB ou par réseau sans fil!



Les images prises sont ensuite stockées dans les serveurs de Métal Marquis ce qui permettrait à

n’importe quel utilisateur du réseau de manipuler et utiliser les photos. Cela dit, la prise d’une

photo serait réalisée par le machiniste à partir de son ordinateur à proximité de la table de coupe

et ensuite une autre personne dans la société pourrait venir prendre les mesures sur la photo qui,

évidemment, sera disponible sur le réseau.

3. 2. 4. Les étapes à suivre pour effectuer le relevé dimensionnel par ordinateur

i. Choisir une référence réelle ;

En ce qui concerne le repère choisi, une équerre chiffrée de 90° sera utile. Dans l’exemple

montré ci-dessous (Figure3-9), l’équerre et représentée par un traçage de deux lignes

perpendiculaires de 0,5m×0,5m (20po ×20po). Cette dernière va se poser au dessus de la plaque.

De cette façon, une référence d’échelle réelle est affichée sur chaque photo. L’unité des

coordonnées obtenues sera confondue avec celle de l’équerre présentée.

ii. Prendre une photo du reste de la plaque à dimensionner ;

Un appareil photo va être installé au-dessus de la table afin de prendre des photos de la plaque

qui doit être dimensionnée (Figure 3-12).

Figure 3- 12: Exemple de photo pour une plaque restante.



iii. Définir les coordonnées des extrémités de la plaque restante dans le logiciel

DIGXY ;

Après avoir ouvert la photo de la plaque sur l’interface de logiciel DigXY, il faut la mettre à

l’échelle réelle. Le logiciel demande ensuite à l’utilisateur d’introduire les valeurs minimums et

maximums des axes du repère choisi (Figure 3-13).

Figure 3- 13: Dimensionné l’échelle réelle.

Par la suite, il faut définir les points des extrémités par un simple clic sur la photo (Figure 3-14).



Figure 3- 14: Exécuté des points sur les extrémités.

Finalement, il faut enregistrer les données de ces points sous forme d’un fichier Excel (Figure

3-15).

Figure 3- 15: Coordonnées des points sélectionnés.



iv. Importer les données du tableau Excel dans le logiciel de dessin Inventor (Voir

Annexe 2);

En important le fichier Excel dans Inventor et en utilisant la commande “Import Points“, il est

possible d’obtenir des points sur l’interface d’Inventor comme le démontre la figure suivante:

Figure 3- 16: Les points sélectionnés sont implantés sur l’interface du logiciel INVENTOR.

Il faut donc lier ces points afin d’obtenir un croquis de la plaque restante, et à la fin tirer les

cotations désirées (Figure 3-17).



Figure 3- 17: Cotation de la plaque coupée.

Pour conclure, l’approche proposée est satisfaisante étant donné qu’elle répond à l’hypothèse

posée à la fin du chapitre II. Pour l’équipe, au début du projet l’implantation d’une image sur

l’interface d’un logiciel DAO dans le but d’effectuer des cotations, était un concept difficile à

réaliser. Finalement grâce à l’aide de logiciel DigXY l’implantation de quelques données

(coordonnées) d’une image sur l’interface de logiciel Invetor a été une idée réalisable.

3. 2. 5. Conditions pour tenir des résultats authentiques

1. La photo prise sera enregistrée sous extension (.bmp) : veuillez noter que le numériseur

DigXY n'est pas compatible avec tous les formats photographiques. Cependant, il est

capable d’ouvrir un fichier sous extension bmp. Enregistrer les photos de formats: JPG,

JPEG, TIFF, GIF et PNG d’une image sous une extension bmp est donc essentiel.

2. La lentille de l’appareil photo doit être en parallèle avec la table de coupe : la photo

prise va être comme une photo aérienne. Normalement, elle devrait être prise d’en haut en

suivant la verticale. Cela veut dire que l’axe d’objet (la lentille) va être perpendiculaire à la

plaque (cette étape est importante pour diminuer l’erreur).



3. Le repère choisi et le plan supérieur de la plaque vont être dans le même plan : après

l’ouverture de la photo dans l’interface du logiciel DigXY, il est demandé à l’utilisateur de

définir l’origine et aussi les extrémités du repère (x,y) réel sur la photo. Les coordonnées

obtenues sont par rapport au repère choisi. Son emplacement est important pour avoir des

résultats authentiques. Après plusieurs essais sur les diverses plaques, nous avons conclu

que l’emplacement du repère doit être parfaitement parallèle avec le plan supérieur de la

plaque.

Figure 3- 18: Paramètres de calibrage d'une photo.

La figure 3-18 présentée ci-haut, explique le principe d’échelle d’une photo prise par la

verticale. La définition d’une échelle est exprimée par deux expressions : la première étant le

rapport entre la distance sur la photo et la distance réelle sur la plaque, et la seconde étant le

rapport entre la distance focale et la hauteur au-dessus de la plaque. Pour garder l’échelle

constante, il faut que la distance entre l’objet (la lentille) et la face supérieure soit égale à la

distance entre l’objet et le repère choisi. Notons que la distance focale est toujours constante.

De façon générale, le repère doit être confondu avec la face supérieure de la plaque parce que

les coordonnées des points numérisés sont situées sur cette face.



3. 2. 6. Installation de la caméra

Pour la fixation d’un système de vision, il existe plusieurs supports sur le marché (Figure 3-19).

À titre d’exemple : le BTECH Fixation plafond télescopique pour LCD [10], le support

Microstage [11], le support Quick-Camera [12].

Figure 3- 19: Instruments pour la fixation d’une caméra.

L’emplacement de la caméra est proposé par le client. Cette caméra sera installée au plafond et

exactement au-dessus de la table de coupe.(Figure 3-20).

Figure 3- 20: L’appareil photo installé au dessous du plafond.



3. 2. 7. Fixation par tube télescopique

Afin de garder l’échelle 1 :1 de la caméra, il serait utile de concevoir un système de fixation qui

permet le déplacement de la caméra. Notons que l’échelle 1 :1 d’une caméra est l’idéal pour

avoir une photo claire et sans perte de précision. Le déplacement vertical de la caméra jouera le

rôle du zoom tout en respectant l’échelle désirée.

Le système montré à la figure 3-21 se compose de quatre dispositifs:

Un tube télescopique composé de trois tubes : supérieur, central et inférieur. Il est

commandé pour la prise des photos selon les différentes distances entre la caméra et la

plaque. Le principe de ce tube va permettre d’avoir une photo selon les divers formats

des plaques avec la meilleure précision possible .

Un câble d’acier est lié à la base du tube inférieur et est utilisé pour soulever les deux

tubes, inférieur et central.

Une bobine est un outil cylindrique qui permet l’enroulement du câble sur lui-même.

Un moteur qui est la pièce maîtresse du système, vu qu’elle est responsable de faire

tourner la bobine. Celle-ci commande le câble pour monter et descendre le tube afin de

manipuler la position de la caméra.

Le démarrage du moteur actionnera la rotation de la bobine , ainsi le câble s’enroulera autour de

celle-ci. Cette opération va permettre le levage du tube inférieur, jusqu’à l’impact avec le tube

central. Le tube inférieur va continuer de monter, ensuite il va pousser le tube central jusqu’à

l’impact avec le tube supérieur.

La rotation du moteur dans le sens contraire actionnera la descente du tube.



Figure 3- 21: Dessin d'un tube télescopique lié avec un moteur.

Choix du moteur : Le choix du moteur va se baser sur sa vitesse de rotation et le couple qu’il

développe. Les calculs ci-dessous montrent les caractéristiques du moteur qui va être le plus

approprié à cette installation.

La masse du tube inférieur additionnée à la masse de tube central est égale à 15,84 kg.

La masse de la caméra additionnée à la masse de la plateforme d’attache de l’appareil auquel

le câble sera fixé est estimée à 2 kg.

D’après le principe de la seconde loi de Newton, la force minimale développée est 𝐹𝐹 =

(15,84 𝑘𝑘𝑘𝑘 + 2 𝑘𝑘𝑘𝑘) ∗ 9,8 𝑁𝑁𝑘𝑘𝑘𝑘

= 155,23 𝑁𝑁.

La longueur totale mesurée du câble est 𝐿𝐿𝐷𝐷= 6,6 𝑚𝑚

La longueur du câble entouré sur la bobine est 𝐿𝐿𝐷𝐷= 4,4 𝑚𝑚

Le diamètre de la bobine est : 𝑑𝑑𝑏𝑏 =50 𝑚𝑚𝑚𝑚, 𝐷𝐷𝑓𝑓𝐷𝐷𝐷𝐷 𝑓𝑓𝐷𝐷 𝐻𝐻𝐷𝐷𝑦𝑦𝑓𝑓𝐷𝐷 𝑑𝑑𝐷𝐷 𝑓𝑓𝐷𝐷 𝑏𝑏𝑓𝑓𝑏𝑏𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 𝐻𝐻𝑏𝑏 = 25 𝑚𝑚𝑚𝑚. Le

couple 𝐶𝐶 développe par le moteur est :



𝐶𝐶 = 𝐹𝐹 ∗ 𝐻𝐻𝑏𝑏 ( 3.4)

𝐶𝐶 = 155,23𝑁𝑁 ∗ 0,025 𝑚𝑚 = 3,88 𝑁𝑁.𝑚𝑚

La vitesse linéaire du tube est estimée à 𝑣𝑣 = 0,02 𝑚𝑚/𝐷𝐷. La vitesse du moteur 𝜔𝜔 est obtenue par

l’équation suivante:

𝑣𝑣 = 𝜔𝜔 × 𝐻𝐻𝑏𝑏 (3.5)

Alors,

0,02𝑚𝑚𝐷𝐷

= 𝜔𝜔 ∗ 0,025𝑚𝑚

𝜔𝜔 = 0,8 𝐻𝐻𝐷𝐷𝑑𝑑𝐷𝐷

Après une recherche sur le marché, le moteur à engrenages des axes parallèles 24A-D [8] sera

compatible et fournira une vitesse de 0,8 𝐻𝐻𝐷𝐷𝑑𝑑𝐷𝐷

et un couple de 3,88 𝑁𝑁.𝑚𝑚

𝐶𝐶 = 3,88 𝑁𝑁.𝑚𝑚 = 34,33 𝑓𝑓𝑏𝑏 − 𝐷𝐷𝐷𝐷 ≈ 40 𝑓𝑓𝑏𝑏𝐷𝐷𝐷𝐷

𝜔𝜔 = 0,8 𝐻𝐻𝐷𝐷𝑑𝑑𝐷𝐷

= 7,64 𝐻𝐻𝑟𝑟𝑚𝑚 ≈ 14 𝐻𝐻𝑟𝑟𝑚𝑚

Les deux paramètres C et ω seront la base du choix relative au moteur (Figure 3-22).



Figure 3- 22: Descriptions du moteur 24A-D à axes parallèles [8].

Résistance du fil : L’étude de résistance des matériaux sera limitée sur la résistance du câble

d’acier utilisé. Ce câble sera fixé à la plateforme d’attache de la caméra. Le diamètre utilisé sera

de dc =1 mm et aura une limite d’écoulement 1770𝑁𝑁 𝑚𝑚𝑚𝑚2.⁄ Le calcul du facteur de sécurité

ci-dessous confirme la résistance du câble pour soulever une charge de 15,84 kg.



Figure 3- 23: Caméra et système de fixation

Il s’agit d’un câble en tension. La seule force appliquée au câble est la contrainte longitudinale.

L’équation [9] qui modélise la force maximale que le câble devra supporter est :

σy = FA

(3.6)

Donc la force maximale sera :

Fmax ≤ SY × A

où SY est la limite d′écoulement en MPa, et A la section du câble en mm2 et Fmax est la force

maximale que le câble peut supporter en N.



Fmax ≤ 1770 N

mm2 × π × 1mm2

4 = 1389,45 N

Le facteur de sécurité selon TRESCA est: FS = SY2τmax

Où :

τmax :𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂 de 𝐜𝐜𝐂𝐂𝐜𝐜𝐂𝐂𝐂𝐂𝐜𝐜𝐜𝐜𝐂𝐂𝐜𝐜𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂 𝐜𝐜𝐂𝐂𝐦𝐦𝐂𝐂𝐜𝐜𝐂𝐂𝐜𝐜𝐂𝐂.

Le cas présenté ci-dessus est le cas d’un chargement uni-axial :

σ2 = σy = 155,23 𝑁𝑁

π × 1mm2

4

= 197,47N

mm2

σ1 = σ3 = 0 MPa

τmax =σ2

2

τmax =197,47 N

mm2

2= 98,73 MPa

FS =1770 N

mm 2

2 x 98,73 Nmm 2

= 8,96.

Le facteur de sécurité selon Von Mises est: FS = SYσE

σE = 1√2

x �(σ1 − σ2)2 + (σ2 − σ3)2 + (σ3 − σ1)2

σ1 = σ3 = 0 Nmm 2 et σ2= 197,47 N

mm 2

σE = σ2 = 197,47 Nmm 2

où σE est la contrainte effective.

σ1, σ2,σ3 sont les Contraintes principales.

FS =1770 N

mm 2

197,47 Nmm 2

= 8,96.



Le résultat obtenu par ce facteur de sécurité affirme que le câble d’acier choisi peut supporter

une charge 8 fois plus grande par rapport à la charge réelle F = 155,23 N.

Manipulation du moteur : L’exécution d’un schéma électrique est nécessaire pour la

manipulation du moteur. Voir la figure (3-24) suivante :

Figure 3- 24: Montage électrique permet la manipulation du moteur.

Pour commander les mouvements du moteur, soit la descente ou la montée, une installation

électrique doit être mise en œuvre. Afin de protéger l’opérateur, deux circuits différents vont

être installés : le circuit de commande et le circuit de puissance. Le schéma présenté sur la

figure 3-24 montre un exemple de circuit qui peut être utilisé pour cette raison. La manipulation

du moteur se fait de façon automatique à travers une simple impulsion sur les deux boutons

poussoirs en question (BP1 et BP2).

Il existe plusieurs méthodes de commande. Cependant, il faut respecter les normes afin de

garder une certaine marge de sécurité pour l’opérateur et d’annuler tout risque persistant. C’est

pourquoi le circuit de puissance doit être isolé complètement du circuit de commande par

l’intermédiaire des relais électromécaniques.

Mode de fonctionnement : Une impulsion sur l’interrupteur BP1 provoque la rotation du moteur

dans le sens horaire. Ce qui lèvera le tube télescopique. Par la suite, le mouvement continu de

façon régulière et avec une vitesse constante jusqu’à la position limite haute. À ce moment, le

capteur de position CN2 est actionné, cela coupe l’alimentation du moteur. Par contre, VR2 sert

à verrouiller la rotation du moteur dans le sens contraire afin d’éviter un court-circuit. Donc,

toute impulsion sur le BP2 sera sans effet si le BP1 est actionné en parallèle.



Le mouvement du moteur dans le sens antihoraire sera effectué de la même façon. Une

impulsion sur le BP2 provoque la rotation du moteur dans le sens antihoraire ce qui descendra

le tube télescopique, le mouvement continu de façon régulière avec une vitesse précise, jusqu’à

la position limite en bas. En ce moment, le capteur de position CN1 est actionné, ce qui coupe

l’alimentation du moteur. Par contre, VR1 sert à verrouiller la rotation du moteur dans le sens

contraire afin d’éviter un court-circuit. Donc, toute impulsion sur le BP1 sera sans effet si le

BP2 est actionné en parallèle.

Tableau 3- 4 : Un tableau du représente les composantes utilisées sur le montage électrique.

Symbole composantes

Rth Relais thermique.

BP1 Bouton poussoir pour actionner le moteur

sens horaire.

BP2 Bouton poussoir pour actionner le moteur

sens antihoraire.

VR1 Verrouillage électrique.

VR2 Verrouillage électrique.

CN2 Capteur de position haut.

CN1 Capteur de position bas.

Bo Bobine.



3. 2. 8. Fixation avec une plaque ¼ po pliée

Comme deuxième alternative de fixation, l’équipe a décidé de fixer l’appareil au plafond qui se

trouve à une élévation de 7,44 m. Une plaque pliée en forme de L avec un angle de 45°

extérieur viendra fixer l’appareil photo au plafond. Le dessin explicatif (Figure 3-24) ci-

dessous représente la caméra Lumenera choisie assemblée à sa fixation. Pour les dimensions de

la plaque, il est possible de vérifier à l’annexe 2.

Figure 3- 25: Caméra et sa fixation.

3. 2. 9. Étude des coûts

Le tableau 5.3 présente le coût des trois solutions proposées. Le prix de la caméra Cognex est

une estimation offerte par M. Marc-André. Il a donné les prix lors d’une réunion aux locaux de

l’entreprise Cadence Automatisation, à Montréal (distributeur des caméras Cognex). La

soumission détaillée n’a pas encore été reçue. Pour les prix des autres composantes choisies, ils

ont tous été certifiés.



Tableau 3- 5 : Évaluation des coûts des solutions proposées.

Solutions Équipements Coût

d’équipements Coût total


des plaques par

numérisation

Ordinateur de base. 500 $

3210 $

Support de fixation. 45 $

Logiciel de numérisation

DigXY. 30 $

Caméra industrielle. 2595 $

Frais d’installation 40 $


des plaques par

Smart-Cam

Ordinateur de base. 500 $

3205 $

Support de fixation. 45 $

Logiciel Smart –Cam. 25 $

Caméra industrielle. 2595 $

Frais d’installation 40 $


des plaques par

caméra Cognex

Caméra Cognex.

Frais d’installation 30000$ 30000 $

Le prix de 30000 $ (voir annexe 2) inclus une formation de 50 heurs sur la programmation de la

caméra. Cette formation pourrait être tenue au laboratoire de l’entreprise (Cadence

automatisation).

Le prix des deux premières solutions est un pris mois cher par rapport au prix de la troisième

solution.



3. 2. 10. Santé et sécurité

Comme le veut l’éthique, un bon ingénieur se doit de prévoir un aspect santé et sécurité dans la

réalisation de son projet.

C’est effectivement dans cette optique que plusieurs décisions ont été prises quant au choix

relatif à la conception. Parmi ces décisions, le choix de la fixation de la caméra, deux choix de

support de fixation ont été conçus. Un support fixe et un autre mobile entre autres le bras

télescopique. Le bras télescopique offre une meilleure qualité quant à la prise de photos, cela

s’explique par le gain en termes de distance entre l’objectif de la caméra et de la plaque.

Cependant, malgré l’avantage qu’offre ce support, il n’a pas pu être adopté dans la solution

finale et cela pour des raisons sécuritaires. Il se trouve que sur la longueur de l’usine, un pont

roulant est installé. Le risque d’accident avec le bras télescopique est donc élevé. Cela dit : il

faudrait que les machinistes de l’usine fassent attention et prennent le soin de vérifier que le

tube est effectivement en position haute avant de diriger le pont roulant vers sa direction. Il est

clair que cette manipulation n’est pas très commode pour un milieu de travail comme celui de

Métal Marquis qui cherche à avoir une production de masse et un gain de temps optimal dans

ses opérations. Ce sont ces facteurs qui nous ont poussés à choisir un support fixe au-dessus des

rails du pont roulant. Cela éviterait toutes sortes d’accidents et n’encombrerait pas le travail du

reste de l’équipe.

Il est aussi intéressant d’ajouter à notre intervention que la prise de photos par ordinateur

devrait se faire par le machiniste responsable de la table de coupe plutôt que par un autre

intervenant, car il est le seul à savoir l’avancement de ses travaux et à juger quand la plaque

doit être remise à l’entrepôt.



Chapitre IV : Conclusion et recommandations.



4. 1. Conclusion

Ce projet avait comme mandat d’éliminer les relevés manuels effectués par l’opérateur de la

table de coupe, afin de le remplacer par des relevés automatiques.

Après plusieurs recherches et diverses discussions avec les professeurs, la conclusion suivante a

été prise : un système de vision sera un outil intéressant pour la réalisation de ce projet. L’idée a

été développée à l’aide de logiciels de reconnaissance d’image.

Pour ce faire, trois solutions ont été trouvées. La première étant un relevé dimensionnel des

plaques par ordinateur. La seconde étant l’application directe du logiciel Smart-Cam.

Finalement, la troisième est l’implantation d’un système de vision caméra COGNEX.

Ensuite, les deux premières solutions ont été choisies par le client et une étude effectuée sur les

deux solutions a été réalisée. Pour la validation, des essais ont été effectués sur plusieurs

plaques de l’entreprise Métal Marquis. Ces essais ont été réalisés sur les deux solutions.

Finalement, la première solution soit le relevé dimensionnel des plaques, a été choisie par le

client, suite à ses avantages de coût et a sa facilité de manipulation. Il est question d’analyser la

photo d’une plaque par un logiciel de numérisation DigXY. Les données sont ensuite

transmises au logiciel de fabrication mécanique Inventor pour obtenir la forme et les

dimensions de la plaque. Finalement, deux choix de fixation ont été étudiés : une avec la

conception d’un bras télescopique et l’autre avec une plaque 6.35 mm (¼ po) pliée.

Dans la formation en génie électromécanique, le traitement d’image n’est pas montré dans le

cadre de ce programme. Cependant, dans ce projet, cette réflexion était nécessaire pour le

développement de la solution. C’est dans cette optique que l’apprentissage de nouvelles

connaissances, grâce à la cueillette d’informations, a été un point magistral durant la réalisation

de ce projet. Cela a apporté plusieurs nouvelles notions à l’équipe.



4. 2. Recommandations

Après l’étude effectuée, une solution a été proposée pour résoudre la problématique. Cela

consiste à effectuer un relevé dimensionnel des plaques, à l’aide d’une caméra et un numériseur.

Les recommandations suivantes sont conseillées:

• Automatisation des étapes à suivre effectuées par l’opérateur de la table.

• L’entretien de la caméra.

• Accomplir une étude sur la lentille utilisée pour la conception de la caméra. Cette étude

pourrait être nécessaire pour avoir de meilleurs résultats.



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8 régions du Québec, Presse de l’université du Québec, 2002. 2. Archive de Métal Marquis.

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6. Cognex,<http://www.cognex.com/ProductsServices/VisionSystems/InSightAlt.aspx?id=1750&langtype=1036>, consulté le 2009-05-28

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8. Bobine Eléctric Company Catalogue S-1, édition 2003.

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9. BAZERGUI, André ; Résistance des matériaux ,Troisième édition, Presses

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10. BTECH Support plafond inclinable et téléscopique, base 140x140mm, BT7678, BTech, < http://droit-finances.commentcamarche.net/guide/608221367-btech-support-plafond-inclinable-et-telescopique-base-140x140mm-bt7678-btech> consulté le 2009-07-15.

11. Chercheur pointeur point rouge Starpointer, <http://www.google.ca/imgres?imgurl=http://www.ol-optic.com/images/c1387-1.gif&imgrefurl=http://www.ol-optic.com/chercheur-pointeur-point-rouge-starpointer-p-1698.html&h=3000&w=4000&sz=374&tbnid=jce0DJLfIPOK5M:&tbnh=113&tbnw=150&prev=/images%3Fq%3Dmicrostage%2B%2Bsuport%2Bapareil%2Bphoto&hl=fr&usg=__72A8ZaVYXPMr2rDw-Kttnzm6yNM=&ei=fFtzStaGIdPflAf9i_HzCg&sa=X&oi=image_result&resnum=1&ct=image > consulté le 2009-07-15.

12. Support appareil photo Zeiss quick-camera pour diascope, <http://www.pecheur.com/achat-support-appareil-photo-zeiss-quick-camera-pour-diascope-22731.html>, consulté le 2009-07-15.

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http://www.pecheur.com/achat-support-appareil-photo-zeiss-quick-camera-pour-diascope-22731.html�

http://www.pecheur.com/achat-support-appareil-photo-zeiss-quick-camera-pour-diascope-22731.html�



Annexe I



Cette photo montre la table de robot SABRE SXE y compris des convoyeurs à chaînes et des

lamelles sur table.

I- 1:Dessus de la table de coupe



Cette photo démontre la commande de contrôle programmable se trouvant au coin de la table.

Cette commande transmet au robot sabre les formes désirées coupées sur la plaque.

I- 2 : Accessoires de la table de coupe.

La photo ci-dessous montre une plaque posée au-dessus de la table, sur laquelle le robot sabre

appliquera une coupe. Les plaques présentées sur la table sont toujours fixes.

I- 3 : Plaque sur la table de coupe



La photo ci-dessous montre une rangée des plaques restantes. Chaque plaque a une référence

d’emplacement spéciale.

I- 4:Rangée des plaques

Pour déplacer les plaques des rangées vers la table de coupe, l’opérateur utilise une potence M7

et un palan de levage.

I- 5 : Potence M7 et palan.



La manipulation potence M7 et le palan de levage effectué par une manette de contrôle.

I- 6 : Plaque soulevée à l'aide de la potence M7 et du palan.



Annexe II



Procédure pour afficher un tableau des points sur l’interface dulogiciel Invetor



























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MODULE DES SCIENCES APPLIQUÉES - Bibliothèque ...bibliotheque.uqat.ca/documents/rapportsa/32.pdfThe Metal Marquis Company is specialized in the manufacturing of mec and hanical pieces