Études de cas

Comment les outils d’imagerie 3D élargissent les dimensions du marché finlandais de vision par ordinateur

OEM Finland Oy met à profit le logiciel Matrox Design Assistant X pour concevoir des applications de références personnalisées pour la vision 3D

OEM Finland Oy
Lors des dernières années, il y a eu une demande grandissante pour l’imagerie 3D dans l’industrie de la vision par ordinateur. Grandement liée à l’augmentation de son utilisation et des applications en automation, la 3D a évolué d’un truc génial de science-fiction à une véritable technique de reconstitution qui saisit la forme et l’apparence d’objets réels en 3 dimensions.
 
La nouvelle technologie offre d’énormes fonctionnalités, pourvu que les clients soient équipés pour utiliser les outils qui s’offrent à eux. « Un des défis majeurs qui empêchent plusieurs clients d’utiliser la technologie 3D, en particulier les clients plus petits ou moins orientés sur le développement de logiciel, est l’absence d’environnements de développement intégrés (IDE) facile à utiliser, pour la programmation de logiciel d’imagerie, » dit Kimmo Jansson, qui supervise le soutien technique pour la vision chez OEM Finland Oy. « Avec le lancement de Matrox Design Assistant X, incluant son support pour des capteurs 3D d’un tiers et le support de cartes de profondeur (depth-maps), nous avons immédiatement vu le grand potentiel pour permettre à plus d’entreprises d’utiliser la technologie d’imagerie 3D. »
OEM Finland Oy reference application
OEM Finland Oy a développé une application de référence pour effectuer une reconnaissance et un positionnement d’objets en utilisant un appareil d’imagerie 3D avec le logiciel Matrox Design Assistant X.

Évaluer les besoins du marché

Faisant partie du groupe international OEM Group, un des plus grands vendeurs de composantes industrielles en Europe du Nord, OEM Finland Oy fournit un large éventail de composantes d’automation industrielle et électromécaniques pour les fabricants de machines et à l’industrie manufacturière.
 
Avec une demande grandissante pour des outils d’imagerie 3D dans le marché finlandais, OEM Finland voulait trouver une solution qui aiderait ses clients à comprendre comment et quand utiliser les outils d’imagerie 3D. M. Jansson y a vu une occasion de développer une application de référence pour l’acquisition d’images 3D, qui peut être fournie aux clients comme un projet type et un point de départ pour les aider avec leur propre projet de développement. Ils ont sélectionné le logiciel de vision Matrox Design Assistant X parce que son environnement de développement intégré (IDE), basé sur organigramme, est facilement accessible pour toute personne ayant des notions de base en imagerie. Ceci permet à presque tous les développeurs de concevoir avec succès une application qui utilise des capteurs 3D supportés d’un tiers. L’IDE permet aussi aux utilisateurs de concevoir une interface d’opérateur graphique basé sur un serveur web.
Stainless-steel cogwheels of various sizes and heights
L’application de référence a utilisé des roues dentées de grandeurs et hauteurs variées à titre d’objets à être localisés. Placés à différents angles et hauteurs, les objets étaient examinés par le numériseur 3D, et leur positionnement déterminé par les données de la carte de profondeur analysées par le logiciel Matrox Imaging.
En consultation avec le directeur de secteur commercial pour les produits de vision de OEM, Miikka Himanka, M. Jansson a mené un projet spécial pour OEM Finland Oy, la conception d’une application de référence qui met en valeur les capacités d’imagerie 3D, ainsi que l’écriture d’une thèse1. Leur intention est de fournir un exemple complet et une vue d’ensemble du sujet pour familiariser les utilisateurs aux concepts de base d’imagerie 2D et 3D, ainsi que les étapes de conception, construction et évaluation de l’application de référence. L’application de référence se concentre sur la reconnaissance et le positionnement d’un objet en utilisant un appareil d’imagerie 3D. Les objets en question sont des roues dentées en acier inoxydable de différentes grandeurs et hauteurs; les roues sont placées sur une palette, certaines sont à plat alors que d’autres sont à un certain degré d’inclinaison. Un numériseur 3D2 balaye toute la palette; les objets sont localisés en utilisant le Geometric Model Finder sur la carte de profondeur, celle-ci permet l’utilisation d’outils 2D performants sur une scène 3D. Les fonctionnalités de cette application comprennent la reconnaissance du modèle d’objet, la détection de l’objet le plus haut parmi les autres et la position et l’angle de l’objet le plus haut.
Matrox Imaging a fourni à M. Jansson une copie en avance du logiciel Matrox Design Assistant X pour faciliter ce projet. « Dès que nous avons eu le logiciel, nous pouvions compléter ce projet par l’apprentissage autonome en utilisant les vidéos de formation de Matrox Vision Academy, la documentation du logiciel bien organisée et les modèles d'exemples fournis avec le logiciel, » note M. Himanka.
OEM Finland Oy reference application for industrial robot positioning information
Le but de OEM Finland Oy dans le développement de cette application de référence est de simuler la collecte d’information de positionnement pour un robot industriel.

X, Y, et Z : Les combiner

Dans l’application de référence, l’outil Model Finder de Matrox Design Assistant X identifie d’abord les objets et compte le nombre d’occurrences. L’outil Intensity Checker détermine lequel des objets est le plus haut et calcule l’angle d’inclinaison pour les axes X- et Y- du plus haut objet; ceci est effectué en trouvant deux points sur chaque axe et en calculant par trigonométrie l’angle entre ces deux points. Après un cycle réussi, l’information de l’emplacement et de l’angle sur l’objet le plus haut sera passée et la roue dentée est enlevée de la palette pour qu’une nouvelle image soit saisie et analysée. Les interactions de l’opérateur avec le système sont minimes; une fois que l’interface opérateur est mise en place, l’opérateur a seulement besoin de débuter une saisie libre-cours ou déclenchée. Les images saisies et les données résultantes sont affichées sur l’interface.
 
Le but de OEM Finland Oy dans le développement de cette application de référence est de simuler la collecte d’information de positionnement pour un robot industriel. Il n’y a donc aucun lien de communication à d’autres appareils d’établi, puisque ceux-ci seraient uniques à la conception et les besoins de développement de chaque client. Pour les besoins de cette application de référence, les résultats de positionnement sont écrits dans un fichier journal sur le disque.
Written thesis offers a comprehensive overview of concepts
La thèse écrite offre une vue d’ensemble des concepts en relation avec l’imagerie 2D et 3D, ainsi que les étapes de la conception, construction et l’évaluation de l’application de référence.
La technologie 3D a un très grand potentiel dans le domaine de l’automation, et plusieurs fabricants de caméras 3D et de capteurs offrent des interfaces de programmation d’applications propriétaires (API) et(ou) des boîtes à outils de développement de logiciel (SDKs) afin d’utiliser ces appareils. « Pour les entreprises dont le but principal n’est pas le développement de logiciel, la complexité et la courbe d’apprentissage pour utiliser ces outils propriétaires est trop grande, » affirme M. Jansson. « Je crois que c’est pour cette raison que la technologie 3D n’a pas été largement adoptée dans le domaine présentement, malgré l’intérêt marqué que la technologie a reçu. Jusqu’à tout récemment, les clients devaient posséder une expertise considérable en développement de logiciel, typiquement en C++ ou un autre langage comme tel, afin de pouvoir utiliser un capteur 3D. Le lancement de Matrox Design Assistant X change tout. » Matrox Design Assistant X simplifie considérablement le procédé d’acquisition 3D, éliminant un obstacle majeur gênant la large utilisation de la technologie 3D, et fournit une interface pour un éventail de capteurs 3D d’un tiers.

Conclusion

Le logiciel—et l’application de référence développée par OEM Finland Oy—analyse les cartes de profondeurs produites par les capteurs 3D, tout en fournissant des données pour combler les espaces dans une carte de profondeur, effectuant un remappage d’une carte de profondeur pour une utilisation optimale incluant la visualisation et la présentation des données de profondeur en unités réelles données par le capteur 3D. « Selon nos expériences, ainsi que les commentaires de nos clients, » affirme M. Jansson, « Matrox Design Assistant X est possiblement l’environnement de développement le plus facile à utiliser pour la création d’applications de vision avancées. Il permet à tous les clients de développer leur propre système de vision rapidement et efficacement. Avec notre application de référence et notre documentation écrite complète, nous voulons rendre l’expérience pour nos clients encore plus facile en ce qui concerne l’adoption du 3D dans leurs opérations. »
1. Jansson, K. (2019). 3D-referenssisovellus: Kappaleen tunnistus ja paikoitus Matrox Design Assistant X –kehitysympäristössä [3D Reference Application: Object Detection and Positioning in Matrox Design Assistant X Development Environment] (Bachelor’s thesis). Häme University of Applied Sciences, Hämeenlinna, Finland.
 
2. Un numériseur 3D Photoneo PhoXi M a été utilisé pour le développement de cette application de référence; une liste complète des capteurs 3D et des caméras supportés peut être trouvée à Matrox Imaging.