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L'intégrateur de systèmes voit bleu - le bleu des myrtilles bien sûr

Si vous avez acheté des muffins ou des petits pains aux myrtilles chez votre épicier local, il est probable que ces myrtilles aient fait un très long voyage entre les champs et votre estomac. Avant d'atteindre votre assiette, les baies subissent un processus d'inspection rigoureux en plusieurs étapes qui utilisait jusqu'à il y a peu des méthodes mécaniques, optiques et humaines. Une fois les baies sauvages récoltées avec un tracteur, elles sont immédiatement congelées et stockées jusqu'à ce que le producteur reçoive une commande. Préalablement à l'inspection, le fruit subit une série de procédures de tri mécanique et de nettoyage pour séparer les baies des feuilles et des brindilles que les tracteurs ramassent. Les baies sont ensuite versées dans un trieur laser alimenté par gravité pour éliminer les autres corps étrangers avant de pénétrer dans la zone d'inspection manuelle où elles sont triées par les employés de l'usine. Les fruits sont ensuite expédiés aux clients de l'industrie alimentaire et non directement aux consommateurs.

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Dans une usine qui inspecte 15 tonnes de fruits à l'heure et dont l'objectif principal est de supprimer 100 % des corps étrangers, tenter d'améliorer le contrôle de qualité est à la fois une nécessité et un défi.

Un producteur de myrtilles d'Amérique du Nord a posé ce défi à Orus Integration, un intégrateur de systèmes de vision industrielle situé à Boisbriand, au Québec. Au cours du printemps 2003, le client a chargé Orus de concevoir un système d'inspection des myrtilles par vision industrielle pour remplacer le système optique qu'il utilisait à l'époque et en définitive réduire partiellement le coût de main d'oeuvre correspondant à l'étape d'inspection manuelle.

L'équipe d'ingénieurs de Orus Integration pensait qu'un système de vision industrielle fondé sur les couleurs était la voie à suivre. " Bon nombre de nos concurrents proposent des systèmes d'inspection optique, mais ces derniers ne sont pas capables d'utiliser l'analyse de couleurs et ne génèrent pas de données de résultat " déclare Louis Dicaire, chef de projet chez Orus Integration. " Initialement, nous pouvions garantir que notre système intercepterait 94 % des corps étrangers. Lors de nos essais, cette proportion était de 97 %. "

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Le système d'inspection de myrtilles Orus FL6500C utilise actuellement cinq caméras couleur Marlin 1394 raccordées à trois cartes adaptateur Matrox Meteor-II/1394. Le système est animé par trois serveurs Dual Xeon 3,06 GHz 1U et une machine client P4 1U unique qui fait office d'interface utilisateur graphique (GUI). Les données d'image sont analysées par la bibliothèque d'imagerie Matrox (MIL); les résultats sont envoyés à un PLC Omron par câble Ethernet pour commander le mécanisme de rejet. Une DEL stroboscopique blanche éclaire la zone d'inspection.

Il est possible d'ajouter cinq caméras Marlin à ce système d'inspection afin de visualiser les baies par-dessus et par-dessous. (La configuration actuelle à cinq caméras permet seulement la visualisation par-dessus.) L'ajout de caméras exige l'ajout de deux machines Dual Xeon, ce qui porte le total des UC à dix (voir la Figure 1).

Le système

Pour couvrir la largeur de 150 cm du convoyeur, le système FL6500C développé par Orus utilise cinq caméras couleur Marlin 1394 fournies par la société Advanced Vision Technology Ltd., qui sont raccordées à trois cartes adaptateur Matrox Meteor-II /1394. Le système fonctionne avec trois serveurs Dual Xeon 3,06 GHz 1U et une machine client P4 1U unique qui fait office d'interface utilisateur graphique (GUI). Les données d'image sont analysées par la bibliothèque d'imagerie Matrox (MIL) et les résultats sont envoyés à un PLC Omron par câble Ethernet pour commander le mécanisme de rejet. Une DEL stroboscopique blanche éclaire la zone d'inspection.

Les baies sont tout d'abord déversées sur un convoyeur vibrant dont la surface présente plusieurs " voies " pour permettre un tri automatique des baies en une seule couche et ainsi faciliter l'inspection. Elles sont ensuite transférées vers un convoyeur équipé d'un tapis dont la texture permet de les immobiliser sur les 60 premiers centimètres du tapis de 4 mètres. " Le convoyeur à tapis texturé fonctionne presque trop bien ! " s'exclame M. Dicaire. Le système de vision est placé au-dessus de l'extrémité du convoyeur à tapis texturé et enregistre les images des baies à mesure qu'elles sont " lancées " par-dessus bord.

Le convoyeur à tapis texturé du FL6500C progresse à une vitesse de 200 mètres/minute ; par conséquent, la synchronisation de l'ensemble du système est essentielle pour une exploitation optimale. Le système génère une pulsion toutes les 30 mm ; la 20ème impulsion (tous les 6,25 cm) déclenche les caméras pour une exposition de 120 µs. L'inspection repose uniquement sur le module d'analyse de particules de la MIL, et chaque particule est analysée en fonction de sa teinte moyenne, de sa luminosité moyenne dans la couche rouge, de sa taille et de sa rondeur. Sur ces critères, les morceaux de glace peuvent être rejetés en fonction de leur couleur, par exemple, et d'autres corps étrangers comme les brindilles ou les insectes en fonction de leur manque de rondeur et/ou de couleur. Les fruits immatures ou trop mûrs peuvent également être interceptés en fonction de leur valeur de couleur ou de leur taille, tout comme certains autres fruits, notamment les canneberges qui sont parfois mélangées aux myrtilles.

Un réseau de jets d'air dirige les particules qui échouent à l'inspection sur un plateau de rejet. Les jets d'air sont placés sur un espace de 35 cm entre le convoyeur à tapis texturé et un troisième convoyeur. Lorsque le traitement localise des " mauvaises particules ", leur position est convertie en un réseau de rejet correspondant aux jets d'air qui soufflent la matière hors du passage des baies acceptées.

Les ingénieurs Orus étant des utilisateurs expérimentés de la MIL, la plupart des défis posés par le projet étaient d'ordre mécanique : assemblage des composants et gestion de la vitesse. Le maintien de la synchronisation du mécanisme de rejet était essentiel pour l'aspect mécanique et le traitement d'image, car les ingénieurs ne disposent que d'un créneau de 20 ms pour l'analyse et la création du réseau de rejet. Si les jets d'air sont engagés trop longtemps, ils dirigent les bons fruits sur le plateau de rejet. En outre, le traitement de chaque image doit prendre la même durée, quel que soit le nombre de baies dans l'image ; le traitement des images contenant davantage de fruits ne doit en aucun cas prendre plus longtemps. " Le nombre de baies par image est très aléatoire, et nous ne voulions pas limiter le nombre de particules susceptibles d'être traitées dans une image donnée ", explique M. Dicaire. " Et, Matrox ayant optimisé l'algorithme pour séparer la couche de teinte pour MMX, le créneau temporel de 20 ms pouvait être respecté. " Enfin, Orus pensait que le projet devait être indépendant du produit, afin de pouvoir modifier facilement le système pour d'autres aliments.

Le haut du panier

Le premier avantage du FL6500C par rapport à ses concurrents est sa rapidité. Le mécanisme de rejet du système est également unique ; il inspecte 20 000 baies/seconde et s'appuie sur la logique pour localiser et rejeter les mauvais éléments. La souplesse importe également, car l'opérateur contrôle intégralement les tolérances et les performances en termes d'analyse de forme et de couleur, ainsi que la synchronisation des jets d'air. Enfin, l'utilisateur peut facilement connaître le nombre exact de myrtilles inspectées et rejetées dans un lot spécifique. Aucun autre produit dans cette industrie n'offre un aussi large éventail de résultats quantitatifs et qualitatifs.

Au jour d'aujourd'hui, le FL6500C a été développé pour un client spécifique. " Mais nous voulions garantir l'indépendance du système par rapport au produit afin de pouvoir l'adapter à d'autres produits alimentaires tels que les noix de coco ou canneberges " souligne M. Dicaire.

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Matrox Meteor-II/1394 est une carte adaptateur IEEE 1394 vers PCI pour acquisition vidéo numérique simplifiée de hautes performances.

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