Modélisation et placement automatique de capteurs-vision : Intégration d'un module-vision dans un système de CAO-robotique

par Chokri Ben Amar

Thèse de doctorat en Automatique industrielle

Sous la direction de Alain Jutard.

Soutenue en 1994

à Lyon, INSA , dans le cadre de École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon) , en partenariat avec LAI - Laboratoire d'Automatique Industrielle (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Robotique -- Thèses et écrits académiques
• Conception assistée par ordinateur -- Thèses et écrits académiques
• Simulation -- Thèses et écrits académiques
• Animation par ordinateur -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Simuler les procédés de production, dès leur conception, présente des avantages qui apparaissent chaque jour plus intéressants, du fait des économies engendrées : gain de temps, non immobilisation de l'outil de production, optimisation de l'investissement, etc. Les logiciels disponibles, tout performants qu'ils soient, pêchent cependant par un manque notable concernant la simulation réaliste de capteurs évolués. Cette lacune est encore plus manifeste vis-à-vis des systèmes de vision industriels, pourtant de plus en plus utilisés sur les chaînes de production pour le contrôle-qualité et/ou pour l'identification des pièces en cours d'approvisionnement ou de fabrication. C'est pour pallier cette insuffisance que nous proposons un simulateur de capteurs complexes, tels que les caméras CCD, qui permet d'obtenir des images d'objets ou de scènes virtuels. Ces images, très proches de la réalité, peuvent être alors utilisées pour simuler, par exemple, une tâche de reconnaissance de formes ou une tâche de contrôle dimensionnel ; la fonction de ce nouvel outil est absolument nécessaire pour la simulation d'un poste de contrôle-Vision et autorise la programmation hors-ligne de celui-ci. Ce résultat acquis, on constate que pour parfaire cet outil il convient de se préoccuper également du choix de la position de la caméra dans le poste de travail; choix qui n'est pas évident, car devant tenir compte des problèmes de champ de vision, de résolution, de mise au point, d'éclairage, de collision, etc. C'est pour cette raison que notre proposition associe à la simulation une méthode de placement automatique de caméra. L'ensemble de modélisation et de placement automatique de capteurs-Vision constitue un poste virtuel de Vision, qui peut valablement être intégré à un système de CAO-Robotique, afin de disposer d'un outil complet de simulation de tâches faisant appel à des robots et à des systèmes de vision. Ce module-Vision est validé par la description de deux applications, l'une dans l'optique contrôle, l'autre dans un processus d'assemblage robotisé.

Titre traduit

= Modeling and automatic placement of vision sensors : Integration of a vision module in a CAD/CAM-Robotic system

Résumé

The simulation and the design of production procedures present many advantages: time saving, not stopping the production line, optimizing investments, etc. One of the latest limitations to the efficiency of simulation software is that there is no sophisticated means of sensor simulation. This limitation is also apparent in industrial vision systems which are used more and more in production lines for quality control and/or part identification in manufacturing or supply processes. To compensate for this inadequacy, we propose a simulator for complex sensors such as CCD cameras. This simulator would enable virtual images, equivalent to those seen by a real camera, to be used to simulate the tasks such as form recognition or dimensional control. The function of this new tool is absolutely necessary for simulation and off-line programming of a control station devoted to vision. To complete this tool, it is necessary to study the possible camera positions in the control station. This choice is not evident because it depends on resolution, depth of field, field of vision, collision, etc. For this reason, we associate to this simulation an automatic procedure for camera positioning. This association enables a virtual vision station to be created which can be integrated into a CAD/CAM-Robotic system. In this way we obtain a complete simulation tool including robots and vision systems. This vision module is validated by two applications: dimensional control and robotic assembling.