Imagerie thermique ou vision industrielle classique: quand utiliser l'une ou l'autre ?

Ce que fait réellement une caméra thermique

Quand la vision industrielle standard est le bon outil

Pour la grande majorité des tâches de contrôle, une caméra standard à lumière visible est le choix idoiane et bien plus économique. Si ce que vous devez vérifier est quelque chose de visible, une caméra normale le fera mieux et à moindre coût, comparativement à  une caméra thermique.

Mesure et métrologie. Les dimensions, les distances, les positions et les tolérances font toutes partie du monde visible. Une caméra standard avec le bon objectif et le bon éclairage les mesure avec précision.

Lecture des codes et du texte. Les codes-barres, les codes Data Matrix, les dates imprimées et les numéros de lot sont des éléments visibles. La thermique n'a ici aucun avantage et beaucoup d'inconvénients.

Contrôle de surface et d'impression. Vérifier qu'une étiquette est présente et correcte, trouver des rayures ou des défauts, contrôler la qualité d'impression. Ce sont des tâches pour une caméra capable de résoudre des détails fins et, là où cela compte, la couleur.

Présence, position et assemblage. Confirmer qu'un composant est présent et correctement placé est le pain quotidien de la vision standard. L'élément est visible. Une caméra à lumière visible s'en charge.

Le principe est simple. Si la caractéristique que vous examinez peut être évaluée à l'œil nu en y regardant de près, la vision industrielle classique est presque toujours la solution la plus adaptée et la moins coûteuse. L'imagerie thermique ne s'impose que lorsque la caractéristique qui vous intéresse est la chaleur.

Quand l'imagerie thermique est le seul outil qui fonctionne

La thermique donne sa pleine mesure chaque fois que la température est ce que vous devez mesurer ou ce qui révèle le défaut. Dans ces applications, une caméra standard n'est pas seulement moins bonne, elle est totalement aveugle au problème.

Intégrité du scellage et de la fermeture.  Il s'agit de l'une des applications les plus utiles dans la production alimentaire et de boissons. Lorsqu'un emballage est thermoscellé, un scellage correctement réalisé présente une signature thermique distincte et uniforme immédiatement après le scellage. Une zone froide ou un motif irrégulier révèle un scellage faible ou incomplet qui entraînerait l'altération du produit. Une caméra à lumière visible peut confirmer qu'un scellage semble fermé. Seule une caméra thermique peut confirmer qu'il a effectivement été scellé.

Surveillance des procédés et de la température. Tout procédé où la température indique un fonctionnement correct est une application thermique. Vérifier qu'un produit sort d'un four ou d'un appareil de chauffage à la bonne température, surveiller un procédé de moulage ou de soudage, confirmer qu'un composant a durci ou refroidi correctement. La température est le signal de qualité. La thermique le lit directement.

Détection des points chauds. Trouver la partie d'une scène qui chauffe trop. Un composant en surchauffe sur un assemblage en mouvement, un roulement ou un moteur qui s'écarte de sa plage normale, une connexion électrique qui commence à défaillir. Le point chaud est invisible jusqu'à ce qu'il cause des dommages. La thermique le détecte tôt.

Sécurité des batteries et des véhicules électriques. Un domaine en forte croissance. Les cellules et les packs de batteries doivent rester dans une plage de température sûre pendant la fabrication, les tests et la charge. Une cellule qui chauffe anormalement est un avertissement précoce d'un défaut grave. La surveillance thermique est essentielle pour détecter ces problèmes avant qu'ils ne deviennent dangereux.

Dans tous ces cas, le fil commun est que l'information réside dans la chaleur, pas dans l'apparence. C'est là que se situe la limite. Lorsque la température est la mesure, la thermique n'est pas une amélioration de luxe, elle est le seul outil capable de faire le travail.

Comparaison des coûts

Il faut bien l'admettre : l'imagerie thermique coûte plus cher que la vision industrielle classique. Il est utile d'en comprendre les raisons. Ainsi, le budget prend tout son sens et ne constitue plus une surprise.

Deux facteurs expliquent cette différence. Le premier est le capteur. Un microbolomètre thermique est un dispositif plus spécialisé et plus coûteux à fabriquer que le capteur CMOS d’une caméra standard. Ce dernier est produit en quantités massives pour le marché grand public. Le second facteur, souvent plus surprenant, concerne l’optique. Les objectifs des caméras standard sont en verre. Or, le verre est totalement opaque aux infrarouges lointains que détectent les caméras thermiques. Les objectifs thermiques doivent être fabriqués à partir de matériaux spéciaux, le plus souvent du germanium. Ceux-ci sont bien plus coûteux que le verre. Ainsi, les deux composants essentiels d’une caméra thermique, à savoir le capteur et l’objectif, coûtent plus cher que leurs équivalents destinés à la lumière visible.

De plus, la résolution coûte plus cher en imagerie thermique. Aujourd’hui, une caméra standard peut offrir des dizaines de mégapixels pour un prix modique. Les capteurs thermiques ont généralement une résolution bien inférieure. Chaque pixel supplémentaire présente un coût élevé lorsqu'il s'agit de caméra thermique. Les systèmes thermiques fonctionnent donc généralement à des résolutions inférieures à celles que l’on accepterait dans un système à lumière visible. C’est l’une des raisons pour lesquelles l’imagerie thermique est utilisée pour ce qu’elle sait faire de manière unique, plutôt que comme un système d’imagerie polyvalent. Notre guide tarifaire présente des fourchettes de prix réalistes pour des systèmes complets. En résumé, on choisit la technologie thermique parce que l’application nécessite la mesure de la température, et non pour réaliser des économies.

Intégration : mieux que vous ne le pensez

Voici une bonne nouvelle qui peut surprendre. Bien que la physique d'une caméra thermique soit très différente, l'intégrer dans un système de vision industrielle est souvent remarquablement semblable à l'intégration d'une caméra classique. C'est parce que les caméras thermiques industrielles que nous fournissons sont construites selon les mêmes normes de vision industrielle que toutes les autres gammes de composants industriels.

Les gammes industrielles FLIR et Teledyne Calibir utilisent toutes deux des interfaces standard de vision industrielle, en général GigE Vision sur une connexion ethernet, avec la norme GenICam pour la commande. En pratique, cela signifie qu'une caméra thermique peut être connectée et commandée par le même logiciel de vision que celui que vous utiliseriez pour une caméra standard. Elle s'intègre à une ligne de la même façon. Si votre équipe a déjà intégré une caméra GigE Vision, une caméra thermique lui semblera familière.

Il y a deux aspects qui sont véritablement différents. Les deux méritent d’être pris en compte lors de la planification. Le premier concerne l’étalonnage et l’émissivité. Une caméra thermique mesure la température. Les différents matériaux émettent des infrarouges de manière différente. Pour obtenir des mesures précises, il faut tenir compte de l’émissivité de la surface que vous mesurez. C’est simple une fois que l’on a compris le principe. C’est une étape qui n’existe pas dans la vision standard. Le deuxième aspect concerne à nouveau l’optique. L'objectif en germanium fait partie du coût du système. Le choix de l'objectif détermine toujours votre champ de vision et votre distance de travail, tout comme c'est le cas avec une caméra classique. Aucun de ces deux aspects ne constitue un obstacle. Ils font simplement partie de la définition correcte d'un système thermique. C'est exactement le genre de points qu'il vaut la peine d'aborder avec quelqu'un qui a déjà une expérience en la matière.

Quand vous avez besoin des deux : contrôle complémentaire

Les cellules de contrôle les plus sophistiquées utilisent souvent les deux technologies ensemble. Beaucoup de produits doivent être vérifiés à la fois sur leur apparence et sur leur température au même moment. C'est là que l'idée de les voir comme des rivales s'effondre vraiment. La meilleure réponse est fréquemment d'utiliser chacune pour ce qu'elle fait le mieux.

Le contrôle du scellage sur une ligne alimentaire est l'exemple le plus clair. Une caméra visible vérifie que l'étiquette est présente, correctement positionnée et porte la bonne date imprimée et le bon code de lot. Une caméra thermique, regardant le même emballage quelques instants après le scellage, confirme que le scellage lui-même est complet et régulier. Un emballage, deux questions complètement différentes, chacune traitée par le bon capteur. Aucune des deux caméras ne pourrait faire le travail de l'autre. Ensemble, elles vérifient que l'emballage est à la fois correctement étiqueté et parfaitement scellé.

Cette combinaison se retrouve ailleurs. Sur une chaîne de fabrication de batteries, un système de vision standard vérifie l'assemblage et l'alignement, tandis qu'une caméra thermique surveille la température des cellules. Dans de nombreuses applications de processus, une caméra à lumière visible confirme la présence et la bonne formation de la pièce, tandis qu'une caméra thermique vérifie qu'elle est à la bonne température. Lorsque l'on aborde une application en se demandant quelles questions il faut résoudre plutôt que quelle caméra acheter, l'utilisation des deux s'avère souvent être la solution complète.

La comparaison en un coup d'œil

Voici le résumé. Il s'agit d'un guide permettant de choisir l'outil le mieux adapté à chaque situation, et non d'un jugement selon lequel l'un serait meilleur que l'autre.

Alors, laquelle vous faut-il ?

La décision se résume à une seule question, posée sans détours : quelle est la caractéristique que vous devez réellement inspecter ? S’il s’agit d’une dimension, d’un code, d’une étiquette, d’une surface, d’une couleur ou d’une position, bref de tout ce qui relève de l’aspect de l’objet, vous avez besoin d’une vision industrielle standard. La vision thermique serait une solution coûteuse pour une tâche qu’une caméra classique accomplit mieux. S’il s’agit d’une température, d’un joint, d’un profil thermique ou d’un point chaud, c’est-à-dire tout ce qui relève de la température de l’objet, vous avez besoin de la vision thermique. Aucune caméra classique ne peut mesurer la chaleur, quelle que soit sa résolution ou son prix. Et si vous devez vérifier à la fois l’aspect d’un objet et sa température, la bonne réponse est très souvent d’utiliser les deux, chacune remplissant la fonction pour laquelle elle a été conçue.

C'est le choix que nous aidons régulièrement nos clients à faire. Nous proposons des caméras thermiques des marques FLIR et Teledyne Calibir, ainsi qu'une gamme complète de caméras de vision industrielle standard. Nous n'avons aucune raison de vous orienter vers l'option la plus chère alors qu'une caméra standard suffirait. Ni de vous vendre un système standard alors que votre problème est véritablement lié à la température. Le moyen le plus rapide de faire le bon choix est de nous expliquer ce que vous cherchez à inspecter et de nous laisser vous aider à trouver l'outil adapté à la tâche.

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