Une solution d’automatisation du contrôle de briques par caméra, lauréate du Prix Grand Est Transformation (GET(1)) Industrie 2022

Lors de la dernière édition, il a récompensé(2) le binôme formé de la société Wienerberger, groupe européen, leader mondial de la fabrication de briques en terre cuite, et d’APREX Solutions, société nancéienne, spécialisée en vision industrielle dédiée aux contrôles de la qualité et du suivi des procédés de fabrication.

Wienerberger a entrepris pour son site alsacien d’Achenheim, qui est également son siège français, d’optimiser les opérations de contrôle qualité sur leur production de briques de structure destinées au secteur du bâtiment.

Avec une production de plus de 170 000 tonnes de produits par an, soit plus de 10 millions de pièces, c’est plus de 1000 produits à contrôler toutes les heures, pour en vérifier la conformité sur des critères qualité strictes aussi bien dimensionnels qu’esthétiques.

Un cahier des charges ambitieux qui a été confié à l’expertise d’APREX Solutions.

1/ Un dispositif d’automatisation de contrôle, conçu sur-mesure et livré clé en main sur la ligne de production

Depuis 2017, APREX solutions répond aux besoins d’inspection de la qualité des industriels. Son cœur de métier est le développement d’une suite logicielle en deux volets, AX IA et AX Vision, qui constitue la seule solution du marché capable de combiner dans un outil unique, ergonomique et simple d’usage, la possibilité de :

– créer et d’entraîner ses propres modèles d’intelligence artificielle aussi bien en méthode IA supervisée que IA non supervisée(3),

– paramétrer sur-mesure des applications d’analyse d’images et de mesures dimensionnelles 2D et 3D, telles que : Mesure dimensionnelle – Détection, localisation et classification de défauts ou d’anomalies – Guidage robot en vision 3D – Contrôle process,

– les déployer directement sur les lignes de production, en s’interfaçant avec automates et IHM,

– transmettre les données d’analyses et de traçabilité en se rendant compatibles avec les solutions de gestion MES, SCADA…

2/ Du cahier des charges à la mise en œuvre

Le dispositif en cours d’installation chez Wienerberger, permettra de gérer une cadence soutenue et de contrôler 3 briques par seconde, défilant en continu sur des convoyeurs placés en sortie de rectifieuse, à une vitesse de convoyage de 8 à 14 mètres/minutes.

– 6 caméras, sur chacune des 2 lignes de production, contrôleront simultanément et en temps réel, toutes les faces et réaliseront de multiples points de contrôles sur chacune des briques : mesures dimensionnelles, dans les 3 dimensions (contrôle de hauteurs de produits rectifiés au dixième de mm) ; planéité, équerrage, aspect de surface, colorimétrie, présence d’éventuels fissures ou coins cassés.

Il permettra, en outre, de contrôler 100% de la production qui se décline en une vingtaine de modèles de briques différents.

Pour cela, APREX Solutions a mis en œuvre plusieurs domaines d’expertise :

· La création de l’application qui consiste à :

– paramétrer des algorithmes paramétriques pour des fonctionnalités de mesure dimensionnelle des 3 dimensions de chacune des briques, avec le logiciel AX Vision,

– créer et entraîner un modèle d’intelligence artificielle en mode IA supervisée pour permettre la reconnaissance de défauts tels qu’un coin cassé ou une fissure.

Un fois le modèle d’IA entraîné, il saura distinguer chaque défaut, et sera à même de le détecter, le localiser et le classifier instantanément lors de son passage sous l’œil des caméras positionnées en ligne de production.

· L’ingénierie vision qui inclue l’étude de faisabilité, le prototypage et le dimensionnement du dispositif vision, ce qui nécessite la prise en compte :

– du cahier des charges client et de ses impératifs de contrôles

– du type adéquat de caméra, en fonction du rapport résolution/précision attendu

– du nombre de caméras nécessaires

– du type d’éclairage

– du positionnement du dispositif complet pour la meilleure option d’intégration à la ligne de production

– du système de fixation et de protection du dispositif, pour s’adapter à un environnement complexe : vibration, poussière, chaleur…

· L’installation et la mise en service sur site par les équipes d’APREX Solutions, en collaboration avec l’équipe d’Ingénierie Process de Wienerberger.

3/ L’automatisation du contrôle comme réponse à un triple enjeu

Au-delà de l’optimisation de la qualité des produits, automatiser le contrôle permet de répondre à d’autres objectifs.

Pour Wienerberger, le bénéfice est triple :

· Réduire la pénibilité du travail des opérateurs et les monter en compétence

« A ce jour, ce travail laborieux de tri sur les produits se fait en sortie de ligne de fabrication par des opérateurs. La majorité des contrôles est visuel. Il est réalisé dans un environnement de travail bruyant et poussiéreux et nécessite beaucoup de manutention manuelle. » précise Jérôme HARQUET – Directeur d’usine du site d’Achenheim.

Ainsi, automatiser ce contrôle participera à diminuer le risque de TMS dû à la manutention des produits, à réduire les fréquences d’expositions aux bruits et à supprimer la monotonie de l’activité.

« L’œil humain est très bon pour reconnaître, une fois détectée, une anomalie ou une situation anormale. Ce qui pose problème, c’est la détection à un rythme soutenu, et l’attention permanente que cela nécessite. A une cadence de contrôle de 1000 pièces/heure, cela laisse 2 à 3 secondes par contrôle. A cette vitesse, l’œil humain peine à reproduire un contrôle pertinent et objectif, qui plus est, 8 heures d’affilées et tous les jours. » commente Romain BAUDE – co-fondateur et CEO d’APREX Solutions.

· Diminuer le taux de casse en ciblant plus précisément les défauts et de fait, réduire l’impact environnemental (moins de casse = moins de CO2). Paramètre non négligeable au vu de la situation environnementale actuelle.

· Améliorer l’analyse des défauts, avoir une meilleure analyse des données. Les données collectées permettront d’analyser les chiffres de la production : pourcentage des défauts, période de production, événements signalés… et donc de projeter les points d’amélioration et les plans d’actions à mener pour gagner en productivité.

En somme, la valeur ajoutée d’un dispositif automatisé de contrôle par caméra est d’accompagner les responsables de la qualité dans la caractérisation des défauts, de rendre l’opération moins fastidieuse, de rendre plus objectives les déclarations de conformité ou de non-conformité de la production, et d’apporter au contrôle plus d’efficacité, de robustesse et de flexibilité.

« Notre ambition, grâce à la société APREX spécialisée dans la vision par caméra, est d’automatiser ce travail de tri et de dupliquer cette solution sur nos différents sites de production. » conclue Jérôme HARQUET.

4/ Le cercle vertueux de l’inspection automatisée de la production

Au-delà des facteurs de performance de la production et de sa qualité, l’optimisation des contrôles participe également à la réflexion sur les impacts environnementaux et sociétaux qui engagent aujourd’hui l’industrie mondiale.

« Les outils intelligents que nous proposons, permettent de remonter de l’information en temps réel à des outils de gestion et de pilotage, pour une maîtrise en temps réel des flux de production. » précise Romain BAUDE.

En effet, initié le plus en amont possible de la production, le contrôle, permet de réduire considérablement le taux de rebus de matières premières, et par incidence, la consommation d’énergie. L’équation est simple : moins de produits défectueux = moins de matières consommées et moins d’énergie nécessaire à les produire = une meilleure rentabilité pour l’industriel.

Par ailleurs, son automatisation facilite une inspection à 100% de la production. Contrairement au contrôle effectué sur un échantillon de la production, il permet un contrôle exhaustif et autorise une garantie qualité bien meilleure, d’où une plus grande satisfaction du client direct et par extension du consommateur final.

Un deal gagnant/gagnant !

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(1) Qu’est-ce que le GET Industrie ?

« Grand Est Transformation Industrie est un accélérateur régional de transformation, de business et d’innovation. C’est également un think tank en lien avec les parcours de transformation de la Région Grand Est. Mais aussi un dénicheur de talent embarquant tout l’écosystème d’offreurs de solutions. » Source : https://www.grandest-transformation.fr/industrie

(2) Remise du prix – L’article : https://aprex-solutions.com/fr/news/104-wienerberger-et-aprex-solutions-binocircme-laureacuteat-du-prix-grand-est-transformation-industrie

La remise des prix a eu lieu mardi soir sur BE 4.0 à Mulhouse. Jérôme HARQUET, Directeur d’usine du site d’Achenheim, Xavier BONMARCHAND, Ingénieur Process et Romain BAUDE, Président Co-Fondateur d’APREX solutions se sont vu remettre le prix par Jean-Michel DEVEZA, Délégué régional EDF Grand Est qui salue l’intelligence collective de l’innovation dans la région.

(3) Les différentes méthodes d’intelligence artificielle

L’intelligence artificielle en méthode supervisée permet, grâce à un apprentissage réalisé sur des échantillons non conformes, de classifier avec précision de multiples défauts.

A contrario, l’entraînement de l’intelligence artificielle en méthode non supervisée, est réalisé sur des échantillons conformes. Cette méthode permet uniquement de détecter des anomalies, c’est-à-dire, toutes différences par rapport aux échantillons de référence, mais sans possibilité de les caractériser.

En savoir plus : https://aprex-solutions.com/fr/technologies