Etude Comparative des caméras intelligentes actuelles

Licence professionnelle gestion de production option vision industrielle
Thomas Picard
Sara Chari
Année : 2010/2011
Etude Comparative des caméras intelligentes actuelles
15 décembre 2010
Sommaire
Introduction………………………………………………………………….3
1) Description des caméras intelligentes…………………….............4
2) Avantages et inconvénients des caméras intelligentes……........5
2-1) Avantages …...............................................................................5
2-2) Inconvénients..............................................................................6
2-3) Comparaison entre une caméra intelligente et une caméra
standard................................................................................................6
3) Architecture des caméras intelligentes…………………….........…..7
4) Exemples d’applications…………………………………….........…..7
5) Comparaison de trois caméras intelligentes……………...........….10
Conclusion ………………………………………………………………..12
Glossaire…………………………………………………………………..13
Bibliographie………………………………………………………………14
Résumé…………………………………………………………………..15
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Introduction :
Grâce aux progrès de la technologie, il est possible aujourd’hui de concevoir des
caméras qui intègrent des capacités de traitement temps réel de façon à fournir non
seulement la vidéo, mais aussi les informations pertinentes de la scène. Les caméras
intelligentes qui sont le sujet de ce projet bibliographique en sont un exemple
concret.
Ce travail sera relatif à la comparaison de différentes caméras intelligentes, qui sont
utilisées dans le domaine industriel. Pour cela la première partie sera consacrée à la
description de ces caméras.la deuxième aux avantages et inconvénients qu’elles
représentent par rapport aux caméras standard. La troisième portera sur
l’architecture de celles-ci. Dans La quatrième partie, nous allons voir quelques
exemples d’application qui peuvent être faite à l’aide d’une caméra intelligente. La
cinquième et dernière partie sera une comparaison entre trois caméras intelligentes.
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1) Description des caméras intelligentes :
Les caméras intelligentes sont des caméras dans lesquelles est ajoutée une
électronique permettant d'acquérir et de stocker des images mais aussi de traiter de
l'information et de communiquer avec les systèmes tel que : les réseaux, les
automates et les opérateurs.
Ce qui les différencie des caméras standards, c’est qu’elles sont équipées d'un
processeur de calcul qui retourne directement les résultats de son analyse aux
utilisateurs. Alors que les caméras classiques doivent transmettre les images vers un
PC ou autre système de calcul (comme par exemple Giga Ethernet, Camera Link,
USB, analogique) qui ensuite analyse l'image, puis envoie le résultat de son analyse,
la caméra intelligente réalise toutes ces opérations en son sein. Leur mise en œuvre
s'effectue par le développement d'un programme d'application ou par simple
configuration pour les automaticiens.
Structure d’une caméra intelligente
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Schéma de fonctionnement d'une caméra intelligente.
2) Avantages et inconvénients des caméras intelligentes :
2-1) Les avantages:
Les avantages des caméras intelligentes comprennent :
 Simplicité
Les outils logiciels disponibles avec des caméras intelligentes sont de la variété de
pointer-cliquer et sont plus faciles à utiliser que celles disponibles sur PC. Les algorithmes
sont prédéfinis et n'ont pas besoin d'être mis au point, rendant ainsi la caméra intelligente
plus rapide à installer et à utiliser.

Intégrations
Compte tenu de leurs formes compactes, les smart caméras sont plus faciles à intégrer
dans l’environnement de fabrication.
 Fiabilité
Avec moins de composants mobiles (ventilateurs, disques durs) et des températures plus
basses, les caméras intelligentes sont plus fiables que les PC.
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2-2) Inconvénients:
Les inconvénients peuvent inclure les éléments suivants :
• Malgré la croissance de popularité et de progrès technique, les smart caméras ne sont
pas encore une solution développée, sauf dans les applications de vision où les caméras
intelligentes ont une présence significative et bien établie.
• Par rapport à une smart caméra, il peut être plus facile et plus rapide de démarrer une
solution axée sur la caméra conventionnelle, car les caméras connectées à un
ordinateur sont des composants « standards », faciles à trouver et à maintenir.
• Une caméra classique reliée via un ordinateur offre plus de souplesse que des smart
caméras (cela dépend de l’utilisation de celle-ci).
2-3) Comparaison entre une caméra intelligente et une caméra standard:
Applications
Contrôle de surface
Contrôle de volume
Facilité de mise en place
d'un système de vison
coût
Fiabilité
Calcul
Encombrement
Smart caméra
+
-
caméra standard
+
+
+
+et+
+
+
+
+
-
Interprétation:

En ce qui concerne le contrôle de forme, les caméra intelligentes sont plus
adaptées au contrôle de surface qu'au contrôle de volume qui peut être fait
moyennant une caméra standard, car cela demande un calcul assez développé qui
ne peut être fait que par ordinateur.

Vue la taille d'une caméra intelligente, il est plus facile de mettre en place un
système de vision avec celle-ci, car il suffit de l'alimenter et de la relier au réseau
contrairement à la caméra standard qui a toujours besoin de la présence d'un
ordinateur.

Le cout est relatif au besoin, car il est plus adapté de choisir la solution caméra
intelligente quand on n'a pas de dispositif de vision et quand celui-ci ne demande
pas un grand nombre de caméra. Par contre il est plus intéressant d'opter pour la
caméra standard quand le besoin demande un grand nombre de caméra.

Du coté calcul, La caméra standard est plus performante et plus élaborer qu’une
caméra intelligente, grâce aux cartes d’acquisition.

En utilisant des caméras intelligentes on gagne plus en terme d'espace, par rapport
à une caméra standard qui occupe plus de place vus la présence du PC.
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3) Architecture des caméras intelligentes :
3-1) Capteur CCD
Dans les caméras intelligentes, se trouve un capteur d'images CCD (Charge Coupled Device)
qui convertit les photons en électrons. Lorsque le capteur d'image reçoit les photons, il
accumule des électrons. Il s'agit d'intégration de la charge. Le capteur transfère cette charge
globale aux registres de lecture, qui la transforme en tensions. Après le transfert et la
conversion, les tensions sont amplifiées pour devenir la sortie analogique de la caméra.
3-2) Conversion analogique numérique
La sortie analogique du capteur est convertie en une sortie numérique pour un traitement
ultérieur. Les données numériques sont ensuite transmises pour le traitement et l’analyse.
3-3) Traitement d’image
Le traitement d'image est effectué par le programme embarqué dans la caméra.
4) Exemples d’applications
Les domaines d'application des caméras intelligentes sont très diversifiés, elles peuvent
être utilisées dans l’industrie automobile, l’industrie électrotechnique, semi-conducteurs
l’agro-alimentaire, emballage, pharmacie, construction de machines et industrie graphique.
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Caméras
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gentes
VS721A VS722A VS723A
VS723-S
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5) Comparaison entre les caméras
NI1764 :
La caméra intelligente NI 1764 dotée d’un processeur Power Pc de
533Mhz et d’un coprocesseur DPS 720Mhz est une cible en temps
réel destinée à la vision industrielle .C’est une caméra
programmable avec le logiciel NI labview qui permet de développer
et de personnaliser les applications de vision et configurable avec
NI vision builder for automated inspection destiné à créer des
applications complètes d’inspection visuelle.
Matrox iris GT 300 M :
La caméra intelligente Matrox Iris GT est une
caméra CCD monochrome et couleur.
Dotée de connexions Ethernet, USB, RS232 et
GPIO, celle-ci peut être connecté aux automates
et systèmes de l’entreprise.
La Matrox Iris GT est une caméra programmable,
préinstallée pour travailler avec Windows.
La DALSA BOA :
La BOA est une caméra intelligente de très
petite taille (9,84 centimètres), elle est
configurable via des outils de contrôle
préinstallés.
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Le tableau de différentes Caméra intelligentes
Spécificités techniques
Processeur
RAM du systéme
Mémoire de stockages
Nombre de ports Ethernet
Taille de l'image
température de fonctionnement
Interfaces de la caméra
Monture
Largeur
hauteur
Longueur
taille des pixels
nombres d'image par seconde
Taille du capteur
temps d'exposition
NI 1764
Power pc 533MHZ,720 TI DSP
128 Mo
128 Mo
2
1280*1024
DE 0 à 45°C
intégrés
C
5,06cm
11,77cm
8,58cm
Non définie
Non définie
1/2 de pouce
Non définie
DALSA BOA
Non définie
256 Mo
256 Mo
2
640*480
0 à50°C
integrés
C
4,4cm
4,4cm
9,84cm
7,4µm*7,4µm
60
1/3 de pouce
22µs à 1s
Matrox Iris GT 300
1.6 GHZ atom
512 Mo
1Go
1
640*480
0 à 50 °C
integrés
C
5,23cm
10,9cm
7cm
7,4µm*7,4µm
110
1/3 de pouce
34µs à 1,19s
Les processeurs :
Comparé au processeur de la NI 1764 à celui de la Matrox Iris GT300 offre des
caractéristiques intéressantes du fait de sa faible consommation à l’instar d’un DSP, car
les processeurs Z5xxx de 0,8 GHZ à 2GHZ représentent le haut de gamme de l’ultra
basse consommation de (0,65W à moins de 2,4W et ils sont ultra compact (25mm²).
La RAM :
Les différences qu’ils existent entre la RAM de la NI 1764 et la Matrox Iris GT300.C’est que la
Matrox Iris GT300 à une capacité plus importante donc elle va traiter les informations plus
rapidement que la NI 1764.
Taille de l’image et taille du capteur :
Vue la taille du capteur de chacune des caméras intelligentes on remarque que la NI 1674
a une plus grande taille d’image (1280*1024) comparée à la DALSA BOA et la Matrox Iris
GT300 (640*480), car la première possède un capteur de1/2 de pouce, tandis que les
autres en ont un de 1/3 de pouce.
Shutter et nombres d’images par secondes :
Le temps d’exposition de la DALSA BOA est de 22µs à1s, tandis que la Matrox Iris GT300
à un temps d’exposition de 34µs à1.19s, ce qui explique le nombre d’images par
secondes capter par chacune (60 images par secondes pour la DALSA BOA et de 100
images par secondes pour la Matrox Iris GT300.
Exemple de calcul du temps d’acquisition:
60 images /secondes -> temps d’acquisition=1/60 16ms.
On obtient un temps d’acquisition de 16ms pour la DALSA BOA.
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Conclusion
Nous avons vu dans ce projet que grâce aux caméras intelligentes, on peut effectuer des
traitements en temps réel, nous avons pu voir également les différents types de caméra à
savoir les programmables et configurables qui offrent la possibilité d’effectuer plusieurs
types de contrôle dans le domaine de la vision industrielle.
Et en établissant une comparaison entre celles-ci et les caméras standard, nous avons
pu voir les points positifs et négatifs que représente chacune d’elles et les critères sur
lesquels on peut s’appuyer pour faire le choix.
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Glossaire
ASIP : Application Specific Information Processing, il est constitué d’un ou plusieurs
microprocesseurs associé à une mémoire (ram ou flash), dédié au traitement d’image.
Processeur : c’est l’organe qui accomplit le traitement des informations.
RAM du système : C’est la mémoire volatile qui permet de stocker des informations.
Nombre de ports Ethernet : C’est le nombre de port pour relier la caméra au réseau.
Monture de l’objectif C ou CS: c’est la distance entre le capteur et le point d’appui de
l’objectif .Pour la monture C elle est de 17.5mm et pour la monture CS 12.5mm.
Traitement en temps réel :
Un système temps réel est une association logiciel/matériel où le logiciel permet, entre
autre, une gestion adéquate des ressources matérielles en vue de remplir certaines
tâches ou fonctions dans des limites temporelles bien précises. Ce qui signifie que dans le
cas d'une information arrivant de façon régulière (sous forme d'une interruption périodique
du système), les temps d'acquisition et de traitement doivent rester inférieurs à la période
de rafraîchissement de cette information.
Le DSP comme son nom l'indique est un processeur de signaux numériques, il se situe
dans la famille des microprocesseurs. L'avantage du DSP permet d'avoir des fonctions
spéciales qui permettent d'avoir un traitement de signal de très bonne qualité. La
différence entre les DSPs et les microprocesseurs classique, c’est que dans ces derniers
l’utilisation de la mémoire Cache et la prédiction des branchements sont effectuées par
des circuits logiques, et peuvent changer d’un programme à l’autre. Ceci rend impossible
la prédiction du temps d’exécution d’un programme, ce qui est primordial pour une
application en temps réel.
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Bibliographie
Les caméras :
http://sine.ni.com/nips/cds/print/p/lang/fr/nid/205959
http://www.parameter.se/products/pgfiles/9ea53299-5094-48be-a959-dafa900ee3ad.pdf
http://www.uniforcesales.com/docs/matrox/matrox_iris_gt_mil.pdf
Cours «les fondamentaux de la vision industrielle» de Monsieur Jean Caron.
Site général sur les caméras intelligentes (schémas, ainsi que les définitions).
http://visionindustrielle.ch/questions_generales_concernant_la_vision_industrielle/ca
mera_intelligente_quest-ce_.html
www.springer.com/cda/content/document/.../9781441909527-c1.pdf?...
Traduction de :
http://www.scribd.com/doc/15844869/Smart-Cameras-and-EmbeddedSystemsReport-by-rajat
http://www.i2s-vision.fr/selecteur.asp?cat=8&sX_Menu_selectedID=leftV_CA8
http://uuu.enseirb.fr/~kadionik/embedded/linux_realtime/linux_realtime2.html
http://www.oodoc.com/44806-dsp-processeur-signaux-numeriques.php
http://shosseini.chez-alice.fr/Doc_cours/DSP/coursdspTDI.p
http://fr.wikipedia.org/wiki/Cam%C3%A9ra_intelligente
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Résumé
Notre sujet traite sur les descriptions des caméras intelligentes
Et également sur les Avantages et inconvénients de celles-ci.
C’est à dire en termes de coût, simplicité, Intégrations et de fiabilité et
comparaison avec les caméras standard.
Mais aussi en termes d’architecture : capteur CCD, conversion analogique en
numérique, traitement d’image.
Puis le sujet en lui mêmes est une comparaison de trois caméras intelligentes
grâce à un tableau qui comporte les caractéristiques techniques.
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