La nouvelle plateforme d’inspection par IA d’Instrumental exploite les caméras de vision artificielle Teledyne FLIR.

La fabrication représente plus de la moitié du produit mondial brut (PMB) total et s’élève à 40 billions USD, mais 20 % de chaque dollar dépensé est gaspillé, selon l’entreprise d’optimisation de la fabrication, Instrumental. Cela représente un problème d’une valeur de 8 billions USD, soit 10 % du PMB. Fondée en 2015 par d’anciens ingénieurs d’Apple, Instrumental a développé une plateforme d’optimisation et d’inspection combinant un logiciel cloud, une inspection de vision industrielle, l’intelligence artificielle (IA) et des données de test électroniques visant à réduire les déchets en permettant aux ingénieurs non seulement de mettre fin aux problèmes à la fin de la ligne d’inspection, mais également de les corriger en amont.

Obtenez plus de vos données, gérez les usines à distance

Une enquête State of NPI (État du lancement de nouveaux produits) menée par Instrumental en 2021 auprès de 100 marques d’électronique a révélé que 76 % du temps d’interruption pour maintenance est consacré à des tâches qui sont facilement automatisables ou qui pourraient être accélérées avec de meilleures données. Le gaspillage des ressources en termes de temps d’interruption pour maintenance, entre autres, complique le suivi par les marques du rythme de l’innovation que le marché exige. Instrumental agit comme un multiplicateur d’ingénierie et répond aux lancements de nouveaux produits à distance en proposant une détection automatisée des défauts, une analyse des causes profondes, la création de rapports, une gestion sécurisée des données du produit et des outils de collaboration natifs, partout et à tout moment.

La plateforme d’optimisation de la fabrication d’Instrumental regroupe les images et les données de tests fonctionnels de toute la chaîne d’approvisionnement, en exploitant l’intelligence artificielle pour classer automatiquement les causes profondes potentielles. Cela permet aux clients d’Instrumental d’accélérer la résolution des problèmes, d’obtenir un rendement plus rapide et d’améliorer la qualité.

Pendant la production de masse, les opérateurs sur les lignes d’assemblage placent les produits dans les stations d’imagerie d’Instrumental, appuient sur un bouton et attendent quatre à cinq secondes pour obtenir un voyant vert ou rouge. Si les produits réussissent l’inspection, le voyant s’allume en vert et l’opérateur envoie le produit en aval de la chaîne pour un assemblage supplémentaire. Les opérateurs vérifient à nouveau le produit dans le système d’imagerie entre les étapes d’assemblage clés, fournissant ainsi aux clients des données d’image précieuses ainsi que des résultats réussite-échec pour le produit aux différentes étapes.

Le système propose également une interface de programmation d’application (API) pour les tests électroniques, les mesures et d’autres données pertinentes recueillies sur la ligne de fabrication. Ces informations sont immédiatement disponibles sur le logiciel cloud d’Instrumental, pour divers utilisateurs, tels que les ingénieurs de conception de produits, les ingénieurs qualité et pour permettre l’accès d’autres employés d’exploitation aux résultats des tests ainsi qu’aux données d’images.

« Un des objectifs majeurs d’Instrumental est de permettre aux utilisateurs de tirer le meilleur parti de leurs données, ce qui leur permet d’être agiles et de gérer les usines à distance », a déclaré Tobias Harrison-Noonan, directeur du développement et des solutions commerciaux chez Instrumental. « Cette capacité n’a jamais été plus importante qu’aujourd’hui, étant donné le grand changement qui s’est produit pendant la pandémie de la COVID-19, qui a empêché les ingénieurs de pénétrer dans leurs usines. »

Fonctionnement

Instrumental propose une station d’imagerie, sa mise en œuvre standard et type, ainsi que des options personnalisées pour le déploiement automatisé de la ligne de production. À l’intérieur de la station, une caméra couleur de vision artificielle de Teledyne FLIR, généralement équipée d’un capteur d’image CMOS à obturateur déroulant de 20 MP. Le système utilise les lentilles d’Edmund Optics et dispose de voyants industriels pour l’éclairage. Les clients ont le choix d’utiliser la station Instrumental comme une solution prête à l’emploi, avec une installation facile coordonnée par des équipes d’experts aux États-Unis et en Chine. De plus, les clients peuvent utiliser leur propre matériel s’ils le souhaitent.

Dans le paysage concurrentiel des caméras de vision artificielle, Instrumental a choisi les caméras Teledyne FLIR en raison de leur kit de développement logiciel (SDK, software development kit) Spinnaker. M. Harrison-Noonan commente : « D’après nos recherches, le Spinnaker SDK semblait extrêmement accessible et paraissait assez facile à intégrer, et nous avions raison. » De plus, il existe une large gamme de caméras dans la série Blackfly S de Teledyne FLIR, qui offre à nos clients la possibilité de changer de caméra avec un développement logiciel supplémentaire minimal. »

« Par exemple, » a-t-il poursuivi, « alors que nous déployons par défaut la caméra USB3 Blackfly S de 20 MP, l’équipe a récemment eu besoin d’une caméra Blackfly S avec un obturateur global pour réduire le flou de mouvement sur une application de convoyeur à bande en mouvement. Nous n’avons dû effectuer que très peu de modifications logicielles parce que la caméra appartient à la même gamme. »

Dans une situation semblable, l’équipe d’Instrumental a déployé une caméra monochrome avec des lumières infrarouges pour une application spécifique qui nécessitait de voir à travers un matériau transparent. Encore une fois, Instrumental a pu facilement utiliser un modèle Blackfly S différent.

Configuration intuitive, ROI rapide dans les 24 heures

Alors que la plateforme d’Instrumental est généralement utilisée dans les applications électroniques, la station peut accueillir de nombreux types de produits différents. La formation aux défauts est effectuée dans le cloud, et Instrumental atténue les problèmes de sécurité en guidant les nouveaux utilisateurs dans l’ensemble de ses mesures et protocoles étendus sur sa sécurité d’hébergement d’entreprise pour sa plateforme cloud gérée. Le processus de formation à l’apprentissage machine d’Instrumental nécessite moins d’images qu’une inspection d’apprentissage en profondeur ciblée. Ici, le logiciel analyse des téraoctets de données et établit des corrélations.

« La plateforme est intentionnellement conçue pour être généralisée. Nous ne proposons pas l’IA en tant que service lorsque l’équipe passe deux mois à concevoir un algorithme très spécifique », a déclaré M. Harrison-Noonan. « En général, nous n’avons besoin que de 30 images d’un produit, et l’IA commence automatiquement à identifier les nouveaux problèmes sans intervention de l’utilisateur, ce qui simplifie vraiment l’ensemble du processus pour un spécialiste qui connaît peu le domaine de la vision. »

L’inférence a lieu sur la périphérie, généralement sur un ordinateur Dell avec un GPU puissant, afin que le système puisse prendre des décisions plus rapides et fonctionner toujours en cas de panne d’Internet. Une fois que le système a 30 images en place, il peut commencer à analyser les données et mettre en évidence les anomalies pour l’opérateur, qui peut alors confirmer ou supprimer un problème mis en évidence.

De plus, plusieurs utilisateurs, partout dans le monde, peuvent accéder à un projet unique et fournir des données à la phase de formation, puis utiliser ce référentiel comme plateforme centrale de collaboration de données.

« Les ingénieurs de conception aux États-Unis utilisant la plateforme Instrumental pour l’analyse des défaillances, par exemple, partagent souvent les résultats et les actions directement avec les équipes de qualité et d’usine en Asie pour une communication mondiale accélérée », a déclaré M. Harrison-Noonan.

Résolution des défauts avec une précision micrométrique

Image : Modèle de caméra Blackfly S USB3

L’utilisation de la caméra Blackfly S de 20 MP permet à la station d’imagerie d’Instrumental de capturer des niveaux élevés de détails requis pour l’inspection de petits micro-assemblages électroniques où de très petites erreurs peuvent entraîner une défaillance. Pour les tâches, telles que l’inspection des téléphones portables, par exemple, Instrumental dimensionnera l’optique, définira la distance de travail en conséquence et calculera la résolution à partir de là.

« Instrumental utilise une calculatrice qui nous permet d’estimer le nombre de pixels nécessaires pour détecter un défaut », a déclaré M. Harrison-Noonan. « Normalement, nous pouvons dire 5 ou 6 pixels pour détecter un défaut, ce qui signifie des défauts d’une taille d’environ 150 à 200 µm dans le cas des appareils électroniques mobiles courants, ce que nous cherchons généralement à obtenir dans de telles applications. »

Teledyne FLIR propose six modèles différents de caméras Blackfly S avec des capteurs d’image globaux de réinitialisation à obturateur roulant de 20 MP. Ces modèles sont disponibles en USB3, GigE et des options de carte et offrent une efficacité quantique entre 65,39 % et 80 % et des fréquences d’images allant jusqu’à 18 FPS, avec des capteurs d’image entre 0,4 MP et 24,5 MP.

Nouveautés

Alors que le système Instrumental peut généralement utiliser une caméra couleur à spectre visible, l’entreprise a récemment développé de nouvelles sources de données, telles que les technologies infrarouges, et même les technologies de radiographie et d’imagerie 3D.

« Alors que les entreprises dans différents domaines deviennent plus conscientes ou plus ouvertes par rapport à l’adoption des technologies cloud, le système est en mesure de les aider à atteindre et à dépasser leurs indicateurs, même lors d’une pandémie », a déclaré M. Harrison-Noonan. « Teledyne FLIR propose un large portefeuille de caméras utilisées dans des applications disparates, donnant à notre système la flexibilité nécessaire pour gérer de nouvelles tâches. »

Il a ajouté : « Les principaux fabricants d’électronique du monde entier utilisent les caméras Teledyne FLIR pour maintenir la qualité et respecter les calendriers de production, même pendant la pandémie. L’exploitation du système Instrumental et de Teledyne FLIR est essentielle à notre capacité à nous adapter aux besoins des clients avec de nouvelles sources de données. »

En savoir plus sur Instrumental sur https://instrumental.com/about et les caméras de vision artificielle FLIR à l’adresse www.teledyneflir.com/machine-vision.