Dans l’horlogerie, comme dans tous les secteurs utilisant des microcomposants, les processus de production exigent un contrôle précis, rapide et répété des petites pièces afin d’éviter les rebuts et de garantir une extrême précision dans la fabrication des composants. Spécialiste de la microtechnique de pointe, la société suisse Petitpierre s’est donné pour mission de réaliser cet idéal à l’aide de la vision industrielle. Fondée en 1973, cette entreprise familiale propose des systèmes de mesure complexes destinés aux secteurs de l’horlogerie, de la bijouterie, du médical et du spatial. Elle développe également des équipements de haute précision pour l’assemblage automatisé de composants microtechniques de pointe ainsi que des outils horlogers haut de gamme.
Un système d’inspection et de nettoyage sans contact
Pour son client KIF Parechoc, l’un des fleurons de l’industrie horlogère suisse, Petitpierre a conçu un système d’inspection et de nettoyage sans contact qui lui a permis d’optimiser et d’automatiser ses processus. Ce système est adapté à un grand nombre de composants horlogers destinés aux mouvements des montres mécaniques, tels qu’antichocs, raquetterie, mobiles, visserie et barillets complets. Pour améliorer sensiblement la qualité des processus, il était indispensable d’optimiser la mesure de ces pièces mécaniques. « Nous voulions effectuer l’ensemble du processus de mesure en un seul clic et mettre en place un système capable de reconnaître automatiquement de multiples microcomposants et de transmettre directement les données à notre logiciel d’assurance qualité », explique Yoann Canon, directeur des opérations de KIF Parechoc. « La difficulté du projet résidait dans la réalisation d’une série de mesures très précises et très rapides dans des conditions de production exigeantes. Le logiciel de vision industrielle MVTec Halcon nous a permis de relever ce défi. »
De la salle blanche à la chaîne de production
Jusqu’ici, les opérations, y compris la métrologie par contact, étaient effectuées dans une salle blanche à l’aide de plusieurs systèmes. « Nous voulions transférer les mesures vers la chaîne de production afin de réduire la charge de travail et de garantir la continuité du processus. Nous souhaitions également accélérer sensiblement les contrôles par rapport aux méthodes classiques afin d’augmenter la productivité. Enfin, il fallait s'assurer de la précision de mesure requise dans un environnement de production mécanique difficile. Nous voulions par ailleurs minimiser l’intervention des collaborateurs dans le processus », poursuit Yoann Canon.
Ces multiples exigences imposaient la mise en place d’un système de mesure avancé. « La vision industrielle s’est rapidement révélée incontournable. Cette technologie permet d’automatiser l’ensemble du processus à moindres frais et offre une rapidité et une précision inégalées », explique Thomas Majoulet, responsable métrologie chez Petitpierre.
L’alliance optimale du nettoyage et de la mesure
La solution mise en place par Petitpierre combine ses produits Drop et Lumen auxquels elle associe un logiciel de vision industrielle. Drop est un dispositif de nettoyage et de séchage automatique de pièces de précision, qui garantit la répétabilité optimale de la qualité de nettoyage. Lumen est un appareil optique intelligent permettant de mesurer automatiquement les pièces micromécaniques avec précision. Spécialement conçu pour les environnements de production exigeants, il est compact, léger et facile à manipuler.
Le processus de nettoyage et de mesure des microcomposants s’effectue en plusieurs étapes : l’opérateur place tout d’abord les composants dans le bac du système Drop et lance le nettoyage de la première pièce. Une fois propre et sèche, celle-ci est transférée dans le système Lumen à l’aide d’un préhenseur à vide, qui a également été nettoyé et séché. Les cycles de nettoyage et de séchage peuvent être configurés librement : l’utilisateur a la possibilité de paramétrer la quantité de solvant, la durée du nettoyage et du séchage et le nombre de cycles. Dès qu’elle est placée dans lumen, la pièce est automatiquement détectée par le logiciel de vision industrielle intégré qui lance le processus de mesure proprement dit. Il suffit à l’opérateur de cliquer sur « Démarrer » pour procéder au relevé. Aucun ajustement manuel n'est nécessaire. La procédure de mesure peut ensuite être répétée avec d’autres composants. Lorsque toutes les pièces ont été mesurées, les résultats sont exportés vers le logiciel de contrôle qualité de KIF Parechoc et immédiatement disponibles pour les étapes suivantes du processus. La procédure peut ensuite être répétée avec de nouveaux composants.
Le système Lumen est composé d’un objectif télécentrique doté d’un éclairage, d’un posage en V facilitant le positionnement des pièces et de deux prismes qui réfléchissent l’image sur un capteur optique télécentrique. Il est également équipé d’un chargeur motorisé qui protège la zone de mesure de l’huile et de la poussière ainsi que d’une Led indiquant le bon fonctionnement de l’appareil. Tous les composants sont contrôlés par un circuit imprimé électronique.
Des mesures de haute précision grâce aux technologies de matching
Le logiciel de vision industrielle MVTec Halcon est intégré au système. « Nous avons opté pour Halcon parce qu’il offre toutes les spécifications nécessaires à notre application. De plus, ses fonctionnalités sont très robustes et souvent plus avancées que les technologies concurrentes », indique Thomas Majoulet. Grâce à la technologie de matching 2D, les micropièces sont identifiées et localisées avec exactitude. Elles peuvent donc être parfaitement saisies par le préhenseur et mesurées avec une précision submicronique. Le logiciel reconnaît même les plus petits contours et les inspecte avec une grande fiabilité. Il mesure et contrôle les diamètres, les longueurs, la concentricité, les rayons et les angles avec une précision subpixellaire. MVTec Halcon facilite par ailleurs le calibrage de la caméra du système lumen.
Une représentation précise des optiques télécentriques
MVTec Halcon a également l’avantage de répondre avec précision aux exigences spécifiques de l’optique télécentrique utilisée dans le système lumen de Petitpierre. La pièce étant mesurée à 360 degrés, il n’y a pas de distorsion de la perspective qui nécessiterait une correction ultérieure coûteuse. Ce dispositif garantit ainsi des mesures de très haute précision.
Des objectifs atteints avec une rapidité et une précision accrues
« MVTec Halcon est le logiciel de vision industrielle idéal pour relever nos défis. En plus d’offrir la précision et la rapidité de détection requises, il garantit un processus de contrôle sans contact de bout en bout. Les composants fragiles et délicats de la montre sont ainsi mieux protégés contre les micropolluants. Notre processus de mesure est désormais entièrement automatisé, y compris le nettoyage, le séchage et le transfert des pièces dans Lumen. Cela garantit la reproductibilité des opérations et réduit au maximum les interventions humaines. Comme nous pouvons désormais lancer le processus d’inspection d’un simple clic, nous avons gagné en rapidité, et donc atteint notre objectif. Ainsi, KIF Parechoc peut réduire ses coûts et améliorer sensiblement sa productivité », conclut Thomas Majoulet.
