APREX Solutions aborde la vision industrielle basée sur l'IA : comment intégrer l'analyse d'images et la robotique dans l'automatisation industrielle

Les cofondateurs d'APREX Solutions, Romain Baude, PDG, et Mikaël Desecures, directeur technique, évoquent l'utilisation de la vision industrielle basée sur l'IA pour automatiser le contrôle qualité, et expliquent comment l'intégrateur relève certains des défis les plus complexes du secteur industriel.

APREX Solutions est spécialisée dans le développement de logiciels et de systèmes de vision destinés à améliorer le contrôle qualité, les processus de production et les opérations de maintenance en milieu industriel. La gamme de solutions de l'entreprise – comprenant AX Vision, AI IA et AX R&D – est conçue pour prendre en charge l'inspection automatisée, en s'appuyant sur une combinaison d'algorithmes paramétriques et d'intelligence artificielle pour une analyse d'image avancée.

Cette technologie permet le contrôle des aspects, la colorimétrie, l'analyse granulométrique, le tri de pièces et le guidage de robots en 3D pour des tâches telles que la palettisation, le bin picking et les opérations de pick-and-place. « Nous fournissons aux fabricants des outils pour améliorer l'efficacité en matière de mesure dimensionnelle, de détection et de classification des défauts, d'identification des anomalies et de traçabilité », a déclaré Romain Baude, PDG et cofondateur d'APREX Solutions.

Les solutions d'intégration et les applications d'APREX

Intégrant des composants d'imagerie issus de multiples modalités de détection, notamment des caméras 2D, 3D, infrarouges, hyperspectrales et thermiques, les systèmes de l'entreprise sont conçus pour des environnements statiques et dynamiques ; ils permettent d'effectuer des inspections à grande vitesse et de s'interfacer avec les IHM de production, les automates programmables (PLC) et les réseaux IoT.

« Notre technologie est le fruit de plus d’une décennie de R&D, notamment dans le domaine de la fusion nucléaire et du développement de systèmes de vision », a déclaré Mikaël Desecures, directeur technique et cofondateur d’APREX Solutions. Cela leur permet de déployer des solutions adaptées aux besoins spécifiques de chaque secteur, garantissant une intégration transparente dans les flux de production.

Avec des applications couvrant la métallurgie, l’ingénierie mécanique, le tréfilage, le textile, les plastiques, la verrerie, l’agroalimentaire, les cosmétiques, les produits de luxe, la logistique et les laboratoires de recherche, les installations d’APREX Solutions sont présentes en Europe (en France, en Roumanie et en République tchèque), ainsi qu’en Inde et aux États-Unis.

Étude de cas : relever les défis complexes liés à la manutention du combustible nucléaire grâce à l'imagerie basée sur l'IA

EDF Energy, premier producteur d'énergie en France, doit répondre à des exigences strictes en matière de sécurité et de précision lors de la manipulation des assemblages de combustible nucléaire. Afin de faciliter le rechargement sûr et efficace des réacteurs nucléaires, APREX Solutions a développé ARREA, une application d'imagerie basée sur l'intelligence artificielle conçue pour rationaliser ce processus, tout en garantissant les plus hauts niveaux de précision et de traçabilité.

Au cœur des réacteurs nucléaires d'EDF se trouvent 193 assemblages combustibles, chacun équipé de grappes de contrôle qui régulent la puissance du réacteur. Tous les 18 mois, ces assemblages doivent être partiellement déchargés, transférés et rechargés dans un ordre précisément défini. Cela garantit le bon fonctionnement du cœur du réacteur et le respect des normes de sécurité.

« Le cœur d’un réacteur nucléaire est constitué de 193 assemblages combustibles équipés de grappes permettant de contrôler la puissance du réacteur », explique M. Desecures. « Ces assemblages sont régulièrement déchargés et rechargés. Pour ce faire, ils doivent être transférés entre le bâtiment du réacteur et la piscine de désactivation, de sorte qu’un tiers d’entre eux puisse être remplacé tous les 18 mois. Lors du rechargement du réacteur, les 193 assemblages doivent être positionnés dans un ordre défini, puis leur emplacement final dans le cœur doit être identifié afin de vérifier leur positionnement et de s’assurer qu’ils sont conformes aux exigences de sécurité. »

Ce processus de maintenance très exigeant pose des défis importants aux exploitants de réacteurs nucléaires, notamment :

• Identification et positionnement : les opérateurs doivent identifier avec précision le type et l'emplacement de chaque assemblage.
• Conditions extrêmes : l'environnement du cœur du réacteur se caractérise par une forte turbulence, une chaleur intense, des mouvements d'eau et des rayonnements, qui faussent les données d'imagerie.
• Précision dimensionnelle : les assemblages mesurent 3,5 m de haut et 21,4 cm de côté, et les erreurs de positionnement doivent rester inférieures à 7 mm sur l'ensemble des 15 assemblages.
• Temps et erreur humaine : les tâches actuelles de cartographie manuelle peuvent prendre jusqu'à huit heures aux opérateurs, ce qui introduit une part de subjectivité dans la vérification des assemblages.

Pour surmonter ces difficultés, EDF avait besoin d’une solution avancée d’imagerie et d’intelligence artificielle capable de fonctionner en temps réel, tout en conservant sa précision dans les conditions extrêmes du milieu nucléaire. Afin de répondre à ces besoins, APREX Solutions a développé ARREA, une application basée sur la vision qui intègre la technologie de reconnaissance optique de caractères (OCR) à l’intelligence artificielle, permettant ainsi à EDF de valider rapidement et de manière fiable la cartographie complète de l’assemblage du cœur nucléaire.

« Il existe aujourd’hui sur le marché un certain nombre de systèmes OCR capables de lire des caractères gravés dans le métal », a déclaré M. Baude. « Pour que ces systèmes OCR soient efficaces et fiables en lecture, les images doivent être prétraitées afin de révéler autant que possible les caractères à déchiffrer. Les algorithmes de traitement d’image peuvent prendre beaucoup de temps et ne permettent pas nécessairement un rendu en temps réel, et les images provenant du cœur du réacteur sont extrêmement bruitées et nécessiteraient des algorithmes de réduction de bruit adaptatifs très puissants. »

« Notre approche s’est appuyée sur l’intelligence artificielle, en utilisant des réseaux neuronaux dotés d’une grande capacité de généralisation. Cela nous a permis de détecter des chiffres et des lettres, quels que soient le type de grappe, l’orientation, l’inclinaison, le taux d’usure et le flux thermique », a déclaré M. Desecures.

« À l’heure actuelle, la cartographie à la fin du rechargement peut prendre 8 heures aux opérateurs. ARREA intervient donc en lisant les caractères, quels que soient le type de grappe et l’intensité des flux thermiques et neutroniques, de sorte que l’identifiant de la grappe puisse être déchiffré en quelques secondes. »

Par ailleurs, ARREA effectue également des mesures inter-assemblages en temps réel. Alors que ces mesures sont généralement réalisées a posteriori, ARREA utilise « une intelligence artificielle entraînée à localiser les différents points de fixation stratégiques, ce qui permet d’évaluer l’espacement entre les différents assemblages avec une précision millimétrique », explique M. Desecures. En regroupant en une seule tâche la lecture des noms des grappes et la mesure inter-assemblages, la durée totale du processus est réduite de moitié.

ARREA répond à des exigences strictes en matière de sûreté nucléaire en enregistrant automatiquement des fichiers de traçabilité qui indiquent la position de chaque grappe du plan du cœur et l'espacement entre les assemblages à la fin de chaque opération de rechargement. « Le logiciel a été bien accueilli par les opérateurs sur site, et les gains de temps associés ont été reconnus par tous », a déclaré M. Baude, des tests de mesure inter-assemblages – ainsi que des tests supplémentaires – étant déjà en cours.

Mais le projet est en cours. « Une fois qu'il aura atteint sa pleine maturité », a déclaré M. Baude, « il devra être validé par l'autorité de sûreté nucléaire pour devenir un outil officiel pouvant être déployé dans tout le pays. »

Gérer des attentes élevées

Pour répondre aux attentes élevées des clients, il est nécessaire de bien comprendre à la fois les capacités de la technologie et les besoins du client. Dans le domaine de l'analyse d'images par IA, il existe plusieurs méthodes, chacune présentant des avantages et des limites qui lui sont propres.

« En matière d’analyse d’images par IA, plusieurs méthodes sont possibles », explique M. Desecures. « Chacune présente des avantages et des inconvénients. L’IA supervisée permet par exemple de localiser, classer et détecter des défauts, mais nécessite un apprentissage sur un nombre relativement important de pièces conformes et non conformes. L’IA non supervisée, quant à elle, peut être entraînée plus rapidement, avec beaucoup moins d’images et uniquement des pièces conformes. Cependant, cette méthode ne permet pas de classer les anomalies qu’elle signale. »

« Les clients à la recherche de solutions innovantes se tournent souvent vers l’IA, sans avoir conscience de cette différence fondamentale, qui influe sur les délais, le budget et le degré de précision de la détection. Beaucoup souhaitent même que l’IA effectue de la colorimétrie ou des mesures, alors qu’elle n’est pas conçue pour cela. »

« En conséquence, ils ont du mal à évaluer les solutions proposées par les fournisseurs, ils ne comprennent pas la valeur ajoutée et risquent de choisir le moins-disant plutôt que le meilleur, au détriment de l’efficacité de leur projet. »

« Pour pallier cela, la suite logicielle AX intègre toutes les méthodes d'analyse d'images : les méthodes paramétriques traditionnelles, mais aussi l'IA de dernière génération, constamment mise à jour pour rester à la pointe de la technologie. Nous sommes ainsi en mesure de couvrir un large éventail d'applications et de choisir la technologie la mieux adaptée aux besoins du client. »

« De plus, nous adoptons une approche pragmatique et objective avec nos clients, tant sur le plan technique que sur celui des algorithmes. Nous formulons nos recommandations de la manière la plus claire possible et mettons l'accent sur le rapport entre les performances et les avantages pour le client », a déclaré M. Baude.

Gérer les longs délais de livraison

Les longs délais de livraison imposés par les fournisseurs de matériel constituent un problème auquel sont confrontés de nombreux acteurs du secteur industriel, et peuvent ajouter une pression et une charge supplémentaires à la mise en œuvre et à la livraison des projets. « Nous devons jongler entre les problèmes d’approvisionnement, tels que les stocks limités, le manque de composants et divers autres soucis, et les exigences de livraison de nos clients », a déclaré M. Baude. « Cela nécessite un travail considérable de planification interne et de gestion des stocks. »

Secteurs clés de croissance pour la vision industrielle

« De plus en plus de secteurs se tournent vers la vision industrielle », a déclaré M. Baude. « Il s'agit notamment de secteurs stratégiques tels que l'automobile, l'électronique, l'agroalimentaire et la santé, mais aussi, plus généralement, l'ensemble de l'industrie manufacturière. »

Selon Baude, les principales raisons de cette situation sont les suivantes :

• Des exigences de qualité de plus en plus strictes sur le marché, ce qui implique une objectivité et une fiabilité accrues lors de la phase de contrôle
• Réduire au minimum l'impact environnemental, en diminuant la consommation de matières premières et en anticipant le contrôle qualité en amont de la chaîne de production
• Automatisation face aux défis liés au recrutement

Qu'est-ce qui distingue APREX Solutions de ses concurrents ?

La capacité à développer, déployer et combiner diverses technologies algorithmiques – telles que l'IA paramétrique, l'IA supervisée et l'IA non supervisée – et diverses technologies de capteurs – telles que les capteurs 2D, 3D, matriciels, linéaires, infrarouges et hyperspectraux – permet à APREX de se démarquer de ses concurrents par son offre de services.

« De l'étude des spécifications à l'intégration sur la chaîne de production, en passant par les études de faisabilité, le paramétrage d'applications dédiées, le dimensionnement spécifique des logiciels et du matériel, le prototypage, la mise en service, la maintenance en conditions d'exploitation et même la formation », a déclaré M. Baude, « APREX est en mesure d'accompagner les projets de A à Z. »

L'entreprise compte également parmi ses compétences la fourniture de « réponses sur mesure à des problématiques multisectorielles, la communication avec les IHM de production, les automates programmables et les objets connectés, ainsi que l'interfaçage avec des environnements ultra-complexes tels que le nucléaire ».

« Notre approche très pragmatique [nous permet] d’aborder les projets de manière pratique et efficace », a déclaré M. Baude, « tandis que notre approche humaine [nous permet] d’offrir à nos clients une compréhension approfondie de leurs objectifs et des avantages qu’ils recherchent. Nous sommes l’un des rares acteurs du secteur de la vision, du moins en France, à proposer tous ces domaines d’expertise dans une offre complète logicielle / matérielle / de services. »

« Notre technologie est le fruit de plus de 15 ans de R&D dans le domaine de la fusion nucléaire et du développement de systèmes de vision », a déclaré M. Desecures, « Nous pouvons intervenir sur un large éventail de projets de vision, notamment la mesure (dimensionnelle, colorimétrique, granulométrique), la détection d’anomalies, la détection de défauts, la classification-localisation, le code d’aspect de surface et la lecture de caractères, avec des processus continus ou non continus, même dans des environnements très complexes tels que le projet ARREA à la centrale EDF. »

Comment trouver de nouvelles opportunités commerciales en tant qu'intégrateur

En tant qu'intégrateur, il peut être difficile de convaincre des clients potentiels de votre valeur ajoutée sur un projet, plutôt que de les inciter à réaliser eux-mêmes la tâche. Du point de vue d'APREX, la clé pour surmonter cet obstacle consiste à s'ancrer dans le secteur, à cerner les défis courants auxquels les clients sont confrontés dans leurs projets et à se forger une réputation de spécialiste capable de les résoudre.

« Nos équipes commerciales et techniques sont très proches du terrain », explique M. Baude. « Elles sont constamment à l’affût, rencontrant des clients potentiels pour discuter de leurs besoins en matière d’optimisation du contrôle qualité ou de suivi de la production. Nous allons également à leur rencontre lors de nombreux salons professionnels, journées technologiques et réunions de réseaux ou de pôles de compétitivité. Nous venons par exemple de nous rendre au SEPEM Nord à Douai, en France, et le prochain rendez-vous est Global Industrie à Lyon. »

« Pour nous, les salons professionnels sont l’occasion de rencontrer des clients potentiels et de présenter notre technologie et notre expertise en direct. Les discussions avec les développeurs de projets s’engagent naturellement autour de nos démonstrations », a déclaré M. Baude. « C’est aussi parfois l’occasion d’intervenir en tant qu’orateur pour présenter un cas d’utilisation ou donner une conférence sur l’IA appliquée au contrôle qualité ou au guidage de robots, par exemple. »

« Aujourd’hui, nous jouissons d’une bonne réputation grâce à notre technologie, notre capacité opérationnelle et la satisfaction de nos clients », a déclaré M. Baude. « En conséquence, notre réputation ne cesse de grandir. »