Piloter et visualiser en trois dimensions – SafetyEYE, le premier système de caméras de sécurité ouvre de nouvelles perspectives de « safety » (sûreté) & « security » (sécurité)

Le SafetyEYE est en l’occurrence bien plus qu’un simple capteur : il est à la base d’une technologie pour la détection en toute sécurité d’objets se trouvant dans un espace en trois dimensions. « Nous sommes ainsi en mesure de présenter à nouveau une innovation qui aide les utilisateurs à augmenter leur productivité et à réduire leurs coûts », explique Renate Pilz, PDG du groupe Pilz, pour résumer les avantages du système de caméras de sécurité.

Le système de caméras de sécurité est adapté aux secteurs d’activités les plus variés. Des sites de production aux entrepôts de stockage et aux parkings automatisés, en passant par les industries pneumatique et d’emballage.

Les solutions de sécurité actuelles sont limitées
Ces limites apparaissent clairement comme dans le cas d’un îlot robotisé, composé d’un ou de plusieurs robots et sécurisé par des protections mobiles.
En général, des dispositifs de protection supplémentaires sont nécessaires, comme par exemple des barrières immatérielles ou des scanners lasers associés aux commutateurs utilisés sur les robots. Ces dispositifs reconnaissent si des personnes pénètrent ou sont présentes dans la zone dangereuse.

Les solutions de sécurité actuelles comportent en elles des problèmes évidents. Les dispositifs de protection optoélectroniques ne permettent pas de surveiller des volumes, mais au mieux tranches de niveaux. En outre, l’absence de visibilité dégagée entraîne la nécessité de sécuriser la station de travail à l’aide de tapis de sécurité supplémentaires. Ainsi, la surveillance sans faille du rayon d’action d’un robot est soit impossible, soit uniquement envisageable avec des réalisations techniques complexes. De plus, les dispositifs de protection traditionnels déclenchent, en cas de danger, l'arrêt immédiat du robot. Le robot doit alors être amené, pour son réarmement, exactement à la même position que celle précédant l'arrêt. Cela demande du temps et se répercute également sur les étapes suivantes de la ligne de production. Enfin, le grand nombre de composants différents et leur raccordement complexe rend la sécurisation d’une station de travail non seulement coûteuse, mais entrave également sa disponibilité.

La mise en commun du savoir-faire pour une solution innovante
A la vue de ce constat, Pilz a entamé l'élaboration d’un nouveau concept pour la surveillance d’espaces de protection et a développé l’idée d’un système de caméras de sécurité. Mais au sein de DaimlerChrysler à Sindelfingen également, l’idée de nouvelles stratégies de surveillance a fait son chemin dans le service Développement de procédés et techniques d’automatismes et de commande. L’idée était d’utiliser des caméras de telle manière que l’espace de protection à surveiller puisse être représenté en trois dimensions. A l’aide d’algorithmes pour le traitement des images, il est alors possible de reconnaître des objets pénétrant dans la zone dangereuse. Le point de départ était constitué des systèmes d’assistance en cours de développement au centre de recherche de DaimlerChrysler à Ulm dans le laboratoire pour le traitement technique des images et ayant pour objectif d’avertir les conducteurs automobiles de la présence d’un danger. Cette rencontre entre deux partenaires ne pouvait donc mieux se compléter. Tandis que DaimlerChrysler avait pour mission de développer des algorithmes appropriés pour l’analyse d'images en trois dimensions, Pilz s’est attelé pour sa part à l’adaptation de ces algorithmes à une utilisation industrielle, au développement du système et à sa fabrication.

Un système pour le pilotage, la surveillance et la protection
Le système est constitué de trois composants : une unité de détection, un calculateur et un automate de sécurité. L’unité de détection composée de trois caméras dynamiques fournit les données d’images de l'espace à surveiller.

Un calculateur est utilisé comme unité de contrôle et reçoit les données d’images des caméras par l’intermédiaire de fibres optiques. Il calcule alors une image à l’aide d'algorithmes de sécurité extrêmement complexes. Il est ainsi possible de situer des objets et de déterminer très précisément leur position. Ces informations sont ensuite superposées avec les zones de protection configurées dans le système afin de déterminer, par exemple, si la zone de protection a été violée. Le calculateur transmet les résultats du traitement des images à l’automate de sécurité PSS qui est utilisé avec ses entrées et sorties comme interface avec la commande de la machine et pilote le fonctionnement complet du SafetyEYE. Si l’unité de contrôle indique une violation de l’espace de protection, les sorties configurables sont alors désactivées. Le raccordement à la périphérie peut également se faire par l’intermédiaire du bus de sécurité SafetyBUS p et, à l’avenir, via Ethernet SafetyNET p. Les zones de protection et d’alerte ainsi que l'ensemble des paramètres nécessaires pour l’utilisation du système de caméras de sécurité peuvent être paramétrés à l’aide du PC de configuration et d’un progiciel spécial.

Des concepts de protection adaptés de manière optimale permettent d'éviter les arrêts
Notamment, une station de travail robotisée sécurisée avec SafetyEYE agira de façon totalement ouverte. Les barrières réductrices d’espace ne sont plus nécessaires. L’unité de détection est placée au-dessus de la station de travail et observe l’espace d’action entier du robot. Ainsi, les manipulations sont exclues de prime abord. C’est en premier lieu un regard sur le pupitre opérateur qui met en évidence la mise en service du système de sécurité. Les images des caméras superposent des formes cubiques et rectangulaires en couleurs et semi transparentes – les zones de protection et d'alerte (voir le graphique de la structure fonctionnelle). Le robot se déplace à l’intérieur de ces espaces durant son fonctionnement. Les zones dangereuses apparaissent sous forme d’une enveloppe virtuelle qui englobe les zones de protection et d’alerte. Seuls les objets qui entrent dans ces zones sont potentiellement menacés.

La particularité du SafetyEYE : une violation de l'espace de protection n’entraîne pas automatiquement un arrêt d’urgence. En effet, si un opérateur pénètre dans l’espace de protection virtuel à un endroit que le robot ne peut atteindre qu'après plusieurs secondes, la technique de commande fait en sorte que le robot ne se déplace plus qu'à une vitesse fortement réduite. Si, à la suite d’un signal d’alerte, l’opérateur s’écarte à nouveau de cette zone, le robot fonctionne alors à une vitesse normale. L’arrêt d’urgence n’est déclenché que si l'opérateur pénètre dans la zone directement dangereuse. Cela représente un avantage réel en comparaison des dispositifs de protection traditionnels qui déclenchent toujours un arrêt d’urgence immédiat en cas de danger. Avec le SafetyEYE, les processus peuvent être commandés très précisément et sécurisés de manière flexible.

Configuration de zones de protection et d’alerte sur PC
Les zones de protection et d’alerte sont intégrées dans des groupes de zones qui sont configurés rapidement et de manière intuitive sur PC. Si des groupes de zones différents sont nécessaires pour chacun des modes de fonctionnement d’une machine, ceux-ci peuvent être commutés dynamiquement durant le cycle de travail de la machine par l’intermédiaire du bus de sécurité SafetyBUS p ou des entrées digitales de l’automate de sécurité PSS. Les utilisateurs préservent leur flexibilité car les espaces de protection définis peuvent être adaptés tout simplement à l’aide de la souris dans le configurateur SafetyEYE. La surveillance d’espaces de protection n’est ainsi plus axée sur les contraintes techniques mais sur les exigences liées aux processus des utilisateurs, qui peuvent être façonnés de manière extrêmement souple.

L’installation du SafetyEYE et la configuration des espaces de protection peuvent être réalisées en quelques heures seulement. Le positionnement, l’installation et le contrôle des dispositifs de protection traditionnels requièrent pour leur part au moins une journée de travail. En outre, l’utilisation du SafetyEYE est nettement plus économique. Une fonction de diagnostic intégrée réduit les temps d’arrêt au minimum en cas de violation de l'espace de protection.

La coopération ergonomique des hommes et des machines
Le système de caméras de sécurité offre bien plus que les techniques de capteurs traditionnelles : protéger, piloter et visualiser avec un seul système. Le SafetyEYE peut également prendre en charge les fonctions de commande standard. De plus, le SafetyEYE permet la surveillance de plusieurs espaces de protection indépendants les uns des autres. Cela réduit non seulement les coûts, mais également les composants au minimum. Des économies supplémentaires peuvent également être réalisées au niveau du matériel et de l'installation grâce au raccordement direct sur des bus tels que le SafetyBUS p et à l’avenir également le SafetyNET p.

SafetyEYE sécurise les installations de sorte que les hommes et les machines peuvent travailler ensemble de manière optimale. Le système de caméras de sécurité permet de satisfaire les exigences dans les secteurs les plus variés de la construction de machines et d’installations.

Un œil pointé sur les objets de valeur et l'accès aux bâtiments
Tandis que le concept de « safety » (sûreté) se réfère à la protection de l’environnement par rapport à un objet, le concept de « security » (sécurité) se réfère à la protection d’un objet à l’encontre de son environnement. La sécurisation de l’accès à des bâtiments ou encore la surveillance de salles d’exposition dans des musées, par exemple, en font partie. Le SafetyEYE garde un œil sans faille sur les objets de valeur, car, contrairement aux dispositifs de protection traditionnels, il ne se contente pas de la surveillance d’un niveau. « Le traitement des images basé sur des caméras s’apprête à révolutionner les techniques de capteurs optiques bien au-delà du secteur industriel. Nous sommes convaincus que l'innovation SafetyEYE nous réserve un grand avenir, y compris dans le secteur « security » », résume Renate Pilz.