servocommande visuelle

L'asservissement visuel est une méthode de contrôle dans laquelle une caméra montée sur ou près d'un bras robotique transmet des données d'image au système de contrôle en temps réel, permettant au robot d'ajuster ses mouvements en fonction de ce qu'il voit plutôt que de se fier uniquement à des positions préprogrammées. La caméra agit comme un capteur qui mesure en continu la position ou les caractéristiques d'un objet cible ou la géométrie de l'espace de travail souhaité, et cette information entraîne des corrections aux commandes du moteur, un peu comme la façon dont votre œil guide votre main lorsque vous attrapez quelque chose.

Il existe deux approches principales. Dans l'asservissement visuel basé sur l'image (IBVS), le contrôleur travaille directement avec les coordonnées de pixels ou les caractéristiques d'image extraites du cadre de la caméra, telles que le centroïde d'un objet suivi ou les coins d'un marqueur fiduciel. Dans l'asservissement visuel basé sur la position (PBVS), le système reconstruit d'abord la pose 3D de la cible à partir de l'image, puis contrôle le robot pour atteindre une position 3D souhaitée par rapport à cette cible. L'IBVS est généralement plus rapide mais plus sensible aux erreurs de calibration de la caméra, tandis que le PBVS nécessite une estimation précise de la pose mais découple le contrôle de l'espace image.

Applications courantes et contraintes

L'asservissement visuel est particulièrement précieux dans les tâches d'assemblage, de prélèvement en vrac et d'alignement où la tolérance ou la variabilité de l'emplacement des pièces rendrait le contrôle en boucle ouverte impraticable. Un robot pourrait l'utiliser pour centrer un composant avant l'insertion, pour suivre un tapis roulant en mouvement ou pour positionner un outil par rapport à une caractéristique de surface. La méthode fonctionne mieux lorsque les caractéristiques cibles restent visibles tout au long du mouvement et que l'éclairage est raisonnablement constant. La latence dans l'acquisition et le traitement des images, l'occlusion des caractéristiques suivies et la dérive de la calibration de la caméra sont des modes de défaillance courants. La plupart des systèmes fonctionnent à des taux de rafraîchissement de 30 à 120 Hz, selon la résolution de l'image et la complexité computationnelle de l'extraction des caractéristiques.

Le terme « asservissement » vient du contrôle asservi, dans lequel la rétroaction négative réduit l'erreur entre l'état souhaité et l'état réel. L'asservissement visuel substitue simplement la mesure optique au capteur de position traditionnel. Il nécessite une intégration étroite entre le logiciel de vision (généralement exécuté sur un PC industriel ou un accélérateur embarqué), le contrôleur du robot et une synchronisation temporelle fiable entre l'acquisition d'images et la sortie des commandes du moteur. Les approches hybrides, combinant la rétroaction visuelle avec la détection de force ou de couple, sont courantes dans la fabrication de précision.