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Système de supervision numérique basé sur la capture et le traitement d'image à partir de l'affichage ou la signalisation intégrés à la machine supervisée

Aperçu de la technologie

« Universal Supervision System » est un système de supervision capable de lire toutes les informations disponibles sur le système d’affichage d’une machine prévu initialement par le constructeur de cette machine pour informer l’utilisateur/opérateur de ses états de fonctionnement.

« Universal Supervision System » est totalement autonome et indépendant de la machine supervisée (solution non invasive). Il fonctionne exactement comme un œil humain qui scrute l’affichage de la machine et en tire toutes les informations en temps réel. Il utilise en plus, un algorithme qui transforme ces informations en données numériques qu’il peut communiquer ensuite à n’importe quel système informatique. La performance de cette solution réside dans sa capacité à reconnaitre les caractères de différents contrastes/couleurs sur différents fonds même par mauvaise visibilité.

« Universal Supervision System » remplace avantageusement la majorité des solutions propriétaires proposées par les constructeurs des machines modernes et dote les vieilles machines non connectées ni communicantes des mêmes facultés de communication que les machines récentes.

« Universal Supervision System » est complétement universel et peut équiper n’importe quelle machine dans n’importe quel domaine pourvu qu’elle ait un système d’affichage ou de signalisation visuel.

Caractéristiques et spécification de la technologie

La solution « Universal Supervision System » exploite le système de supervision visuel qui équipe toutes les machines de toutes les générations :

  • Les vieilles machines (d’avant les années 80)

La majorité des signalisations se faisaient par indications lumineuses (lampes différenciées par des caches de couleurs différentes), des appareils de mesure analogiques et des compteurs mécaniques ou électromécaniques.

(voir photo n°1)

« Universal Supervision System » apporte à ces machines une connectivité quasi impossible autrement, leur donnant ainsi une nouvelle vie.

  • Les machines de l’ère électronique (les années 80/90)

La supervision a adopté massivement la signalisation par LED de couleurs et les afficheurs numériques et alphanumériques à LED ou à cristaux liquides. Le nombre d’informations mises à la disposition de l’utilisateur a considérablement augmenté.

(voir photo n°2)

« Universal Supervision System » apporte à ces machines une connectivité non invasive qui n’oblige pas à créer des interfaces chères et complexes et souvent interdites par le constructeur.

 

  • Les machines modernes non connectées ou dont la connectivité est optionnelle et payante.

Introduction des écrans couleurs de toutes dimensions ce qui a considérablement augmenté les possibilités d’affichage et donc la densité d’informations disponibles. La multiplication et la numérisation des capteurs et des protocoles de communications a amplifié encore plus cette tendance.

Mais les constructeurs ont profité de cette possibilité pour proposer des solutions de connectivité propriétaires, créant ainsi un marché captif ouvrant la voie sur des tarifs prohibitifs.

(voir photo n°3)

« Universal Supervision System » apporte à ces machines une alternative peu onéreuse et non invasive par rapport aux solutions constructeur.

 

Spécifications techniques :

La solution exploite les images captées par une caméra fixe à grand champs et de petite taille, pointée sur le système d’affichage ou de signalisation de la machine industrielle ciblée.

La première étape consiste à isoler des images à fréquence régulière à partir du flux vidéo fourni par la caméra.

La deuxième étape consiste à extraire des images précédentes les données disponibles et prédéfinis par l’utilisateur.

(voir schéma synoptique n°4)

Le processus d’extraction se déroule en deux phase :

  • Phase de configuration et d’étalonnage

Dans cette phase l’utilisateur délimite la position de la donnée désirée sur l’image traitée. Il fait une sélection à l’aide d’un périphérique d’entrée (Souris), et le système détermine et mémorise les coordonnées exactes du pourtour de la donnée désirée.

Cette opération est répétée autant de fois que de données désirées par l’utilisateur et disponibles sur l’image traitée.

Si la machine cible affiche plusieurs menus ou interfaces graphiques différentes, l’opération est répétée jusqu’à ce que tous les écrans contenants des données intéressantes soient identifiés et mémorisés par le système.

Afin de ne pas fausser les coordonnés relevés lors de la configuration, le système opère un étalonnage des écrans affichés de façon à compenser tout mouvement accidentel de la caméra ou du dispositif d’affichage de la machine.

La validation de cette phase clôture la configuration et permet au système de fonctionner en mode extraction de manière permanente.

 

  • Phase d’extraction et de reconnaissance

C’est la phase de traitement et d’interprétation des résultats, elle se déroule comme suit :

  1. Capturer une vidéo image par image
  2. Vérifier pour chaque image la conformité de la position conformément à l’étalonnage effectué lors de la phase de configuration
  3. Convertir chaque image en niveaux de gris pour alléger la bande passante
  4. Extraire la région d’intérêt en utilisant les coordonnées de la zone délimitée et mémorisée lors de la phase 1
  5. Enregistrer séparément la zone d’intérêt extraite
  6. Prétraitement software de la zone extraite pour augmenter la fiabilité du traitement OCR
  7. Appliquer L’algorithme OCR pour obtenir les données figurant dans la zone extraite
  8. Sauvegarder localement ces données dans un fichier CSV
  9. Transmission directe de ces données vers le serveur central en cas d’exploitation en temps réel
  10. Transmission du fichier CSV vers le serveur central en cas d’exploitation différée
  11. Exploitation des données de la machine pour supervision à distance (smartphone, tablette…) ou interconnexion avec un système de gestion intégrée (ERP)
Applications potentielles

Les applications potentielles de ce système correspondent en grande partie aux revendications du brevet qui proviennent elles-mêmes du besoin exprimé par des industriels désireux de garder certains équipements fonctionnels malgré leur âge avancé.

En effet, certaines machines restent parfaitement opérationnelles et même parfois très qualitatives sur de très nombreuses années. Leur seul défaut est la grande difficulté à les superviser à distance comme les machines modernes connectées.

 

Plusieurs industries sont concernées : les industries mécaniques et électriques, l’agro-alimentaire, le textile/habillement, le cuir/maroquinerie, l’imprimerie…

 

Liste des revendications du brevet de la solution « Universal Supervision System » :

 

  1. « Universal Supervision System » est caractérisé en ce qu’il est capable d’extraire les données disponibles à l’affichage de n’importe quelle machine, de n’importe quel constructeur, sans interférer avec son fonctionnement ni avec son installation électrique ou mécanique.
  2. « Universal Supervision System » est caractérisé en ce que, selon la revendication (1), il n’affecte ni la garantie ni les modalités d’entretien ou de maintenance préconisées ou imposées par le constructeur de la machine supervisée.
  3. « Universal Supervision System » est caractérisé en ce que, selon la revendication (1), il ne viole aucune protection, brevet ou secret de fabrication lié aux protocoles de communication ou d’interconnexions, éventuellement propriétaires, prévus par le constructeur de la machine supervisée.
  4. « Universal Supervision System » est caractérisé en ce que, son aspect innovant réside en sa capacité à extraire les informations que le constructeur affiche visuellement à l’intention de l’utilisateur et en sa capacité à les transformer en données numériques exploitables
  5. « Universal Supervision System » est caractérisé en ce que, le système de capture de l’information, de configuration et d’étalonnage utilisés en amont du traitement sont totalement autonomes et indépendants de la machine supervisée.
  6. « Universal Supervision System » est caractérisé en ce que, les algorithmes de traitement d’image et de reconnaissance de caractère (OCR) utilisés sont capables d’extraire une donnée à partir d’un système d’affichage usuel sous un éclairage normal avec une fiabilité dépassant 98%.

Ce taux atteint 100% devant un affichage et éclairage optimisés.

  1. « Universal Supervision System » est caractérisé en ce qu’il est capable d’extraire une donnée dynamique en temps réel du moment que le constructeur de la machine utilise des taux de rafraichissement de capture d’information et d’affichage maximaux habituellement utilisés.
  2. « Universal Supervision System » est caractérisé en ce qu’il est totalement ouvert en aval pour tout usage des données extraites. Il peut se greffer à n’importe quelle interface graphique, plateforme de supervision ou système informatique dédié (EAI) ou de gestion intégrée (ERP).
Tendances du marché et opportunités

Plusieurs industries sont potentiellement concernées par la solution « Universal Supervision System » notamment dans les pays à faible coûts dont l’industrie ne peut pas se permettre des investissements fréquents de renouvellement du parc machines.

Ces industries sont à la recherche de solutions de supervision à distance peu couteuses, techniquement faciles à mettre en œuvre et ne les mettant pas en difficulté avec les constructeurs de machines s’ils modifient certaines caractéristiques.

L’aspect innovant majeur de la solution « Universal Supervision System » est le côté non-invasif qui garantit aux industriels l’intégrité hardware et software de leur machine préservant ainsi la relation avec le constructeur ou les partenaires de maintenance.

Quelques exemples d’industries:

  • les industries mécaniques et électriques
  • l’extraction minière
  • l’agro-alimentaire
  • le textile/habillement
  • le cuir/maroquinerie
  • la chimie/pétrochimie
  • l’imprimerie
  • …

Le système offre également de larges possibilités de développements en aval de solutions d’exploitation des données numérisés et transmises.

A titre d’exemple :

  • les interfaces avec les ERP usuels
  • les applications mobiles pour superviser une machine à distance
  • la gestion des alertes en cas d’anomalie
  • …
Avantages

« Universal Supervision System » présente les avantages suivants :

  • Aucun lien physique avec la machine supervisée (sauvegarde de l’intégrité hardware de la machine)
  • Aucun lien informationnel vers la machine (sauvegarde de l’intégrité software de la machine)
  • Permet de sortir de la dépendance envers le constructeur de la machine (marché captif très juteux)
  • Permet de s’affranchir des problèmes d’interopérabilité et de compatibilité des normes de communication et surtout des solutions propriétaire.
  • Totalement configurable de façon à s’adapter à n’importe quelle machine. Le même système peut être dupliqué sur un parc machine hétérogène et multi-constructeur.
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