1. Introduction
Dans les systèmes de vision industrielle, la fiabilité de l’inspection ne dépend pas uniquement de l’algorithme ou du contrôleur, mais avant tout de la qualité de l’acquisition optique.
Les composants optiques et électroniques jouent un rôle déterminant dans la capacité du système à détecter, mesurer, lire ou identifier un objet de manière répétable.
La série CA de KEYENCE regroupe l’ensemble des éléments essentiels à l’acquisition d’image industrielle :
- caméras (monochrome / couleur),
- optiques et objectifs,
- éclairages industriels,
- unités de communication, câbles et interfaces.
Cet article présente le principe de fonctionnement global de ces composants et leur rôle dans une architecture de vision industrielle, avec une approche technique et systémique.
2. Architecture fonctionnelle d’un système de vision industrielle
Un système de vision industrielle repose sur une chaîne fonctionnelle précise :
- Éclairage de la scène
- Formation de l’image par l’optique
- Acquisition par le capteur caméra
- Transmission des données
- Traitement et décision (contrôleur de vision)
Les références CA-* couvrent principalement les trois premières étapes, qui conditionnent directement la performance globale du système.
3. Principe de fonctionnement des caméras industrielles KEYENCE (CA-***)
3.1 Rôle de la caméra dans le système
La caméra industrielle est le capteur chargé de convertir une information lumineuse en information numérique exploitable.
Les références telles que :
- CA-035C / CA-035M
- CA-200C / CA-200M
- CA-H200C / CA-H200M / CA-H500C / CA-H500M
- CA-H2100C / CA-H2100M
- CA-HF2100C / CA-HF2100M / CA-HF6400C / CA-HF6400M
correspondent à différentes générations et résolutions de caméras industrielles KEYENCE.
3.2 Principe physique de la caméra
Le fonctionnement repose sur un capteur CMOS industriel.
Étapes du fonctionnement :
- la lumière réfléchie par l’objet traverse l’optique,
- elle est projetée sur le capteur CMOS,
- chaque pixel convertit la lumière reçue en charge électrique,
- le signal est numérisé,
- l’image est transmise au contrôleur de vision.
Les versions :
- C (Color) sont utilisées pour l’analyse couleur,
- M (Monochrome) sont privilégiées pour la précision, le contraste et la mesure.
3.3 Paramètres critiques de fonctionnement
Les caméras CA sont sélectionnées selon :
- la résolution (nombre de pixels),
- la taille du capteur,
- la vitesse d’acquisition,
- la sensibilité lumineuse,
- le bruit électronique.
Ces paramètres déterminent la précision de détection et la répétabilité industrielle.
4. Principe de fonctionnement des optiques et objectifs (CA-L*, CA-HL*, CA-HX*, CA-LM*)
4.1 Rôle de l’optique
L’optique est responsable de la formation correcte de l’image sur le capteur.
Une caméra performante associée à une optique inadaptée produit une image inexploitable.
Les références telles que :
- CA-LH08, CA-LH12, CA-LH16, CA-LH25, CA-LH35, CA-LH50, CA-LH75
- CA-LHR5, CA-LHR8, CA-LHR12, CA-LHR16, CA-LHR35
- CA-HL02MX, CA-HL04MX
- CA-HX048M, CA-HX200C, CA-HX200M, CA-HX500M
- CA-LM0210, CA-LM0307, CA-LM0510
correspondent à différentes focales et configurations optiques.
4.2 Principe optique
L’optique :
- collecte la lumière,
- la focalise,
- projette une image nette sur le capteur.
Les paramètres fondamentaux sont :
- la focale,
- l’ouverture (f-number),
- la distance de travail,
- le champ de vision,
- la profondeur de champ.
Un mauvais choix d’optique entraîne :
- flou,
- distorsion,
- perte de contraste,
- erreurs de mesure.
5. Principe de fonctionnement des éclairages industriels (CA-D*, CA-DR*, CA-DB*, CA-DE*, CA-DX*, CA-DZ*)
5.1 Importance de l’éclairage
En vision industrielle, l’éclairage est plus important que la caméra.
Un bon éclairage simplifie le traitement d’image, un mauvais l’annule.
5.2 Types d’éclairages CA
Les références telles que :
- CA-D05MX, CA-D10MX, CA-D5MX, CA-D3MX
- CA-DBR13, CA-DBW13, CA-DBW24W
- CA-DRM5X, CA-DRM10X, CA-DRM20X
- CA-DRW4F, CA-DRW5, CA-DRW8M
- CA-DEW10X, CA-DZW50X
correspondent à différents principes d’éclairage :
- éclairage frontal,
- rasant,
- coaxial,
- diffus,
- rétroéclairage.
5.3 Principe de fonctionnement lumineux
L’objectif de l’éclairage est de :
- créer un contraste exploitable,
- supprimer les reflets parasites,
- mettre en évidence les défauts recherchés.
Le choix dépend :
- de la matière (métal, plastique, verre),
- de la géométrie,
- du défaut à détecter (rayure, présence, forme).
6. Interfaces, câbles et unités de communication (CA-C*, CA-CN*, CA-U*, CA-E*)
Les références :
- CA-035C, CA-200C (câbles caméra),
- CA-CN3, CA-CN5, CA-CN10R, CA-CN17,
- CA-U4, CA-U5LA,
- CA-E100, CA-E200, CA-E110LJ,
assurent :
- l’alimentation,
- la synchronisation,
- la transmission fiable des données image.
La qualité de ces éléments est essentielle pour :
- éviter les pertes de signal,
- garantir la stabilité à long terme,
- assurer la compatibilité industrielle.
7. Intégration industrielle et maintenance
Les composants CA sont conçus pour :
- une installation durable,
- une résistance aux vibrations,
- une stabilité thermique.
En maintenance, les bonnes pratiques incluent :
- l’identification précise des références,
- la gestion de l’obsolescence,
- la sauvegarde des paramètres optiques,
- la standardisation des configurations.
8. Conclusion
Les composants KEYENCE série CA constituent le socle fondamental de tout système de vision industrielle performant.
Caméras, optiques, éclairages et interfaces fonctionnent comme un ensemble cohérent.
Une compréhension approfondie de leur principe de fonctionnement permet :
- d’améliorer la fiabilité des inspections,
- de réduire les faux rejets,
- d’optimiser la maintenance,
- de sécuriser la production industrielle.
9. Table de correspondance – Références KEYENCE série CA → Applications industrielles
Cette table permet d’identifier rapidement le rôle fonctionnel de chaque famille de références CA dans un système de vision industrielle, ainsi que leurs applications typiques.
9.1 Caméras industrielles (acquisition d’image)
| Référence | Type | Application principale |
| CA-035C | Caméra couleur | Contrôle visuel avec différenciation couleur |
| CA-035M | Caméra monochrome | Mesure, lecture, détection haute précision |
| CA-200C | Caméra couleur | Inspection de surface, marquage couleur |
| CA-200M | Caméra monochrome | Mesure dimensionnelle, présence/absence |
| CA-H200C / CA-H200M | Caméra haute résolution | Inspection standard en environnement industriel |
| CA-H2100C / CA-H2100M | Caméra très haute résolution | Contrôle fin, micro-défauts |
| CA-H500C / CA-H500M | Caméra large champ | Inspection globale, grandes pièces |
| CA-HF2100C / CA-HF2100M | Caméra haute fréquence | Process rapides, lignes haute cadence |
| CA-HF6400C / CA-HF6400M | Caméra ultra-haute résolution | Inspection critique, électronique |
9.2 Objectifs et optiques (formation de l’image)
| Référence | Type | Application principale |
| CA-LH08 à CA-LH75 | Objectifs standards | Inspection générale, machines OEM |
| CA-LHR5 à CA-LHR35 | Objectifs haute résolution | Mesure précise, inspection fine |
| CA-HL02MX / CA-HL04MX | Optiques macro | Micro-contrôle, électronique |
| CA-HX048M / CA-HX200M | Optiques télécentriques | Mesure dimensionnelle sans distorsion |
| CA-LM0210 / CA-LM0307 / CA-LM0510 | Lentilles macro | Lecture codes fins, marquage laser |
9.3 Éclairages industriels (mise en contraste)
| Référence | Type d’éclairage | Application principale |
| CA-D05MX / CA-D10MX | Éclairage frontal | Détection défauts simples |
| CA-D3MX / CA-D5MX | Éclairage compact | Intégration espace réduit |
| CA-DBR13 | Rétroéclairage rouge | Contrôle de silhouette |
| CA-DBW13 / CA-DBW24W | Rétroéclairage blanc | Mesure de forme |
| CA-DRM5X / CA-DRM10X | Éclairage annulaire | Inspection surface plane |
| CA-DRW4F / CA-DRW8M | Éclairage diffus | Réduction reflets |
| CA-DEW10X | Éclairage coaxial | Surfaces brillantes |
| CA-DZW50X | Éclairage haute puissance | Grandes pièces / distance |
9.4 Câbles et interfaces caméra
| Référence | Fonction | Application |
| CA-035C / CA-035M | Câble caméra | Transmission image stable |
| CA-200C / CA-200M | Câble caméra | Environnements industriels |
| CA-CN3 / CA-CN5 | Câbles courts | Machines compactes |
| CA-CN10R / CA-CN17 | Câbles longue distance | Armoires déportées |
| CA-CN7RE | Câble renforcé | Environnements sévères |
9.5 Unités, alimentations et extensions
| Référence | Fonction | Application |
| CA-U4 | Unité interface | Synchronisation système vision |
| CA-U5LA | Extension interface | Multi-caméras |
| CA-E100 / CA-E200 | Alimentation / interface | Stabilité électrique |
| CA-E110LJ / CA-E200LJ | Interface réseau | Intégration PLC / MES |
| CA-NPN20E | Module E/S | Déclenchement capteurs |
10. Utilisation pratique de la table en maintenance et ingénierie
Cette table permet :
- d’identifier rapidement un composant installé,
- de comprendre son rôle fonctionnel,
- de préparer un remplacement ou une évolution,
- de sécuriser une intégration machine,
- d’anticiper l’obsolescence.
En maintenance industrielle, elle sert de référentiel technique pour :
- diagnostic,
- standardisation,
- gestion du stock pièces,
- continuité de production.
11. Conclusion technique
Les références KEYENCE série CA couvrent l’ensemble de la chaîne d’acquisition en vision industrielle.
La correspondance claire entre référence → fonction → application est essentielle pour concevoir, maintenir et faire évoluer des systèmes fiables et performants.
Une approche systémique permet de transformer un ensemble de composants en solution industrielle robuste et durable.