Comptage du pain piloté par l’IA : automatisation des lignes de production de boulangerie par vision par ordinateur

99,9 % de précision dans le comptage automatisé du pain : traitement de 1 000 000 d’unités par jour

Contexte

Les boulangeries rencontrent fréquemment des écarts de production. La cause principale est le facteur humain. Des pertes non comptabilisées entraînent des manques internes qui ne sont pas détectés par les systèmes de sécurité classiques. En conséquence, les entreprises subissent des pertes imprévues, consomment davantage de matières premières et ne disposent pas de données fiables sur la production réelle.

La solution la plus évidente consiste à installer de la vidéosurveillance. Toutefois, cela ne résout pas entièrement le problème. Même avec des caméras positionnées partout, il n’est pas possible d’éliminer totalement les écarts.

La situation change lorsque le système de vidéosurveillance est intégré au système de gestion. En plaçant les caméras aux points clés de la production, il devient possible de compter les produits à chaque étape. En cas d’écart, il est alors possible d’identifier le moment précis et d’en analyser la cause.

Dans de nombreux sites, les caméras sont déjà installées au-dessus des fours et des convoyeurs. Il reste à leur apprendre non seulement à filmer, mais aussi à compter les produits. C’est précisément ce type de demande que nous recevons des usines de pain et des boulangeries.

Défi

Installer un compteur vidéo pour surveiller les volumes de production. La prise de vue doit être réalisée sous différents angles et à différentes étapes du processus. Points de captation clés : entrée de la pâte dans le four, sortie des produits finis et transport des produits de boulangerie sur la ligne de convoyeur.

Solution

Contrairement au comptage des œufs ou des canettes, le comptage du pain est plus complexe. Les boulangeries industrielles produisent généralement plusieurs variétés de pains et de produits boulangers. Les mêmes fours sont utilisés, mais les produits qui en sortent diffèrent visuellement. 

Un comptage global n’apporte pas toujours une information suffisante. Une simple somme par équipe ou par jour est peu exploitable. Les clients souhaitent connaître précisément les volumes produits pour chaque type de produit. 

La principale difficulté ne réside pas dans le comptage, mais dans la reconnaissance des produits de boulangerie. 

Par exemple, 12 variétés de pains similaires peuvent circuler sur une seule ligne de production. Pour les identifier correctement, il faut environ 100 images par variété et un temps d’apprentissage important du compteur vidéo. Malgré cela, il reste difficile d’atteindre une précision de 100 % lorsque les produits ont la même forme et ne diffèrent que par la couleur de la croûte.

Ci-dessous, nous présentons d’autres particularités rencontrées lors du comptage du pain et la manière dont nous traitons ces contraintes dans les projets.

Compteur de pain par IA sur une ligne de production de boulangerie

Les angles de prise de vue fournis par le client avant le démarrage du projet n’étaient pas adaptés au comptage du pain. La caméra était trop éloignée et de nombreux éléments inutiles apparaissaient dans le champ.

La caméra a ensuite été orientée de manière à mieux intégrer le convoyeur dans le cadre. Cet angle est devenu exploitable. Nous avons ensuite utilisé un logiciel pour zoomer et recadrer l’image destinée au compteur vidéo. 

Voici le résultat final.

Les images montrent que le pain peut parfois s’accumuler sur le convoyeur. Ce phénomène est courant dans les installations de panification. Un compteur vidéo ne peut pas voir sous un pain pour compter ceux qui sont masqués. Un opérateur humain en serait tout autant incapable. 

Pour garantir le bon fonctionnement du système de comptage, le client a installé une simple barre au-dessus du convoyeur. Elle empêche le pain de circuler sur un second niveau et le fait retomber sur la bande. Grâce à cette solution simple, il n’y a plus d’empilement dans la zone de comptage et les produits sont comptés sans erreur.

Contraintes de comptage dans la production de pain

Le client exploite deux lignes de production fonctionnant selon des principes différents. 

Première ligne : elle transporte différents produits – croissants, feuilletés, petits pains, pains. Une caméra vidéo est installée au-dessus. L’objectif était d’apprendre au système à reconnaître et compter les produits cuits.

Les produits se déplacent de haut en bas dans le champ. Le support sur lequel reposent les produits boulangers avance à une vitesse élevée. Le compteur vidéo CamContador doit les reconnaître et les compter pendant qu’ils sont visibles. 

Ce projet comptabilise à la fois les pâtons envoyés au four et les produits finis en sortie de cuisson.

Deuxième ligne : il s’agit d’une ligne de convoyeur classique. Les produits y sont déposés après cuisson et acheminés vers le conditionnement.

La difficulté venait du fait que quatre types de pains très similaires étaient produits sur cette ligne. Ils sont visuellement presque identiques : tous ronds et dorés. Le compteur vidéo CamContador ne pouvait pas identifier leurs différences caractéristiques. L’algorithme n’est pas en cause : même un opérateur humain aurait rencontré la même difficulté.

Parmi ces quatre types, un seul pouvait être facilement reconnu : il présentait des graines en surface. Les trois autres étaient indiscernables entre eux.

Pour tenter de résoudre le problème, le client a rapproché la caméra et modifié l’angle de prise de vue.

La caméra ne filmait plus le four, mais le convoyeur sur lequel le pain tombait en sortie de cuisson. Cette approche n’a toutefois pas permis de distinguer les trois types similaires.

En conséquence, nous avons regroupé trois types de pain en une seule catégorie. Le compteur vidéo distingue désormais deux types de produits : le pain avec graines et le pain standard. Cette solution a été validée par le client.

Cette situation illustre clairement les limites du compteur vidéo. Si les produits sont visuellement indiscernables, l’algorithme de reconnaissance ne peut pas identifier leur type. Cette contrainte concerne uniquement la reconnaissance. Le comptage, en revanche, reste parfaitement fiable.

Comptage du pain sur convoyeurs par vision par ordinateur

L’entreprise produit trois types de pain. Tous ont la même forme, avec de légères différences de couleur. Le client souhaitait compter les pains finis sans reconnaissance par type.

Nous avons installé un compteur vidéo et configuré le comptage. La caméra est positionnée à proximité du convoyeur, les produits sont clairement visibles et le projet n’a présenté aucune difficulté majeure.

Compteur vidéo de pain dans la production de boulangerie

Le client exploite deux lignes de production. L’objectif était d’organiser le comptage du pain fini à la sortie des fours. Les caméras étaient déjà installées. 

Première ligne. Dans notre expérience, il s’agissait d’un cas particulier. Le client n’a pas pu assembler un ordinateur conforme aux recommandations techniques. Nous avons donc déployé le compteur vidéo sur un ancien PC sans carte graphique.

Le comptage sans carte graphique reste une exception. Cela a été possible grâce à la vitesse extrêmement lente à laquelle le pain sortait du four. Les produits apparaissaient très lentement dans le champ. 

Nous avons réduit la taille de l’image à 290 × 90 pixels, abaissé les paramètres du réseau neuronal et fixé la cadence à 5 images par seconde. Ce flux ne sollicite pas fortement le système et la puissance du processeur est suffisante pour le traiter. 

Résultat : le compteur vidéo fonctionne avec une grande précision malgré ces paramètres.

Deuxième ligne : située dans un autre atelier, le flux vidéo est traité par un autre ordinateur. Lors de la configuration du compteur, des difficultés spécifiques sont apparues. 

Il arrivait que des opérateurs entrent dans la zone de prise de vue, masquant les produits et perturbant le comptage. Une fois, l’algorithme a même confondu la tête d’un employé avec un pain et l’a comptée comme produit fini.

De la fumée peut également apparaître dans le four. Ce phénomène est courant en production, mais si la fumée est trop dense, elle peut masquer le pain et perturber le comptage. 

Le système détecte ce type d’interférence et l’envoie au client et à notre équipe pour vérification.

Le compteur vidéo CamContador est synchronisé avec le système de gestion. Le client peut télécharger des rapports sur les volumes comptés pour n’importe quelle période. La langue de sortie des données est paramétrable. Ci-dessous, un exemple de rapport journalier dans la langue du client.

Reconnaissance et comptage par IA dans une usine de pain

Dans ce projet, le client souhaitait reconnaître et compter six types de pains. Les produits diffèrent par leur emballage et leur poids. 

Grâce à des emballages distincts, les produits sont facilement identifiés et comptés. Bien que les pains aient la même forme, cela n’a pas d’impact. La reconnaissance repose sur la couleur de l’emballage et le compteur vidéo fonctionne sans erreur.

Compteur de pain à chaque étape de la production de boulangerie

Pour ce projet, le client a suivi l’ensemble du cycle de production du pain. Les caméras filmaient les points clés du processus, depuis la sortie de la pâte des diviseuses jusqu’au conditionnement des produits finis. 

Sept caméras ont été installées au total, chacune équipée d’un compteur vidéo. Aucune reconnaissance de produit n’était requise.

Grâce à l’enregistrement de chaque étape, le client peut effectuer un comptage de bout en bout et contrôler précisément les volumes produits.

En raison d’angles de prise de vue défavorables, des erreurs de comptage sont apparues dans deux zones. Dans ces zones, la précision était de 98 %, mais le client n’a pas souhaité repositionner les caméras. Ce niveau de précision est suffisant pour ses besoins.

L’ensemble du processus technologique est visible dans les images ci-dessous.

Compteur industriel de pain pour sites de boulangerie

Dans ce projet, le client souhaitait identifier l’origine des écarts de production. L’objectif était de compter les produits finis. 

Nous avons configuré un compteur de pain sur le convoyeur. La caméra était suspendue au-dessus de la bande, ce qui facilitait le comptage des produits finis.

Il est toutefois apparu que le comptage intervenait trop tard à ce stade. Le pain disparaissait avant d’atteindre le convoyeur. Il était donc nécessaire d’identifier un point de comptage plus en amont. 

Après analyse de plusieurs options, le client a retenu la toute première étape : le moment où le boulanger place les pâtons dans les moules. C’est la première phase du processus impliquant une intervention humaine. En amont, les machines assurent seules la production, sans risque d’erreur.

La caméra a été repositionnée et le comptage relancé. Cette fois, il ne s’agissait plus du pain, mais de la pâte.

Résultats

Dans la majorité des cas, les clients installent des caméras à trois points de contrôle clés : entrée de la pâte dans le four, sortie du pain du four et ligne de convoyeur pour le transport des produits. Le compteur vidéo compte et reconnaît efficacement les produits à chaque étape de la production. 

La précision du comptage du pain atteint 99,9 %.

Délai de mise en service sans reconnaissance de type : 1 à 2 jours. Si la reconnaissance des produits est requise, le projet dure environ un mois. 

Équipe. CamContador mobilise généralement un ingénieur par projet. Le client met à disposition un spécialiste technique chargé de l’accès, de la configuration des caméras et de la résolution des problèmes techniques sur site.

Paramètre	Détail
Capacité journalière	Plus de 1 000 000 d’unités
Taux de précision	99,9 %
Exigences matérielles	Caméras IP standard + PC (GPU recommandé)
Intégration	Synchronisation en temps réel avec ERP / logiciel de gestion
Types d’objets	Pâte crue, pain cuit, produits emballés

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