Brevet FR2269255A1 — publié le 19751121

La présente invention concerne la reconnaissance optique et plus particulièrement un procédé et un dispositif de reconnaissance d'une forme d'un objet. De nombreuses techniques ont été utilisées pour contrôler des obJets dans divers buts. Par exemple, on a trouvé particulièrement utile d'examiner des articles sur les chaines de montage pour déterminer la présence de défauts et éliminer les objets défectueux; ceci est effectué soit par inspection visuelle soit automatiquement par des techniques ultra-soniques et optiques, notamment pour détecter des impuretés dans les produits, de variations de couleur, défauts de structure, etc... La présente invention vise à reconnaitre des objets indépendamment de leur position par un procédé et un appareillage optique utilisant un-éclairage non uniforme. Plus précisément, on projette un motif strié sur une ou plusieurs surfaces d'un objet à reconnaitre. Connaissant la direction d'éclairement et d'observation, l'espacement et la direction apparents des stries est géométriquement lié à l'orientation de la surface de l'objet et, par conséquent le nombre de stries obtenues lors d'une mesure donnée permet d'établir quelle portion de la surface de l'objet possède une orientation donnée et permet de déterminér la forme de l'objet å des fins de reconnaissance de celui-ci. On peut réaliser cette reconnaissance si on le désire indépendamment de la taille de objet et de son orientation.La description qui suit expose de façon plus détaillée les caractéristiques de l'invention. Elle se réfère aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est un diagramme schématique d'un dispositif de reconnaissanci d'un objet, selon la présente invention, La figure 2 est un diagramme de forme tonde du courant en fonction du temps, dans le cas d'une exploration ligne par ligne parallèlement au chemin d'amenée d'un objet 11, La figure J est un diagramme de forme d'onde du courant en fonction du temps, dans le cas d'une exploration ligne par ligne parallèlement au chemin d'amenée d'un autre objet 15, La figure 4 montre de façon séparée des représentations d'analyse de puissance en fonction de la fréquence des signaux vidéo obtenus par examen des objets 11 et 15 pendant les périodes telles que définies en référence aux figures 2 et 3; La figure 5 est une vue en perspective montrant l'effet produit par la projection sur un objet pyramidal de l'image d'un motif de lignes parallèles et perpendiculaires régulièrement espacées et définissant un quadrillage, La figure 6 est une vue en perspective montrant l'effet produit par la projection sur un objet hémisphérique de l'image d'une grille quadrillée. A la figure 1 est représenté un objet 11 tel qu'une capsule qui est amenée le long d'un chemin d'amenée et éclairé à une station de contrôle globalement désignée par 12 et comportant une source de lumière 13 et une grille 14 interposée entre la source de lumière et le chemin d'amenée. Comme on le voit, la grille 14 comporte une série de fentes parallèles pour appliquer ou projeter un motif strié de lignes parallèles sombres, sous forme d'ombres, sur une surface ou des surfaces de la capsule 11 arrivant par le chemin d'amenée. En supposant que l'axe horizontal de la capsule 11 en forme éllipsoTde est parallèle aux fentes de la grille 14, des lignes d'ombres noires désignées par 11' seront projetées sur la surface non plane de la capsule. Une capsule 15 de forme irrégulière ou une capsule inclinée à un angle de 450 par rapport à la direction du chemin d'amenée est représentée à la station de contrôle 12 et présente un motif d'ombres 15' qui diffère évidemment de celui indiqué en 11' à cause de la variation de forme de la capsule qui découle de ce qu'elle est déformée ou inclinée. il est évident que ce fait anormal provoque un motif résultant distinct du motif 11'. Une caméra de télévision 16 qui peut être un tube VIDICON ou analogue est utilisée pour observer et/ou balayer à la station de contrôle un certain domaine contenant le motif strié projeté, en pratique au moyen d'un miroir 17, ce motif étant appliqué aux capsules 17 et 15 qui sont amenées à des instants différents en regard de la station de contrôle. Il peut être intéressant de prévoir un arrière-plan complètement noir lors de l'exploration de la capsule à,la station de contrôle pour rehausser le contraste des signaux. La caméra de télévision est connectée à un analyseur de spectre de puissance 17 dans lequel le-signal à large bande (signal vidéo) de la caméra de télévision, reçu sous forme de courant en fonction du temps, fournit une indication d'analyse de puissance en fonction de la fréquence, image par image ou suivant un autre mode. Par là, on obtient une indication de la durée que met le spot d'exploration à traverser des lignes espacées d'une distance donnée, lignes espacées qui proviennent du motif strié projeté et de la position de l'objet. Entre autres on obtient ainsi une indication sur l'étendue des surfaces de l'objet exploré qui sont orientées parallèlement ou perpendiculairement à une certaine direction. Une banque de données de référence 18est prévue pour stocker un ou des motifs de référence acceptables qui peuvent servir de base à une comparaison. Cette comparaison peut être effectuée de différentes manières ; l'une d'elles consistant à prévoir une deuxième caméra de télévision qui explore un objet idéal à reconnaitre ou accepter. Une autre manière d'effectuer la comparaison consiste à explorer d'abord un objet idéal avec une caméra de télévision 16 et introduire cette information ainsi que des instructions prédéterminées, à travers l'analyseur de strectre de puissance 17 dans un ensemble logique incorporé à la banque de données de référence 18 comme indiqué par la ligne interrompue . L'ensemble logique peut bien entendu, d'une manière connue; être pondéré pour autoriser des variations acceptables prédéterminées et tolérer à des degrés variés des erreurs dont les conséquences ont une importance variable. La sortie de l'analyseur de spectre de puissance peut être connectée à un oscilloscope 19 sur lequel l'analyse image par image peut être observée visuellement et, si on le désire, comparée à une image superposée pour une identification de l'ob- jet ou en vue de le rejeter. Ceci peut être effectué automatiquement en connectant simultanément les sorties de l'analyseur de spectre de puissance 17 et de la banque de données de référence 18 à un circuit de reconnaissance 21 de façon classique, ce circuit de reconnaissance pouvant comporter un comparateur pour une identification de l'objet ou en vue de le rejeter. En ionctionnement, en référence aux figures 1 à 4, on a représenté aux figures 2 et 3 une exploration ligne par ligne parallèlement au chemin d'amenée des objets Il et 15. On voit sur la ligne 2 que les parties principales des trois lignes horizontales projetées 11' sont représentées par les lignes d'exploration d, h, 1 et que les extrémités légèrement incurvées des lignes 11' sont représentées par les lignes e, i et m.En supposant l'objet 15 au même endroit que l'objet 11 avec le m8me motif exploré, une première des lignes projetées 15' serait d'abord coupée par le rayon d'exploration comme il est montré à la figure 3, ligne de balayage b, la ligne de balayage c coupant deux lignes projetées, la ligne de balayage d coupant 3 images projetées, etc..., la ligne d'exploration étant verticale et dirigée vers le bas perpendiculairement au chemin d'amenée. Dans un node d'analyse image par image, le signal de sortie obtenu par introduction du signal de courant en fonction du temps résultant de l'objet 11 dans l'analyseur de spectre de puissance 17 est indiqué en 11" à la figure 4, le faisceau de balayage à fréquence vidéo de l'objet 11 ayant un faible taux de modulation en fréquence. D'autre part, le signal de sortie de l'analyseur de spectre de puissance du faisceau d'exploration à fréquence vidéo lorsde l'exploration de l'objet 15 aurait un plus grand taux de modulation de fréquence comme on le voit en 15" sur la figure 4.Comme le diagramme de forme d'onde représenté en 11" avec certaines déviations autorisées serait dans ce cas particulier indicateur d'un dessin de capsule acceptable, le diagramme 15" serait bien évidemment indicateur d'un dessin de capsule non acceptable résultant de sa position oblique ou d'une configuration déformée, l'objet 15 pouvant être alors rejeté. il est évident que la méthode générale utilisée dans le mode d'exécution décrit ci-dessus peut Ctre utilisée avec des variations notables et aussi dans des buts différents. C'est ainsi que le motif projeté sur les faces d'un objet tridimensionnel est déformé d'une manière qui, autorise une mesure de l'inclinaison, de la courbure, de la taille et de la définition de cette surface. Par exemple, un tel motif strié projeté, appliqu par une grille quadrillé à un objet pyramidal, comme on le voit à la figure 5, ou un objet hémisphérique, comme on le voit à la figure 6, peut être utilisé pour délimiter nettement les bords d'un objet selon les changements cités ci-dessus et en particulier grâce aux changements brusques dans la direction des lignes projetées ou dans le signal de sortie de l'analyseur de spectre de puissance.En outre, des angles, des incisins,des cassures, etc, peuvent etre également identifiés. il faut également noter évidemment que le projeteur de grille comportant une source d'illumination 13 et une grille 14, peut prendre des configurations variées dépendant évidemment des formes d'objet à identifier ou à rejeter, de la résolution désirée, etXou de l'étendue de la surface de l'objet à controler pour déterminer par exemple l'orientation, la forme ou la taille d'un objet sur une chaîne de production. D'autres variations de la présente invention peuvent inclure une analyse d'un signal vidéo autrement que par un analyseur de spectre de puissance. Elles peuvent inclure aussi l'illumination etou ltobservation de l'objet par des analyseurs à spot volant ou par interférences de lumibre. De telles autres systèmes pour réaliser l'analyse du systèmeXvidéo peuvent comporter un analyseur de phase, des unités d'intégration, etc. REVENDICATIONS 1) Dispositif de reconnaissance d'un objet comportant un moyen d'illumination non uniforme d'un objet pour projeter sur cet objet un motif comportant des surfaces éclairées et des surfaces non éclairées; un moyen pour explorer cet objet le long d'une pluralité de lignes d'exploration successives et pour engendrer des signaux vidéo caractéristiques des surfaces du motif projete sur objet, et un moyen de reconnaissance sensible aux signaux vidéo pour fournir une indication de reconnaissance d'objet. 2) nispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit moyen d'illumination non uniforme comporte une source de lumière et une grille disposée entre la source de lumière et l'objet à éclairer. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite grille est telle qu'un motif strié est projeté par la source de lumière sur ledit objet. 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de reconnaissance comporte un moyen pour analyser les signaux vidéo et un moyen pour comparer les signaux analysés avec une référencé pour identifier ledit objet. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le moyen pour analyser les signaux vidéo comporte un analyseur de spectre de puissance. 6) Procédé pour reconnaitre un objet, caractérisé par les opérations consistant à projeter sur un objet un éclairage non uniforme pour définir un motif de surface alternativement éclairé et non éclairé sur cet objet; explorer l'objet. le long d'une pluralité de lignes de balayage successives et engendrer des données d'objets caractéristiques desdites surfaces du motif projeté sur l'objet fournir des données de référence représentatives d'un article a identifier ; et comparer lesdites données d'objet avec les données de référence pour fournir une indication de reconnaissance de l'objet.