Brevet FR2296160A1 — publié le 19760723

La présente invention concerne un dispositif semi-automatique de mesure du déplecement de masses visqueuses, ou de la déformation objets. La connaissance de la vitesse de déplacement ou de déformation visible d'objets, matériaux, gaz ou liquides que l'on peut grouper acus le vocable de masses visqueuses pour montrer que les déplacements et/ou déformations sont essentiellement des phénomènes lents, au point que l'on peut certains cas, les suivre à l'oeil, est importante dans beaucoup d'industries. On pourra. citer entre autres, l'industrie du verre ou, 2ar exemple, poli assurer l'hemogénéité thermique de sa masse, il est nécessaire de connaître entre autres caractéristiques, le-trajet des particules de verre et les paramètres qui le font varier.On peut également citer l'industrie du pneumatique où dans certains cas ci veut étuciier les déformations du pneu soumis à certains contraintes. La façon dont cette détremination du déplacement ou de la déformation des masses visqueuses est faite suivant l'art antérieur est donnée ci-après. Si la tranche de matériau considéré n'est pas visible ou repèrable par elle-même, on la rend visible par exemple en y introduisant un filet colore en général par une injenction. On photographie son évolutin à des instants définis et ce, sur la mêmepl aque photographique. On peut également filmer l'experience à l'aide d'une camera cinématographique.Ensulte et de façon manuelle on dépouilie des résultats, suivant un processus comportant le dévelopment des clichés ou des films, le tracé des filets sur papier à partir des clichés ou des images projetés, et le dépouillement des courbes par un dispositif de suivi optique à commande manuelle couplé à un enregistreur potentiometrique XY. Ce processus est lent et, comportant des manipulations effectués par un opérateur, peut donner lieu à des erreurs. Suivant l'invention, ou remédie à ces erreurs possibles en automatisant le processus qui a été décrit. En fait l'automatisstion n'est pas complète de sorte que le dispositif objet de l'invention est semi-automatique. Suivant l'invention, le dispositif de mesure envisagé comporte un capteur de l'information et un ensemble de traitement et de calcul avec un dispositif électro-optique de liaison, soit de.type analogique, soit de type numérique. Suivant lsinvention, le capteur de l'information estundisposi- tif de prise de vue télévision, l'ensemble de traitement et de calcul, un calculateur et le dispositif électro optique de liaison, un dispositif du type photostyle ou une table dite de reprise. l'invention sera mieux comprise par la description suivante d'un exemple de réalisation donné à l'aide des figures qui représentent - la figure 1,une représentation schématique du dispositif sul vant l'invention, - et la figure 2, une représentation du phénomène étudié sous la forme de courbes. On a vu dans ce qui précède que le phénomène dont on veut suivre l'évolution est un phénomène relativement lent,dont l'étude est facilitée par la connaissance photographique de points ou d'ensembles de points à différents instants au cours de l'évolutiont Ces ensembles de points peuvent être constitués par des filets colorés qui ont été injectés dans la masse visqueuse au début de l'expérimentation. Ces filets colorés qui représentent ce que l'on peut appeler un volume unitaire du matériau sont généralement, au début de l'étude du phénomène, verticaux et suivant l'état interne du matériau qùi se déforme ou de la masse visqueuse en mouvement, ils se déplacent mais en ce déformant.La situation des différents points du filet au cours du temps permet de déterminer la vitesse de déplacement des points de la masse visqueuse. L'automatisation ou la semi-.automatisationdu processus de détermination de la vitesse de déplacement des volume unitaires ou filets colorés injectés dans la masse visqueuse en déplace-. ment; réclame pour le moins un enregistrement du phénomène, à différente stades de son évolution, et comme cette évolution est lente par hypothèse, une mise en mémoire des différents enregistriments, puis une lecture du dispositif mémoire, au moment où l'evaluation de la vitesse de déplacement par comparaison des différents enregistrements veut dtre entreprise. Suivant l'invention, la capture des informations aboutissant à l'enregistrement des images des volumes unitaires visibles ou des fi Zets colorés se fait à l'aide d'un dispositif de prise de vue de té télévision. La figure 1 donne sous une forme schématique le dispositif de détermination de la vitesse dedéplacement d'une masse visqueuse. Be dispositif comporte dans la réalisation préférentielle qui est schématisee sur la figure 1, une caméra de prise de vue de télévision 1 qui est montée sur un pied de façon que l'on puisse la déplacer si besoin est. Cette caméra est connectée à un dispositif de mise en mémoire 2, qui enregistre et mélange les images successives. Etant donné que dans le cours du processus, on va comparer deux images successives du phénomène dont la séparation dans le temps peut varier de quelques secondes à quelques minutes, l'enregistrement de ces images se fait sur un meme support. Dans l'exemple décrit, ce dispositif de mise en mémoire est du type analogique ; de façon préférentielle c'est un tube mémoire dont le fonctionnement est synchronisé sur le balayage télévision de la caméra 1.Ce dispositif de mise en mémoire 2 est connecté à un dispositif de visualisation 3 où apparaissent les images qui ont été mises en mémoire et qui sont ainsi visualisées pour en permettre l'exploitation ultérieure. le traitement se faisant dans un calculateur, adapté aux calculs qui sont à faire, on dispose entre ce calculateur 4 et le dispositif de visualisation 3, un dispositif de liaison 5 qui transforme les données visualisées pour qu'elles soient utilisables par le calculateur. Ce dispositif de liaison est du type transformateur opto-électronique ; ce peut Astre un photostyle connu sous le vocable anglo-saxon de "light pen" ou également une table dite de reprise qui permet, grâce à un simple crayon collecteur qutunopérateur déplace sur l'image du phénomène que l'on veut analyser, d'obtenir les coordonnées en général cartésiennes, de tous les points reproduits. Ces coordonnées exprimables électrique- ment sonttles données d'entrée appliquées au calculateur 4. Ce calculateur possède deux fonctions principales.Il est capable d'une part de commander letprocessus, c'est-à-dire de procéder au déclenchement des opérations de mise en mémoire des images captées par la caméra de prise de-vue TV 1, et d'autre part de traiter comme il convient les informations qui lui sont transmises par le dispositif de liaison 5. Cette façon d'agir fait que le calculateur est connecté dans l'esem- ple présenté à une console télétype 6 pouvant êrtre relies' à un programme 9 et qui comporte un dispositif de lecture et de perforation à ruban 7, ou une unité de disque 8 où peut etre enregistré le résultat du traitement effectué. En 10 on a figuré des entrées ou sorties de paramètres liés à l'expérience en cours. le fonctionnement du dispositif dont les constituants ont été donnés ci-dessus est le suivant la caméra de prise de vue 1 de télévision qui, dans le cas le plus simple, vise le filet coloré injecté dans la masse visqueuses dont on veut connaltre la vitesse de déplacement, transmet les images qu'elle capte au dispositif de mise en mémoire 2. Celui-ci est commandé par l'intermédiaire du calculateur 4 qui comporte une horloge, par la console télétype 6 recevant le programme quiindique comment doit se dérouler l'opération.Par exemple, le calculateur indique au dispositif de mise en mémoire 3 le temps qui doit séparer deux mises en mémoire successives des images, temps qui, cela a été indiqué déjà, peut varier entre quelques secondes et quelques minutes pouvant aller jusqu'à 10, par exemple. le fonctionnement particulier de ce dispositif, qui se présente sous la forme d'un tube mémoire ne sera pas repris en détail, car il peut entre trouvé dans la littérature.Il suffit de savoir qu'il permet, synchronisées sur le balayage télévision du tube de prise de vue 1, des opérations d'effacement, d'ins eription et de lecture. l'effacement qui peut être considéré comme une remise à zéro, commandé par le calculateur 4 de la façon qui a été indiquée, permet de passer à la phase suivante, inscription .qui consiste à enregistrer l'image du phénomène à des temps-déterminés, par exemple au temps to au début du processus et successivement à des temps tl,t2 ... donnés au calculateur par le clavierde commande 6 dans l'exemple décrit. L'inscription à un temps déterminé de l'image actuelle, est faite dans le sens d'une addition à-l'image prise précé demment ou au temps'd'origine.On passera ensuite à la lecture des images enregistrées de la façon qui a été donnée, qui sont visualisées sur l'écran d'un dispositif de visualisation 3. les images ainsi visualisées sont reprises par le dispositif de liaison 4 dans l'exemple de rtalisation décrit, du genre table de reprise, consistant en une plaque de verre recouverte d'une couche conductrice transparente,qui peut se fixer directement sur ltécran du dispositif de visualisation 3. Chacun des quatre côtés de la plaque est équipé d'électrodes permettant d'obtenir les coordonnées cartésiennes des points qui sont repris sur la plaque à l'aide d'un crayon collecteur.En fait et pour les besoins de l'invention, l' opérateur suit avec son crayon le tracé des courbes qui sont visualisées sur l'écran de visualisation 3 et la table de reprise transmet sous forme numérique au calculateur 4, les coordonnées de tous les points constituant les courbes que l'on veut étudier. Dans la pratique, les circuits électroniques associés aux électrodes sont tels que l'on prend en compte, pour les courbes étudiées, des points qui sont séparés par une valeur suffisante pour une des coordonnées par exemple en Y. On enverra ainsi au calculateur les coordonnées d'une centaine de points pour une courbe sur une étendue de mesure égale au 2/3 environ de la hauteur utile.Toutefois, ceci n'est pas une limitation de l'in vention car ces valeurs peuvent être modifiées suivant ce que l'on recherche, suivant la précision demandée et suivant également les conditiens de l'expériWenceo La figure 2 donne une représentation schématique de l'image qui peut être visualisée sur le dispositif 5 et qui est reprise par le dispositif de liaison 5. On a représenté sur l'axe des Y, le volume unitaire de matériau ou le filet coloré à l'instant origine to, qui apparalt comme un segment de droite OAB eX la courbe (C)transformée du filet OAB au temps t1=to + dt. On constate que le point Â d'ordonnée Y1 au temps to est devenu le point A1 de coordonnée Y1 X1 au temps titandis que le point B d'ordonnée Y2 au temps to est devenu le point Bi de coordonnées Y2, X2.On en déduit de façon aisée la vitesse de déplacement de chaque point d'une courbe pendant le laps de temps dt soit: Vn = Xn - X0 où dt l'indice n est relatif à un point quelconque de la courbe (C). Ces valeurs de vitesse, avec d'autres paramètres sont introduits dans le calculateur 4 qui procède aux calculs dont on veut les résultats. La présentation des résultats peut se faire en clair par lescla- vier 6 de la console de commande qui frappe un texte. Elle peut se faire également en code binaire, délivré sous le forme de cartes.per- forées (dispositif 7) ou sur une unité de disques (dispositif 8) ou toute autre périphérique informatique. Ce qui a été décrit jusqu'ici relève du principe selon lequel est réalisé le dispositif suivant l'invention. Pour obtenir un fonctionnement plus performant du dispositif de détermination de la vites se de déplacement d'une masse visqueuse, ou de déformation d'un matériau, on peut prévoir d'autres circuits qui tout en n'étant- pas absolument nécessaires sont néanmoins désirables. Par exemple pour pouvoir mieux cadrer la scène utile, on dispose un moniteur tl servant de viseur à la caméra. Pour contrôler la qualité des images enregistrées par la caméra avant leur mise en mémoire, on peut disposer dans la liaison vidéo, un moniteur dit de contrôle 12. On peut également prévoir, connecté à la caméra deprise de vue I, un dispositif 13, dit d'archivage, se présentant sous la forme d'un ma gnétoscope et qui permet un enregistrement au ralenti des images, une lecture à vitesse normale et lsarret sur image. De plus la sortie lecture de ce magnétoscope peut être connectée en arrêt sur-image à l'entrée du dispositif de visualisation 3 pour opérer un contrôle a postériori (liaison 14). On a également représenté de façon schématique et en trait point sur la figure 1, un dispositif complémentaire consistant en un convertisseur 15 transformant les coordonnées cartésiennes délivrées par la table de reprise 5, en signaux correspondants en balayage TV. L'introduction de ce convertisseur dans le dispositif du schéma de la figure 1 permet de s'affranchir des erreurs de parallaxe dans le suivi des tracés des courbes mises en mémoire.. Il est de la sorte possible de mélanger dans le circuit de mélange 16, le signal vidéo issu du dispositif de mise en mémoire 2, aux informations X et Y issues du dispositif de liaison 5, après les- avoir fait passer dans le convertisseur 15. Ce dispositif permet à l'opérateur, au moment où il suit à l'aide du crayon collecteur associé à la table de reprise les courbes visualisées, de faire coïncider électroniquement la position du-crayon. collecteur avec les signaux à acquérir.A titre d'exemple, on pourra noter que le dispositif convertisseur utilisé est dit de balayage à mémoire, se présentant sous la forme d'un tube à mémoire bicanon. le dispositif 15 peut également être du type numérique constitué par exemple par une matrice d'éléments semi-conducteurs. Une variante de l'invention peut être indiquée dans laquelle la table de reprise est remplacée par le dispositif connu sous le nom de photostyle ou "light pen" selon la terminologie anglo-saxonne. Ce photostyle poursuit le même but que la table de reprise décrite ci-dessus mais agit de façon différente, comportant une cellule photoélectrique qui permet de capter les points qu'il désigne sur les courbes affichées sur le dispositif de visualisation, par la lumière qu'ils émettent. la position de ces points, c'est-à-dire leurs coordonnées sont délivrées par le photostyle,au calculateur, par rapport au balayage ligne et trame de l'écran de visualisation. On a ainsi décrit un dispositif semi automatique de mesure du déplacement d'une masse visqueuse ou de la déformation lente d'un matériau, faisant appel à une chaîne de traitement vidéo et dont on peut résumer les avantages par rapport aux processus manuels de l'art antérieur. Tout d'abord, la mesure étant rendue semi automatique, évite les manipulations nécessaires quand on utilise des appareils photographiques ou de cinématographie pour prendre le suivi à analyser. les résultats ensuite, sont obtenus de façon quasi instantanée, en fait quelques secondes, après la fin de l'expérience et avec une grande précision dus en partie à l'utilisation d'un calculateur rapide fonctionnant en temps réel et en partie également à l'utilisation du dispositif électronique de liaison. On peut ajouter la souplesse d la channe de télévision qu'il est facile d'adapter à des conditions d'expérience pouvant être difficiles. Il est possible également d'utiliser la même chaîne de traitement TV avec plusieurs cameras de télévision. R$VENDICATIONS I. Dispositif de mesure du déplacement de masses visqueuses ou de déformation d'un matériau, dans lequel un volume unitaire de la masse ou du-matériau est rendu visible par rapport au milieu environnant de sorte que-l'ont peut suivre son évolution. dans le temps et que la comparaison de l'image du phénomène à un-instant déterminé et de l'image initiale donne une mesure du déplecement de la masse visqueuse et/ou de la déformation du matériau, caractérisé par- le fait qu'il comporte au moins une camera de prise de vue de télévision(1) mobile, suivant le volume- unitaire rendu visible de la masse visqueuse ou du matériau, un dispositif de mise en mémoire (2) des images délivrées par la caméra de prise de vue, un dispositif de visualisation (3) des images enregistrées, un dispositif de liaison assurant le transfert des images visualisées à un calculateur (4) et un dispositif de commande et d'exploitation (6,7,8,9,10), assurant par l'intermédiaire du calculateur le déroulement du processus de. mesure et la collecte des résultats 2. Dispositif suivant la revendication I, caractérisé par le fait que le dispositif de mise en mémo-ire (2) enregistre les images sur un même support électrique. 3 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par ie fait que le dispositif de liaison (5) est du type table de repris comportant un écran transparent conducteur directement adaptable sur lXécr-an du dispositif de visualisation (3) avec un crayon collecteur permettant de suivre sur ledit écran conducteur les images inscri- tes sur l'écran de visualisation, ledit dispositif de liaison- déli-- virant les coordonnéés cartésiennes des différents points choisis sur lès- images tracées. t. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 3, caracté- risé par le fait que lton inscrit à des instants déterminés, sur lté- cran du dispositif de visualisation la courbe repré'sentativede l'i- mage du volume unitaire à ces instants. 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que lé calculateur (4) commande le- dispositif de mise en mémoire (2). 6.' Dispositif suivant les revendications I ou 2, caractérisé par le fait que le dispositif de mise en mémoire (2) est un tube mémoire. ~ 7. Dispositif suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un convertisseur (15) des données cartésiennes en leurs équivalents dans le balayage télévision, connecté entre la sortie du dispositif de liaison (5) et la sortie du dispositif de mise en mémoire (2) à travers un dispositif (16) mélangeur vidéo. 8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une console permettant le dialogue avec le calculateur (4), ladite console comprenant un clavier de télétype (6) pouvant être alimenté à partir d'un programme (9), un lecteur-perforateur de cartes (7), et/ou une unité de disque (8). 9. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de liaison (5) est du type photostyle. 10. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les. prises de vue sont faites à l'aide de plusieurs caméras de téléVIsion, dont le fonctionnement est synchronisé. 11. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un magnétoscope d'archivage (15) connecté à la caméra de prise de vue (1) d'une part et dont une sortie est connectée au dispositif de visualisation (3) effectuant un contrôle a postériori de l'image visualisée. 12. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un moniteur (11) servant de viseur pour la caméra de prise de vue. 13. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il: comporte un moniteur (12) de contrôle de la qualité des images enregistrées.