Brevet FR2330234A1 — publié le 19770527

La présente invention se rapporte à un dispositif permettant d'examiner de façon visuelle des objets défilant rapidement. Elle s'applique notamment à l'examen visuel des trains lancés à grande vitesse, et plus particulièrement aux parties de ceux-ci soumises à des efforts mécaniques élevés (boggies, attaches des wagons, etc...). Par rapport à ltexamen visuel des trains effectué en gare après leur parcours, l'examen effectué en ligne, a la vitesse normale du train, présente notamment l'avantage de réduire considérablement le temps dtimmobílisation du matériel entre les parcours. Il est difficile d'effectuer un contrôle visuel d'obJets lorsque ceux-ci défilent rapidement, du fait du faible temps d'observation dont on dispose. Un procédé permettant de surmonter cette difficulté consiste à utiliser une caméra de télévision, un enregistreur de signaux vidéo et un moniteur de télévision. Lors du défilement des objets devant la caméra, les signaux vidéo engendrés par celle-ci sont mémorisés dans l'enregistreur. L'image des objets est ensuite reconstituée, au ralenti, sur ltécran du moniteur de télévision, en lisant de façon appropriée les signaux vidéo mémorisés. Toutefois, compte-tenu de la vitesse de défilement des objets lors de la prise de vue, I1 utilisation d'une caméra classique de télévision risque de conduire a l'enregistrement de l'image d'une partie seulement de la surface totale des objets. La présente invention a précsément pour objet un dispositif d'examen par télévision d'objets défilant rapidement, permettant la restitution au ralenti de l'image de la totalité de la surface de ces objets. il est prévu, selon une caractéristique de l'invention, une caméra de télévision comportant seulement un circuit de balayage 11ligne'1, le balayage "image" étant supprimé et remplacé, en quelque sorte, par le défilement des objets. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu une caméra de télévision a balayages "ligne" et "image", sans entrelacement des lignes, dans laquelle le balayage "image11 est effectue en sens inverse du sens de défilement des objets. D'autres caractéristiques et avantages apporatront au cours de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints dans lesquels - la figure I représente le schéma d'un premier exemple de réalisation du dispositif selon l'invention - la figure 2 represente la tranche de surface des objets examinée par la caméra de télévision au cours d'un balayage "ligne"; - la figure 3 représente le schéma d'un second exemple de réalisation du dispo sitif selon l'invention - la figure 4 indique le sens de balayage 'image" de la caméra par rapport au sens de défilement des objets ;; - la figure 5 illustre le phénomène de compression de l'échelle des longueurs pour les objets défilant devant la caméra fixe du dispositif représenté à la figure 3 ; - la figure 6 représente le phénomene de recouvrement des images successives obtenues par ladite caméra - les figures 7.a et 7.b représentent l'aspect géométrique du probleme respec tivement au début et à la fin d'un balayage "image" dans le cas du dispositif représenté a la figure 3 ; - la figure 8 représente des courbes de résultats obtenus avec le dispositif de la figure 3. La figure 1 représente le schéma d'un premier exemple de réalisation du dispositif, selon l'invention, d'examen d'objets défilants. Les objets, défilant par exemple dans le sens X > X, ont leur image projetée sur la surface photo-sensible d'une caméra de télévision 1. Dans le cas de l'application aux trains, cette caméra pourra être placée dans une fosse creusée entre les deux rails de roulement de façon a examiner le dessous des wagons. Des projecteurs éclaireront le champ de la caméra. La surface photo-sensible de la caméra est balayee uniquement suivant une ligne perpendiculaire au sens de défilement des objets.Le balayage 11image1,1 habituel en télévision, est en quelque sorte remplacé ici par le mouvement des objets. Le résultat d'un tel mode de balayage est représenté a la figure 2. La surface photo-sensible de la caméra, que l'on appellera S, est examinée selon une ligne unique L par des moyens électroniquas. Cette ligne L correspond a la projection, par l'intermédiaire d'un-système optique P, d'une trancl fixe T du chemin de défilement, appelé D, des objets à examiner. La caméra ne peut utiliser un tube de prise de vue du type "vidiconT', car ce dernier supporte mal le balayage électronique répété d'une même ligne de sa surface photo-conductrice. Le tube de la caméra pourra avantageusement être un tube du type "dissecteur d'image'1. Ce tube, bien connu de l'homme de l'art, est constitué par unesurface photo-émissive transformant l'image optique en une image électronique.Les photo-electrons émis par chaque point d'une ligne de. la surface photo-émissive sont successivement déviés vers un photo multipJicateur a l'aide de moyens de déviation (par exemple bobines magnéti- ques) correctement commandes. En se référant a nouveau à la figure J, la caméra 1 est commandée au moyen d'un circuit de balayage "ligne" 2 fournissant des signaux de balayage "ligne" classiques, en forme de dents de scie, sous le contrôle de signaux de synchronisation '^ligne" engendrés par un générateur d'impulsions 3. Le signal vidéo, fourni par la caméra 1, est amplifié à un niveau convenable au moyen d'un amplificateur vidéo 4. Un mélangeur 5 superpose les signaux de synchronisation "ligne't issus du générateur 3 au signal vidéo issu de l'amplificateur 4. Ledit générateur d'impulsions 3 délivre aussi des signaux de blocage "ligne" vers le tube de la caméra I et de suppression "ligne" vers le mélangeur 5, ces signaux étant classiques dans la technique de la télévision. La sortie du mélangeur 5, délivrant le signal vidéo composite, est reliée à l'entrée d'enregistrement d'un enregistreur vidéo à disques magnétiques 6. Cet enregistreur, de type connu, possède un ou plusieurs disques magnétiques tournant à grande vitesse (3 600 tours/minute par exemple) et comportant un grand nombre de pistes circulaires (par exemple 500 à J 200 suivant la bande passante). Plusieurs têtes magnétiques mobiles sont associées à chaque disque et peuvent être disposées rapidement sur une piste quelconque. Un circuit séquenceur 7, utilisé lors de la prise de vue des objets défilants, assure la mise en route et 17arrêt de la caméra J et de ses circuits associes 2, 3, 4 et 5 d'une part, et de 11 enregistreur 6 d'autre part. Dans le cas de l'application aux trains, le circuit séquenceur 7 peut, par exemple, être commandé par un signal E généré à partir d'une pédale placée en amont de la fosse et actionnée par l'arrivée d'un train. Lors du défilement des objets devant la caméra 1, le signal vidéo, issu du mélangeur 5, est enregistré au fur et à mesure de son arrivée sur les pistes successives des disques de 11 enregistreur 6.A titre d'exemple, chaque piste enregistrera 500 lignes de balayage de 32 us chacune. La durée de balayage "ligne" de la caméra J est fonction de la finesse-d'analyse désirée. Ainsi, par exemple, pour un train circulant à 100 km/h, et pour une durée de balayage "ligne" de 32 iis, on obtient une résolution de 0,88 mm. Un moniteur de télévision 8, à balayages "ligne" et "image" classiques, permet de reconstituer l'image des objets défilants à partir de la lecture des disques magnétiques de renregistreur 6. Pour les opérations de lecture, l'enregistreur est conanandé par un circuit séquenceur 9. Les signaux lus sont appliqués à l'entrée d'un séparateur de synchronisation JO qui sépare les signaux de synchronisation "ligne" du signal vidéo. Ces signaux de synchronisation "ligne" sont envoyés vers le moniteur 8 afin de commander le balayage "ligne". Ils sont également envoyés vers un générateur de synchronisation "image" JJ qui reconstitue, par division des impulsions de synchronisation "ligne", les signaux de synchronisation "image" classiques en télévision.Ces signaux sont envoyés vers le moniteur 8 afin de commander le balayage "image". Un circuit de suppression 2 reçoit, dune part, le signal vidéo du séparateur de synchronisation JO et, d'autre part, les signaux de suppression "image", indispensables à l'obtention d'une image convenable, reconstitués dans le circuit séquenceur 9 à partir des signaux de synchronisation "ligne". Il délivre vers le moniteur 8 le signal vidéo résultant. La visualisation des objets défilants doit être effectuée au ralenti de façon à les examiner correctement. A cet effet, l'opération de lecture des disques magnétiques est effectuée de la façon expliquée ci-après : si n est le numéro d'ordre d'une ligne vidéo enregistree sur les disques et si l'image représentée sur l'écran du moniteur de télévision 8 comporte N lignes, la premiere image sera constituée par les N lignes d'ordre n = 0 à N, la seconde image par les N lignes d'ordre n = k à k+N, la troisième image par les N lignes d'ordre n = 2k à 2k+N, la quatrieme image par les N lignes d'ordre n = 3k à 3k+N, etc.... La lettre k représente un nombre entier, compris entre 0 et N, qui détermine la vitesse de défilement des objets sur l'écran du moniteur de télévision 8. Le nombre k = 0 correspond à une image fixe sur l'écran.Le nombre k = N correspond au défilement des objets à leur vitesse réelle. L'effet de ralenti observé sur l'écran est obtenu en lisant plusieurs fois chaque ligne vidéo enregistrée. Ce résultat est acquis en revenant en arrière sur le disque par un déplacement convenable des têtes de lecture. En utilisant par exemple deux têtes de lecture, une tête de lecture lira les lignes vidéo successives constituant une image, alors que l'autre tête se positionnera pendant ce temps a.l'emplacement convenable sur la piste appropriée du disque pour lire plus tard les lignes vidéo constituant l'image suivante. Le circuit séquenceur 9 fournit à l'enregistreur 6 les signaux de commande du positionnement et du fonctionnement des têtes de lecture.Ledit circuit séquenceur 9 élabore ces signaux de commande à partir des signaux de synchronisation "ligne' te balayage "image" du moniteur 8 s'effectue à la cadence standard de 50 Hz, chaque image comportant par exemple 625 lignes non entrelacées de 32 bus. De tels chiffres permettent d'obtenir une image non scintillante. Toutefois une durée de balayage "ligne" de 32 ps nécessite une bande passante assez élevée si l'on veut obtenir une bonne définition le long d'une ligne (9,8 TEz pour définir 625 points le long d'une ligne). Les enregistreurs actuels possédant généralement une bande passante relativement faible, la définition le long d'une ligne sera un peu moins bonne. On peut remédier à cet inconvénient en diminuant la bande passante nécessaire par augmentation de la durée de balayage "ligne", par exemple 64 us, mais dans ces conditions, on ne pourra disposer que de 25 images de 625 lignes non entrelacées par seconde, ou 50 images de 312 lignes non entrelacées par seconde.Dans le cas de l'emploi d'une durée de balayage de 32 Vs, on a intérêt à utiliser un moniteur destiné au standard de 1 135 lignes de façon à disposer d'un balayage rapide et d'une bande passante suffisante. La figure 3 représente le schéma d'un second exemple de réalisation du dispositif d'examen d'objets défilants selon l'invention. L'image des objets défilants est projetée sur la surface photo-sensible d'une caméra de télévision 33 possédant un balayage "ligne" non entrelacé et un balayage "image". Ladite caméra peut avantageusement être du type "vidicon". Elle est commandée au moyen d'un circuit de balayage "ligne" et "image" 34 fournissant des signaux de balayage "ligne" et "image" classiques, en forma de dents de scie, sous le contrôle de signaux de synchronisation "ligne" et "image" délivrés par un générateur d'impulsions 15. Ce dernier délivre également vers le tube de la caméra ]3 des signaux de flocage "ligne" et "image". il fournit aussi, vers un mélangeur 16, lesdits signaux de synchronisation 11ligne11 et "image't ainsi que des signaux de suppression "ligne" et "image", tous ces signaux étant classiques dans la technique de la télévision.Le mélangeur 16 superpose lesdits signaux de suppression et de synchronisation au signal vidéo reçu de la caméra 33 par l'intermédiaire d'un amplificateur vidéo 17, et délivre le signal vidéo composite à l'entrée d'enregistrement d'un enregistreur vidéo à bande magnétique A8, de type classique. Les pistes sont places, de façon connue, en oblique sur la bande. Cet enregistreur est prévu pour stocker une trame vidéo par piste oblique ( par exemple 312 lignes par piste oblique ) , et pourpermettre l'arrêt sur une image donnée , en relisant plusieurs fois la même piste.Un circuit séquenceur 19, utilisé lors de la prise de vue des objets défilants, assure la mise en route et l'arrêt automatiques de la caméra 13 et de ses circuits associés 34, 15, 36 et 17 d'une part et de l'enregistreur à bande 38 d'autre part. il est commande comme précédemment, par le signal t. Le générateur d'impulsions 15 peut être asservi par les signaux de synchronisation "image" produits à l'intérieur de l'enregistreur à bande 18 pour contrôler la rotation des tetes magnétiques. Lors du défilement des objets devant la caméra 13, le signal vidéo composite est enregistre sur la bande magnétique de l'enregistreur 18 à raison d'une image par piste oblique. Un moniteur de télévision 20 standard, à balayages "ligne" et "imaa', classiques, permet de reconstituer l'image des objets défilants à partir de la lecture de la bande magnétique de l'enregistreur 8. Le moniteur 20 reçoit de l'enregistreur 18 le signal vidéo composite comportant les différents signaux de synchronisation et de suppression ("ligne" et "image'l) nécessaires à une représentation correcte des images. Pour les opérations de lecture, ltenregistreur J8 est commandé par un circuit séquenceur 21. Celui-ci lui fournit les signaux de commande de l'avance de la bande, élaborés à partir des signaux R engendrés par l'opérateur. L'effet de ralenti sera obtenu par la lecture répétée de chaque piste, la bande étant immobile au cours de la lecture d'une piste. Le défilement de la bande sera donc saccadé, la durée d'arret sur chaque piste étant fonction de l'importance de l'effet de ralenti que l'on veut obtenir sur le moniteur 20. Afin d'examiner un détail des objets représentés sur l'écran du moniteur, on peut obtenir une image fixe par arret prolongé de la bande de l'enregistreur sur une piste oblique déterminée. Lors de la prise de vue, afin de balayer toute la surface des objets défilants, sans risque d'avoir des parties non examinées entre deux images, la caméra 13 est placée de telle façon que son balayage "image" soit effectué en sens inverse du défilement des objets à examiner. La figure 4 indique le sens de défilement des lignes de la caméra 13, appelé yry, et le sens de défilenent 'X des objets à examiner. Les différentes images prises par la caméra 13 se recouvriront plus ou moins suivant la vitesse de défilement des objets,et on observera une compression de l'échelle des longueurs dans le sens 'X de défilement. La figure 5 illustre ce phénomène de compression de l'échelle des longueurs dans le sens X'X du défilement. Les première et seconde rangées representent la position des objets delnnts, respectivement au début et à la fin du balayage d'une image, soit l'image d'ordre i. Les troisième et quatrième rangées représentent la position des objets respectivement au début et à la fin du balayage de l'image suivante d'ordre il. Les repères chiffres (0, 1, 23 ...), solidaires des objets, définissent une échelle de longueur quelconque.L'image i représentera les objets compris entre les repères O à 16, alors qu'elle représenterait seulement les objets compris entre 0 et JO si ces derniers étaient immobiles. L'image i+J, représentant par exemple les objets con-rís entre 7 et 23, recouvrira en partie les objets compris entre O et j6. La distar de recouvrement dépend de la vitesse de defileeent. Il en va de même pour toiles les images suivantes. Ce recouvrement des images successives est illustré à la figure 6.Le phénomène de compression de l'échelle des longueurs produit une anamorphose de l'image qui peut être compensée, si besoin est, par une augmentation du balayage "image" ou une réduction du balayage "ligne" du moniteur de télévision. Les caractéristiques principales de l'image obtenue sur l'écran du moniteur vont être déterminées à présent en se référant aux figures 7.a et 7.b. On appellera A et B les deux extrémités fixes du champ de la caméra 13, et V la vitesse de défilement des objets. La figure 7.a représente la position des objets défilants au début d'un balayage "image" : la caméra 13 balaie la tranche transversale passant par le point A, examinant ainsi la tranche des objets superposée, repérée par le point A'. La figure 7.b représente la position des objets à la fin de ce mime balayage "image" : la caméra 13 balaie la tranche transversale passant par le point B, examinant ainsi la tranche des objets superposée, repérée par le point B'. La longueur des objets observés au cours de chaque balayage "image" correspond àA'B', -compte-tenu de la vitesse de défilement V.Dans la suite de la description on appellera L1 la longueur AB du champ de la caméra ; L2 la longueur A'B' des objets observés à chaque image ; M le nombre de lignes non entrelacées par image, y compris celles produites pendant le retour du balayage "image" ; p le nombre d'images par seconde ; d la distance parcourue par les objets entre deux images successives ; a la durée du retour du balayage "image" (a1). p La longueur L2 des objets observés à chaque image est L2 = LI + y.-a (J). p Chaque image sera représentée sur l'écran par (J-a) lignes. La résolution, appelée R, correspondant à la distance entre deux tranches consécutives examinées des objets, est La distance d parcourue par les objets entre deux images successives est égale à - . I1 y a recouvrement partiel entre les images successives. Le p coefficient de recouvrement, appelé r, sera En remplaçant, dans ltexpression (3), L2 par sa valeur calculée dans l'expression (1), on obtient Les courbes de la figure 8 donnent les valeurs de T.2, d et R en fonction de la vitesse V des objets pour le cas suivant, pris à titre d'exemple: L1 = 1 m p = 25 images/seconde M = 625 lignes a = 0,3. Bien que la présente invention ait été décrite avec des exemples de réalisation, il est clair qu'elle n'est pas limitée auxdits exemples et qu'elle est susceptible d'autres variantes ou modifications sans pour autant sortir de son cadre. REVNNDICATIo-S 1. Dispositif d'examen visuel d'objets déilants, comportant une caméra de télévision reliée à l'entrée d'un enregistreur de signaux vidéo lors de ia prise de vue desdits objets défilants et un moniteur de télévision relié à la sortie dudit enregistreur lors de l'examen en temps différé de ces objets, caractérisé en ce que la caméra comporte des moyens pour modifier le balayage "image't 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le balayage "image" de la caméra s'effectue en sens inverse par rapport au sens de défilement des objets et en ce que les lignes constituant une image ne sont pas entrelacées. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'anamorphose de l'image sur l'écran du moniteur de télévision est compensée par une augmentation de lfamplitude du balayage "image", ou une dininution de celle du balayage "ligne". 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite caméra comporte seulement un circuit de balayage "line", le balayage "image" étant supprimé, et en ce que le tube est par exemple du type "dissecteur d'image, conçu pour supporter un tel balayage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que des circuits sont associés au moniteur de télévision pour reconstituer, à partir du signal vidéo lu de l'enregistreur, les signaux de synohrontsation "image" et de suppression "image" nécessaires au bon fonctionnement dudit moniteur. 6. Dispositif selon la revendication 5,- caractérisé en ce que lesdits signaux de synchronisation 11image', sont obtenus au moyen d'un généra- teur de synchronisation "image" divisant la fréquence des signaux de synchronisation "ligne" séparés du signal vidéo de lecture. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits signaux de suppression "image1, annulent le signal vidéo lu de ltenregistreur au moyen d'un circuit de suppression. 8. Dispositif selon llune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le défilement au ralenti des objets sur l'écran du moniteur de télévision est obtenu en comnandant les opérations de lecture de l'enregistreur au moyen d'un circuit séquenceur contrôlé par L'opérateur.