Brevet FR2343994A1 — publié le 19771007

La présente invention concerne un procédé dans lequel on examine et On mesure, sans contact, les dimensions instantanées de la silhouette, c 'est-à-dire de la projection d'un objet ou de son image sur un plan donné. Elle concerne également l'appareil permettant dtappliquer ledit procédé. L'analyse de la mesure des dimensions d'un objet ou de particules n'est pas nouvelle. En fait, dans la plupart des mesures actuelles, notamment microscope, c'est souvent la silhouette et le contour des particules que l'on observe et que l'on peut mesurer par comparaison avec une échelle que l'on peut examiner simultanément. On peut aussi photogiaphier use image de.particules, par exemple une image de difraction, et mesurer la particule sur la photographie pour déterminer les dimensions réelles à l'aide d'une échelle. Une méthode plus récente consiste à examiner les particules avec une caméra de télévision et les visualiser sur un écran directement ou après enregistrement magnétique, par exemple Par ailleurs, le brevet français 2 270 557 révèle un procédé et un dispositif de mesure de la déformabilité de cellules vivantes, notamment des globules rouges du sang pour détecter certaines maladies en observant la figure de difraction d'un faisceau de lumière monochromatique issu d'un laser. Dans la pratique, il est intéressant de pouvoir multiplier les observations avec le procédé par un moyen commode susceptible de détecter rapidement les anomalies i l'aide de techniques apparentées au nmonitoringn bien connu dans la technique médicale. Dans celle-ci on utilise des moniteurs qui enregis,rent en permanence certains phénomènes physiologiques en les comparant avec des phénomènes types de manière à donner une alarme lorsque le phénomène observé s'écarte des limites qu'on s'est choisies. Enfin, la géométrie enseigne que l'on peut déterminer la forme d'une figure plane fermée par l'exploration de celle-ci par une infinité de sécantes parallèles à elles-mêmes en connaissant la position de chaque sécante et la longueur des segments déterminés sur ladite sécante par l'intersection avec le périmètre de la figure fermée. On peut, pour préciser les choses, choisir une autre ou plusieurs autres directions de sécante donnant des paramètres similaires. Dans la pratique de la physique, une bonne approximation d'un coefficient de forme est donnée par deux séries de trois sécantes orthogonales convenablement réparties. La présente invention utilise ces différentes données afin de pouvoir apprécier rapidement le coefficient de forme d'une particule et de détecter ses-anosalies. Suivant l'invention, le procédé est caractérisé par le fait qu'on analyse les longueurs des segments déterminés par les intersections, avec le pourtour de l'image, d'au moins une droite se déplaçant parallèlement à elle-moeie. L'analyse des longueurs des segments peut se faire par l'analyse des coordonnées de leurs extrémités. Suivant une forme préférée de réalisation, on analyse des longueurs d'au moins deux segments orthogonaux et ceci peut se traduire par la mesure des longueurs d'au moins deux segments de droites orthogonales pour les comparer à des valeurs types caractéristiques des formes de l'image qui sont les critères d'un état, que l'on veut détecter, de l'objet. On s'est aperçu, dans la pratique, qu'une approximation suffisante était donnée quand on coupait l'image par trois droites horizontales et trois droites verticales. L'appareil permettant de mettre en oeuvre le procédé est caractérisé par le fait qu'il combine a) une caméra ; un un appareillage de traitement électronique des informations reçues de la caméra pour mesurer les signaux, appareillage qu'on peut appeler moyen scrutateur ; c) un moniteur, avec visualisation de l'image délivré par la caméra, c'est-à-dire un appareil de surveillance automatique des formes de l'objet examiné par rapport à des formes types, avec contrôle visuel. Plus précisément, l'appareillage de traitement électronique des informations reçues de la caméra combine a) des moyens ne prenant en compte l'image qu'une seule trame sur deux ; b) des moyens contrastant l'image de l'objet en faisant correspondre à un niveau logique I tous les niveaux analogiques supérieurs à un seuil prédéterminé ; c) des moyens sélecteurs de l'image désirée ; d) des moyens limitant la zone de mesure dans la partie centrale de l'image obtenue par la caméra et l'appareillage en aval de celle-ci c'est-à-dire dans la zone de moindre aberration ; e) des moyens mesureurs, avec affichage des grandeurs caractéristiques recherchées, à savoir les longueurs des segments choisis pour caractériser la forme de l'objet ; f) des moyens intégrateurs des éléments vidéo et des éléments de grandeur caractéristiques mesurés pour les comparer, dans le moniteur, aux éléments modèles. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante qui en donne un exemple non limitatif de réa lisation pratique et qui est illustrée par les dessins joints dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe de l'ensemble de l'appareil, - la figure 2 est un schéma par bloc simplifié du scrutateur paramétrique analyseur de forme, - la figure 3 est un schéma par bloc détaillé de l'ensemble de l'appareil tel que représenté à la figure 1, - la figure 4 est une vue schématique de l'écran de visualisation montrant comment on utilise celui-ci. Er. gros, l'appareil se compose d'une caméra de té lévision 1, d'un scrutateur 2 et d'un moniteur 3. La caméra 1 est reliée au scrutateur 2 par les lignes 4, 5, 6. Le scrutateur 2 est relié au moniteur 3 par la ligne 7 et des données extérieures peuvent ëtre introduites dans le scrutateur 2 par la ligne 8 soit à partir d'un microordinateur ou d'un ordinateur. De même par la ligne 8 bis peuvent venir des résultats pour qu'ils.soient traités par ordinateur. Dans un exemple pratique, la caméra 1 est du type CF 123 fabriqué par la Société SOFRETEC. Elle comporte un tube de type "Vidicon". L'entrelacement des trames est de 2 sur 1, clest-d-dire qu'une ligne d'une trame est parfaitement située au milieu due deux lignes de l'autre trame. Un circuit supplémentaire a été installé dans ladite caméra afin d'inver- ser les tops de trames et de lignes et de les ramener à un niveau compatible avec la logique des circuits choisis. Le système électronique est conçu pour permettre à la visualisation directe sur le moniteur 3 de six dimensions de l'image observée de la silhouette 9 d'un objet (figure 4); pour celà, on positionne six droites 10, 11, 12, 1), 14, 15 et qui déterminent six segments à savoir - 3 segments horizontaux ABj CD et EF, - et 3 segments verticaux GH, IJ et KL. Pour comparer les dimensions issues des segments horizontaux et des segments verticaux, il faut une échelle de mesures communes. Celle-ci est choisie en fonction des caractéris- tiques de la caméra 1 en particulier de la concentration du faisceau d'électrons frappant la cible du tube type "Yidicon". Par mesure de simplification, l'analyse complète de la dimension de la silhouette 9 se fait en une seule trame. Pour augmenter la précision, cn limite la zone de mesure & 200 lignes et à 200 points, comme il a été indiqué à la figure 4. Pour celà, 50 lignes sont éliminées en début et en fin de trame. De façon similaire, on élimine 50 points en début et en fin de balayage. Pratiquement, on limite, avec la caméra indiquée, en début de description, une zone de mesure de 6 m de coté. La figure 2 donne le détail du scrutateur 2 qui se compose pratiquement d'une succession de cartes ou d'éléments ayant une fonction déterminée. On a représenté une carte du traitement du signal vidéo 20 qui est reliée par la ligne 30 au sélecteur d'image 21, par la ligne 31 au dispositif de codage de lignes 23 et par la ligne 32 au dispositif de topage de lignes 24. Le sélecteur d'images 21 est relié au mélangeur vidéo avec les lignes à la verticale choisies qui est repéré par 22, au moyen de la ligne 33. Le mélangeur 22 reçoit des signaux du topage de lignes 24 par la ligne 34, du codage de lignes 23, par la ligne 35, du dispositif de sélection 25 de lignes avec affichage de grandeur par la ligne 36 et du dispositif 26 de sélection de la verticale avec affichage de la grandeur par la ligne 37.Le dispositif de codage de lignes 23 est relié à la sélection de lignes par les lignes 38 et 39 tandis que le topage de lignes 24 est relié au dispositif de sélection 26 de la verticale par les lignes 40 et 41. Une déviation de la ligne 4 est constituée par la ligne 42 qui alimente directement le sélecteur d'images 21. En se reportant à la figure 3, on voit que la carte de traitement du signal vidéo 20 comporte un comparateur à hystéresis 43 et un mélangeur 44 ; par ailleurs, il est prévu un dispositif de différenciation des trames impaires 45. L'hystéresis du comparateur 43 sert à annuler l'effet de bruit qui se matérialiserait par des points noirs et blancs sur l'écran. Le mélangeur 44 sert à mélanger les tops lignes et les tops trames pour reformer un signal vidéo à l'aide du signal iseu du comparateur 43. La carte 20 permet de former une image contrastée, clest-d-dire que tous les niveaux analogiques supérieurs à un seuil prédéterminé-8 l'aide d'un contacteur à multipositions (non représenté), correspondront à un niveau logique 1. Pour celà, un multiplexeur analogique 21 ou sélecteur d'images, permet de sélectionner le type de signal vidéo choisit Dans le mélangeur 44, les impulsions délivrées pour le traçage des lignes choisies sont ajoutées au signal vidéo précédent. La carte de codage des lignes ou de traçage des horizontales 23 est prévue après le dispositif de différenciation des trames impaires 45 qui sert à effectuer la mesure toujours sur la meme trame. Ceci se fait à l'aide de deux modules placés dans le dispositif 45. Dans le cas d'une trame paire, les tops de trames et les tops de lignes étant déca-lés de DO s, on n'obtiendra pas de signal en sortie du module 45. Etant donné que pour une image complète, composée de deux trames consécutives, il y a normalement 625 lignes, une seule trame se compose donc de 312,5 lignes dans les que les une dizaine de lignes sont effacées afin de permettre le retour du spot de bas en haut du tube. Ceci revient à dire qu'une trame se compose de 300 lignes environ (figure 4). Pour avoir un secteur de mesure centré sur le tube et obtenir une meilleure linéarité, la première ligne de délimitation du secteur de mesure horizontale se trouve à 50 lignes du haut de l'image et la dernière ligne, 200 lignes plus loin. Pour le traçage de ce secteur, il suffit de compter les tops de lignes. Cette sélection des secteurs de mesure se fait, à l'horizontale, dans le module de sélection du secteur de mesure horizontal 46, prévu dans le module 23 tandis que la sélection verticale se fait dans le module 47 de sélection de secteur de mesure verticale, prévu dans-le topage de lignes 24. Pour revenir à la carte 23, il est prévu un compteur 48 à trois décades relié à la porte logique 49 qui reçoit un signal de l'horloge 50 à 8 M H3. Le compteur 48 est relié d'une part à une mémoire temporaire 51 et d'autre part à un comparateur 52. La mémoire temporaire 51 agit sur un dispositif d'affichi- ge 53 et sur un convertisseur numérique analogique 54.Le comparateur 52 reçoit un mot codé grâce à des commutateurs rotatifs à codage numérique 55, représentatives des l1m,tes introduites dans le dispositif moniteur. Le comparateur 5r, comparant les indications données par le compteur 48 et les commutateurs rotatifs à codage numérique 45 déclenche, éventuellement, ne alarme constituée par le dispositif 56. Le codage de lignes 23 fonctionne, c'est évident, en coopération avec le sélecteur de ligne 25 qui se compose d'un comparateur 57 > d'un multiplexeur 58 et d'un dispositif commutateurs rotatifs à codage numérique 590 Le multiplexeur 58 permet de choisir soit les commutateurs rotatifs à codage numérique 59 soit une donnée extérieure introduite par la ligne 8 bis. La carte topage de la ligne 24 coopère, de meme, avec le dispositif de sélection de la verticale 26 qui fonctionne de manière similaire à ce qui vient d'être expliqué en ce qui concerne les lignes. On y reconnaîtra un comparateur logique 60 > un multiplexeur 61, un dispositif à commutateurs rotatifs à codage numérique 62, une porte logique 63, un compteur à trois décades 64, une mémoire temporaire 65, un dispositif d'affichage 66, un convertisseur numérique - analogique 67 > un dispositif d'alarme 68, un comparateur logique 69 et un autre dispositif à commutateurs rotatifs à codage numérique 70. En ce qui concerne le fonctionnement de la carte de traçage de la verticale 24, elle fonctionne exactement sur le même principe que la carte des horizontales 23. Les tops lignes sont remplacés par les impulsions d'une horloge 50 qui est synchronisée par les tops lignes pour obtenir des lignes verticales droites. Cette carte 24 fournit également un signal d'inhibition qui, mélangé avec celui du circuit précédent, permet au système de ne prendre des mesures qu'à l'intérieur du carré formé par les quatre lignes (2 horizontales et 2 verticales) représentées à la figure 4 pour ne prendre en considération que les 200 points et les 200 lignes relevés dans la partie centrale de l'image. Sur chacune des deux cartes 23, 24, un système compteur permet de former un carré de la dimension désirée sur l'écrans En effet, le prépositionnement des compteurs 48, 64 et des comparateurs 57, 69 se fait à l'aide de cavaliers enfichables. Ce système peut être remplacé par des commutateurs rotatifs à codage numérique non représenté sur la figure, si l'on désire déplacer le carré. Dans la plupart des cas, ce ne sera pas nécessair Le fonctionnement du circuit de mesure 25 se fait à llaide des informations provenant des compteurs de la carte 23. Le numéro de la ligne sur laquelle est effectuée la mesure est codé en décimale codée binaire à l'aide de commutateurs rotatifs à codage numérique 59 qui positionnent les comparateurs d'entrée. Les impulsions délivrées par le circuit 57 sont envoyés dans le circuit 49 à trois entrées dont les deux autres sont le signal du comparateur vidéo et la fréquence de 8 M Hz fournie par l'horloge 50 pour la mesure dans le sens vertical. L'impulsion de sortie est envoyée, d'une part vers la carte vidéo par l'in- termédiaire d'une diode et, d'autre part, vers un monostable qui calibre les impulsions comptabilisées alors par les afficheurs numériques 53. Un système d'alerte visuel est également présent sur les cartes de mesure. Les circuits de base sont trois comparateurs 52 dont les entrées sont d'un côté les résultats de l'affichage sur les afficheurs numériques et de l'autre côté les codes envoyés par les commutateurs rotatifs à codage numérique 55. Lorsque la grandeur choisie à l'aide des commutateurs rotatifs à codage numérique 55 est inférieure ou égale à l'affichA- ge des afficheurs numériques 53, une diode électro-luminescente s'allume. L'opérateur pourra, à l'aide d'une dimension nominale sélectionnée sur les commutateurs rotatifs à codage numérique 55, n'observer que les diodes pour savoir si le phénomène considéré présente des anomalies. Enfin, un convertisseur numérique analogique 54 conçu pour une entrée à code binaire décimal, transforme les informations de sortie des afficheurs numériques 53 en un signal analogique de manière à étudier les variations de dimensions a l'aide d'une table traçante, notamment. La carte 26 fonctionne de la même façon, que la carte 25. REVENDICATIONS 1 / Procédé destiné à mesurer, sans contact, les dimensions instantanées de la projection d'un objet ou de son image sur-un plan donné c a r a c t é r i s é par le fait qu'on analyse des longueurs des segments déterminés par les intersectisons, avec le pourtour de l'image, d'au moins une droite se déplaçant parallèlement elle-meme. 2-/ Procédé, tel que défini dans la revendication 1, c a r a c t é r i s é par le fait qu'on analyse les longueurs des segments par l'analyse des coordonnées de leurs extrémités. 3'/ Procédé, tel que défini dans la revendication 2, c a r a c t é r i s é par le fait qu'on analyse les longueurs d'au moins deux segments orthogonaux. 4 Procédé, tel que défini dans la revendication 3, c a r a c t é r i s é par le fait qu'on mesure les longueurs d'au moins deux segments de droites orthogonales pour les codé parer à des valeurs types caractéristiques des formes de l'image qui sont les critères d'un état, que l'on veut détecter de l'objet. 5 / Procédé, tel que défini dans la revendication 4, c a r a c t é r i s é par le fait qu'on coupe l'image par trois droites horizontales et trois droites verticales. 6"/ Appareil permettant de mettre en oeuvre le procédé défini danse'une quelconque des revendications 1 A 5, prise isolément, c a r a c t é r i s é par le fait qu'il combine a) une caméra ; b) un appareillage de traitement électronique des -informations reçues de la caméra pour mesurer les signaux, ledit appareillage pouvant etre défini comme un moyen scrutateur ; c) un moniteur, avec visualisation de l'image délivrée par la caméra, c'est-à-dire un appareil de surveillance automatique des formes de l'objet examiné par rapport à des formes types, avec contrôle visuel. 7 / Appareil, tel que défini dans la revendication 6, c a r a c t é r i s é par le fait que l'appareillage de traitement électronique des informations reçues de la caméra, ou moyen scrutateur, combine a) des moyens ne prenant en compte l'image qu'une seule trame sur deux ; b) des moyens contrastant limage de l'objet en faisant cor respcndre à un niveau logique 1 tous les niveaux analogiques supérieurs à un seuil prédéterminé ; c) des moyens sélecteurs de l'image désirée ; d) des moyens limitant la zone de mesure dans la partie centrale de l'image obtenue par la caméra et l'appareillage en aval de celle-ci, c'est-à-dire dans la zone de moindre aberration ; e) des moyens mesureurs avec affichage des grandeurs caractéristiques recherchées, à savoir les longueurs des segments choisis pour caractériser la forme de L'objet ; f) des moyens intégrateurs des éléments vidéo et des éléments de grandeur caractéristiques mesurés pour les comparer, dans le moniteur, aux éléments modèles.