Brevet FR2376410A1 — publié le 19780728

La présente invention concerne un appareil de mesure de la clarté d'une image obtenue par réflexion de lumière sur des objectes tels que des surfaces ou des revttements métalliques, en mesurant la clarté de 1 'image obtenue par transmission de lumière b travers des matières transparentes comme les plastiques ou les verres et en mesurant la clarté de l'image formée par réflexion en faisant varier 1 angle d'incidence de la lumière et l'angle de la lumière reçue frappant l'objet soumis à la mesure. Les mesures classiques de clarté consistent à observer des dessins formés de raies noires et blanches visuellement à travers l1objet-éprouvette ou à observer les dessins réfléchis des raies en vue d'évaluer la clarté quand l'appréciation à l'oeil nu est impossible. Par de telles méthodes, dans lesquelles l'appréciation résulte d'une discrimination visuelle, les valeurs mesurées comportent néanmoins toujours des erreurs dues au coefficient personnel de l'observateur. La présente invention vise à mesurer avec précision la clarté d'une image au moyen d'un instrument de mesure photo-électrique dans lequel la lumière émise par une lampe à mince filament de tungstène est projetée par rayonnement sur l'obJet-éprouvette par un objectif équipé d'une fente dont l'image soit par transmission directe, soit par réflexion provenant de 1 'obj et-éprouvette, se forme sur une grille optique à ondes en forme de raies verticales après avoir traversé un autre objectif, la grille étant soumise à des déplacements qui font que la variation de lumière correspondant au nombre d'ondes des raies soit perçue par un dispositif récepteur de lumière et enregistrée.Dans les courbes enregistrées, les objets-éprouvettes ayant une bonne clarté, c 'est-à-dire ceux qui sont clairs ou proches d'une surface de miroir parfait, présentent de grandes amplitudes de variations d'éclat et d'ombre, tandis qu'au contraire ceux qui ne sont pas clairs offrent de faibles amplitudes de variation. On évalue la clarté, suivant la présente invention, en mesurant une valeur maxima M et une valeur minima nm" dans la courbe représentative. Plus le nombre d'ondes des raies de la grille optique est petit et plus la clarté peut se mesurer avec précision. Le nombre d'ondes des raies doit outre choisi d'après la nature des objets soumis à la mesure. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description faite c4-après et des dessins annexés, dans lesquels : - la figure I illustre l'ensemble du mécanisme de l'appareil selon l'invention - la figure 2 montre une grille optique à raies verticales figurant un peigne ; - la figure 3 montre une grille optique à courbe sinusoïda- le ; - la figure 4 illustre une réalisation du système optique selon l'intention - la figure 5 illustre le mode de fixation de la platine réceptrice de lumière sur le socle ; la figure 6 montre la manière de mettre en place l'objet éprouvette sur le châssis orientable porte-objet ss - la figure 7 est un exemple de mesure d'une surface de miroir parfait ;; - la figure 8 montre un enregistrement de mesure pris avec un objet éprouvette réfléchissant ayant une clarté de degré moyen ; - la figure 9 montre un enregistrement de mesure d'un objet ayant une clarté de degré moyen et à travers lequel la lumière peut passer. Le principe de la présente invention est expliqué ci-après, avec référence à la figure 1. Le système optique est constitué d'une source lumineuse fixée sur le socle, d'un châssis porte-objet à mesurer, dont ! orientation est réglable pour faire varier l'an- gle dtineidence de la lumière sur ltobJet-éprouvette, d'une colonne rotative, d'un disque gradué en degrés d'angle, d'un dispositif récepteur de lumière pouvant faire varier l'angle de la lumière reçue et d'un disque gradué en degrés d'angle. La source lumineuse est composée d'une lampe à fin filament de tungstène, 1, d'une fente 2, et d'un objectif, 3, et cet ensem- ble est fixé sur un socle, 4, par des crampons et autres moyens analogues de fixation. La lumière qui traverse la fente 2 est formée en faisceau parallèle à la traversée de l'objectif 3. Le repère 5 s'applique au châssis orientable porte-objet, qui tourne en même temps qutun disque gradué en degrés d'anglet 7, autour d'un axe central, 6. L'angle entre la surface 9 de l'objet-éprouvette et l'axe du faisceau émanant de la source lumineuse, c'est-à-dire l'angle d'incidence e, est indiqué sur le cadran gradué 7 par un index, 8, solidaire du socle 4.La surface de l'objet-éprouvette est montée sur le châssis porte-objet orientable 5, de façon à être positionnée exactement sur l'axe. Le dispositif récepteur de lumière est composé d'une platine, 10 et d'un objectif 11, d'une grille optique 12, d'un dispositif d'entraînement de la grille optique, 13, d'un appareil récepteur de lumière 14, d'un cadran 15, gradué en degrés d'angle, et d'un index 16. Le cadran gradué 15 est monté sur le socle 4 et l'index 16, solidarisé avec la platine réceptrice de lumière, 10, est rendu mobile suivant la périphérie du disque gradué 15, de manière à permettre la lecture des angles. Si l'on se reporte à la figure 1, l'appareil récepteur de lumière niaintient un angle de 900 avec l'axe du faisceau émis par la source lumineuse, ce qui signifie que l'angle d'incidence 9 est égal à 450 par rapport à l'objet-éprouvette, et que l'angle de la lumière à la réception est aussi égal à 8 , soit ici 45 . Les lignes en pointillé du dessin représentent le cas dans lequel la transmission est mesurée dans une disposition où l'appareil récepteur de lumière est positionné à 180 par rapport à la source lumineuse, c'est-à-dire où l'axe du faisceau lumineux sur l'appareil récepteur de lumière est en ligne droite avec la source lumineuse, auquel cas le repère 11' représente une lentille, le repère 12! désigne la grille optique et le repère 14' la position du dispositif récepteur de lumière. Pour former une image de la fente sur la grille optique, on remplace l'objet-éprouvette par une surface de verre optique excellente revêtue d'un dépôt d'aluminium, par exemple, assi7ntlable à un miroir parfait, on règle l'angle d'incidence et l'angle de réeep- tion de la lumière, et la lumière réfléchie est alors dirigée sur le groupe récepteur de lumière pour former l'image, en réglant la distance par rapport à-la grille optique au moyen de la lentille 11. Dans le cas d'une mesure de transmission, la lumière traversant le cassis porte-objet vide est réglée au moyen de la len- tille 11 en vue de former l'image. Après ce réglage, l'objet à mesurer est mis en place dans le chassies porte-objet ; l'image formée n'est pas au point, ce qui dépend du degré de clarté, lequel indique la condition de la lumière qui a traversé la grille optique. Le repère 17 désigne un appareil enregistreur relié au groupe récepteur de la lumière pour enregistrer la sortie du groupe récepteur de lumière (par exemple en mettant en oeuvre une cellule photo-électrique et un amplificateur). À ce moment, le mouvement de la grille optique est verrouillé avec l'alimentation de la bande de papier enregistreur de l'appareil enregistreur. Dans le cas d'une mesure de réflexion, comme dans le cas d'une mesure de lumière directement transmise, la sensibilité de l'enregistreur fait l'objet d'un réglage tel que la valeur maximale enregistrée correspondant à une partie transparente de la grille optique marque l'étendue totale de l'échelle graduée, par exemple 100. Les figures 2 et 3 représentent des grilles optiques. Celle de la figure 2 est à raies verticales avec partie noire t8 ne permettant aucun passage de lumière et partie blanche 19 constituant une zone transparente. La grille optique est faite soit d'un verre d'optique sans nervure, ni bulles, traité par photogravure, soit d'une plaque revêtue d'un enduit métallique et traitée. La figure 3 montre une courbe sinusoîdale, représentation d'une fonction trigonométrique, dans laquelle une partie noire 20 ne laisse paseer aucune lumière, et une partie blanchie 21 permet au contraire à la lumière de passer. Le repère 22 s'applique à un châssis.Dans l'une ou l'autre de ces grilles optiques, les lignes d'ondes de raies sont divisées en deux à quatre classes. Par exemple, les premières ondes ont un nombre d'ondes de mm-1 et et les ondes suivantes un nombre de 4mm-1 1 dans l'ordre dea ondes ou rates t Dans le cas de division en quatre classes, les ondes qui ont des nombres de 6 mm-1 et 8mm-1 sont ajoutées. Les mesures peuvent dtre conduites en utilisant n'importe quelle grille optique. Comme le montre la figure 4, l'appareil d'entraînement de la grille optique est composé d'un châssis 23 supportant la rille, d'une crémaillère 24 fixée sur la partie inférieure du châssis, d'un pignon d'entraînement 25, d'un moteur 26 et de deux barres de guidage 27 sur lesquelles le châssis 23 Be déplace en un mounument de translation parallèle sous l'action du moteur 26. La réalisation de la figure 4 est illustrée en outre par ce qui suit. Le repère 4 désigne un socle semi-circulaire, le repère 28 correspond à une chambre noire couvrant le socle et comportant un couvercle 29 que l'on peut ouvrir ou fermer. La référence 1 désigne une lampe montée sur une chais 30 et une douille support 31. Le repère 2 se rapporte à une fente portée par une monture reposant sur le socle 4. Le repère 3 désigne une lentille solidement assise sur le socle 4 par l'intermédiaire d'une douille porte-objectff 33 et d'une monture 34. la lentille 3 se règle par déplacement de la douille porte-objectif 33 en avant et en arrière. La référence 5 désigne un chassie orientable porte-objet fixé sur une colonne creuse extérieure 35 solidaire dtun disque gradué en degrés d'an gle fait pour tourner autour d'une tige intérieure, 36, indiquée en pointillé dans la colonne creuse extérieure 35. La tige inté rieure 36 est assujettie au socle 4, et le repère 37 s'applique à une vis dont le rôle est de verrouiller le châssis orientable porte-objet pour l'empêcher de tourner une fois le réglage obtenu. La référence 8 désigne un index solidement fixé au socle par un crampon métallique. Le repère 10 est celui dtune platine réceptrice de lumière montée de façon à pouvoir tourner autour de la tige intérieure 36. Le repère Il s'applique à un objectif construit sur le modèle de l'objectif 3 et monté sur la platine réceptrice de lumière 10. Le repère 38 désigne un bottier pour le groupe 14 de réception de la lumière et il est monté sur la platine réceptrice de lumière 10 au moyen d'une attache métallique 39.Le repère 40 correspond à une vis qui immobilise la platine de réception de la lumière 10, s'opposant à l'action d'un levier placé sous le cadran gradué 15. En se reportant à la figure 5, le repère 10 s'applique à une vue en coupe transversale de la platine réceptrice de lumière, le repère 40 désigne une vis, le repère 41 un levier fixé à l'extré- mité de la vis 40, le repère 15 correspond à une coupe transversale du cadran gradué, et le repère 4 représente le socle. On règle l'orientation de la platine et on serre la vis de façon à amener le levier à toucher une saillie 42 de telle sorte que la platine 10 réceptrice de la lumière soit rendue solidaire du cadran gradué 15. La figure 4 représente une situation où l'angle d'incidence est égal à 600, ainsi que angle de réception, en vue de la mesure en lumière réfléchie. la figure 6 représente l'objet-éprouvette mis en place dans son châssis. Le repère 5 s'applique à une pièce mé tallique en forme d' jouant le rôle d'attache, pièce dans laquelle un trou carré a été ménagé, et qui porte quatre pattes saillantes, 43. L'objet à observer, 9, est placé sur l'attache métallique 5 et maintenu en place par la plaque de retenue 44, munie d'un ressort plat en lame t un ressort 45 est alors inséré dans les pattes saillantes 43 pour maintenir en place l'objet-éprouvette par action de deux segments de ressort. La mesure faite par l'emploi de l'appareil selon l'inven- tion est illustrée ci-dessous. En premier lieu, dans le cas de la mesure an lumière réfléchie, mesure et enregistrement se font en utilisant la surface de miroir parfait. Quand on se sert de la grille de la figure 3, l'enregistrement s'obtient comme le montre la figure 7. Du fait que l'objet-éprouvette est une surface de miroir parfait, l'image de la grille n'a pas de partie brouillée par défaut de mise au point. L'enregistrement donne une courbe reproduisant les parties claires et les parties sombres de la grille. Le repère 46 représente une valeur eorrespondant à la totalité de la graduation et 47 désigne le trait zéro. La graduation X comprise entre la valeur maximale de la courbe et le trait zéro peut Entre amenée à correspondre exactement à la valeur d'échelle totale par réglage de la sensibilité de l'appareil enregistreur. Si la valeur indiquée par la graduation, m, est située entre une valeur minimale de la courbe et le trait zéro, la valeur m sera nulle, car le trait zéro est à peu près complètement englobé dans la valeur minimale de la courbe. Si l'on procède ensuite à la mesure sur un objet-éprouvette de clarté moyenne, l'enregistrement obtenu est anlogue à celui que montre la figure 8. L'enregistrement présente une amplitude de variation (M-m) inférieure à celle de l'enregistrement de la figure 7. Les courbes à quatre classes correspondent aux nombres d'ondes 1 4, 6 et 8 mm-1 1 dans la grille optique, de la gauche à la droite ; les courbes ayant des nombres d'ondes plus forts offrent une moindre amplitude de variation (M-m), ce qui sera expliqué plus loin. Lorsque l'image formée sur la grille est brouillée, la lumière diffuse due à ce défaut de mise au point empiète sur les zones brillantes voisines, même si le centre de limage se trouve situé dans la portion sombre de la grille ; il en résulte que la courbe représentative de la lumière n'est pas zéro. De même, quand le déplacement de la grille amène l'image dans la portion brillante de la grille, la lumière diffuse est interrompue par les zones sombres avoisinantes, la quantité de lumière reçue est réduite et n'atteint pas la valeur de la graduation totale. De même, si le nombre d'ondes est grand, l'éclat et l'obscu- rité se réduisent, la lumière ne se diffuse pas seulement aux zones voisines, mais s'étend sur de larges surfaces. La quantité de lu, mière, par voie de conséquenoe, se trouve réduite encore davantage. Bien plus, la médiocre clarté (valeur faible) de l'objet soumis à la mesure a pour résultat une faible amplitude de la variation (MLm), tandis qu'une grande valeur due à une clarté meilleure aboutit à une plus grande amplitude de variation (M-m). La clarté, rapport -m x = 100 % de M-m et M+m, se calcule par la relation ci-dessus d'après les nombres ondes. Par exemple, la figure 8 montre une courbe d'enregistrement d'une plaque métallique ayant un degré moyen de clarté, et donnant les degrés de clarté suivants : EXEMPLE I t Plaque de métal, angle d'incidence 600, angle de re- ception de la lumière, 600. Nombres d'ondes Degrés de clarté 1mm-1 45 % 4mm-1 11 % 6mm-1 5 % 8mm-1 1,2 % Ensuite, dans le cas de lumière transmise, la surface de l'objet-éprouvette est maintenue fixe dans une position normale à l'axe du faisceau de lumière émanant de la source lumineuse. L'appareil enregistreur est réglé à une valeur égale à la totalit de la graduation, sans mise en place de l'objet à mesurer. Celui-ci est alors mis en place pour opérer l'enregistrement. Dans ces conditions, on trouve la valeur de la clarté par le procédé de calcul indiqué ci-dessus à propos de la mesure dans le cas de la lumière réfléchie. La mesure relative à une plaquette de matière plastique est donnée dans l'exemple ci-après t PIE II. Plaquette de plastique. Nombres ondes Degrés de clarté 1mm-1 60 % 4mm-1 20 % 6mm-1 10 % 8mm-1 0 % Les figures 7 et 8 donnent les résultats obtenus en se servant d'une grille à courbe sinusoîdale. Nais les relations entre N; m, et la clarté, sont exactement les mêmes que celles qui se rapportent à la grille à raies verticales figurant un peigne, représentée en figure 2. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ot-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour oela sortir du cadre de l'invention. REVED I CÂT IONS 10) Appareil de mesure de la clarté d'une image, caractéri- sé en ce qu'il est muni : d'un dispositif de support d'objectif portant une lampe à mince filament de tungstène, une fente et un objectif réglable ; d'une platine réceptrice de lumière dont une extrémité est montée de façon à permettre la rotation, dans une position coupant à angle droit l'axe du faisceau lumineux ayant traversé les accessoires ci-dessus ; d'un axe vertical monté sur un socle de façon à permettre la libre rotation autour de lui d'une colonne rotative sur laquelle sont montés un cassis orientable porte-object-éprouvette et un disque gradué en degrés d'angle ; et en ce que le châssis à orientation variable porte-objet-éprouvette est disposé de façon telle que la surface de l'objet soumis à mesure est positionnée exactement sur l'axe de montage et que l'index du cadran gradué en angles est assujetti à la pièce formant socle t d'un porte-objectif sur lequel est monté une lentille de façon à en permettre le réglage, d'une grille optique dotée d'un support disposé de façon telle que les zones qui laissent passer la lumière et celles qui interdisent le passage de la lumière sont formées de façon à offrir plusieurs bandes ayant des dimensions différen- tes en parallèle dans le sens latéral, la grille optique pouvant Outre déplacée dans le sens latéral sous l'action d'un moteur, d'un socle sur la partie supérieure duquel est monté un bolier contenant un groupe récepteur de la lumière, tous articles disposés et fixés sur la platine réceptrice de la lumière t et en ce que la partie d'extrémité de la platine réceptrice de la lumière opposée à l'extrémité par laquelle la platine réceptrice de lumière est montée, peut glisser par rapport à la graduation en angles qui est montée sur une partie semi-circulaire de la platine 5 et en ce qu'un index est monté sur l'extrémité de la platine réceptrice de lumière en connexion avec le cadran gradué en angles, et qu'un arrdtoir est prévu disposé de telle façon que la platine réceptrice de lumière puisse Outre arrdtée dans n'importe quelle position correspondant à une graduation, arrêtoir par lequel la rotation du dispositif d'enregistrement situé près de la platine réceptrice de lumière ee trouve verrouillé avec la rotation du moteur qui fait mouvoir la grille optique , et en ce que tous les articles énumérés ci-dessus sont contenus dans une chambre noire munie d'un couvercle et façonnée en une forme sensiblement semi-circulaire. 20) Appareil de mesure de la clarté d'une image, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est muni dtun châssis orientable composé d'un profilé métallique en forme de U, percé d'un trou carré en son centre et doté de deux pattes en saillie de chaque côté, et d'une plaquette de retenue équipée d'un ressort plat en lame ayant un rdle de retenue, et dont les extrémités supérieure et inférieure peuvent être retenues par les pattes saillan- tes. 30) Appareil de mesure de la clarté d'une image, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un porte-grille optique composé d'un châssis de montage de grille optique, doté d'un trou destiné au montage de la grille optique en son centre, d'une crémaillère à sa partie inférieure et d'un pignon s'engrenant avec la crémaillère et qui est entraîné par un moteur, et de deux barres de guidage pour le mouvement latéral du cssis de montage. 40) Appareil de mesure de la clarté d'une image, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'll est équipé d'une grille optique sur laquelle sont tracées des raies verticales figurant un peigne, avec des zones où le passage de la lumière est interdit et des zones permettant le passage de la lumière, ces raies étant en nombres multiples et présentant une variation continue de dimensions grossières à des dimensions fines après chaque série de plusieurs raies. 50) Appareil de mesure de la clarté d'une image, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est équipé d 'une grille optique comportant une courbe sinusoïdale représentative d'une fonction trigonométrique, courbe dont les ondulations présentent des zones d'interdiction de passage de la lumière et des zones transparentes à la lumière, et varient, pour une multiplicité de nombres, de dimensions grossières à des dimensions fines après chaque série de plusieurs ondes. 60) Appareil de mesure de la clarté d'une image, suivant l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que cet appareil est équipé d'une grille cptique sur laquelle les di- mensions des raies ou ondes sont divisées en deux à quatre classes, le premier jeu de raies ou ondes ayant une taille de 1mm-1, le suivant ayant une taille de 4mm-1, le troisième une taille de imm i, et le dernier ayant une taille de 8mm-1.