Brevet FR2432342A1 — publié le 19800229

Inspection et contrôle d'objets transparents La présente invention se rapporte l'inspection et au contre en continu d'objets réalisés à partir d'un matériau transparent, comme le verre par exemple, et plus particulierement a l'examen d'objets qui présentent au moins localement une symétrie de révolution, notamment l'ouverture de récipients tels que des bouteilles ou des flacons, afin d'éliminer ceux qui sont défectueux. L'ouverture de ces récipients, de par sa configuration et sa fonction, est en effet un endroit critique dont dépend la qualité des articles de verre creux. I1 est connu d'examiner photo-optiquement des articles en verre creux afin de déceler par exemple des glaçures éventuelles, cet examen étant de préférence effectué par balayage circulaire à l'aide de faisceaux lumineux éclairant, de façon locale, le col et la bague ou telle autre partie desdits articles. La lumière retransmise par un défaut est détectée par des récepteurs qui commandent un dispositif d'éjection chargé d'évacuer automatiquement du transporteur les articles défectueux. Les deux difficultés majeures sont celles de la rapidité et de la fidélité de la détection. De façon à augmenter la sensibilité sans avoir à souffrir des bruits de fond ou autres signaux parasites, on emploie de préférence pour la détection de chaque type donné de défaut un ensemble distinct d'organes optiques disposés de manière appropriée, à savoir un groupe émetteur engendrant un ou plusieurs faisceaux lumineux étroits associé à une ou plusieurs cellules détectrices. D'autre part, il est intéressant de grouper plusieurs contrôles à un même poste dans la mesure du possible, mais il est alors nécessaire de séparer soigneusement les divers signaux soit géométriquement, soit électroniquement grâce à des modulations distinctes, sous peine de rencontrer à nouveau des difficultés de détection. Enfin, les appareils déjà connus ont des possibilités de préréglage, mais il est clair que l'adaptation à chaque cas particulier reste délicate. Ils ont donc dans l'ensemble donné satisfaction, mais ils présentent néanmoins certains inconvénients et certaines limitations d'emploi. En ce qui concerne le balayage circulaire, il est difficile de faire tourner la tête de contrôle. La plupart des procédés recourent donc non seulement à l'arrêt momentané ou au ralentissement de l'objet mais à sa mise en rotation pour procéder à un examen complet et ils comportent généralement un dispositif de transfert amenant l'objet d'un transporteur horizontal rectiligne au poste de contrôle. Ce processus est difficilement applicable à des objets de corps non cylindriques ; il implique une manipulation supplémentaire de l'objet et une limitation du nombre d'examens effectués par poste de contrôle et par unité de temps. D'une manière générale, on ne peut donc l'utiliser dans des chaines de très haute cadence comme les chaînes d'embouteillage mais, simplifiant la réalisation des têtes et améliorant la fidélité, il donne en général satisfaction à la sortie des chaînes de fabrication. La présente invention a pour objet un procédé de ce type permettant d'adapter les réglages de façon systématique et rapide à chaque type d'article contrôlé, et ceci avec une grande sûreté d'emploi vis-à-vis des signaux parasites. La présente invention a aussi pour objet un dispositif de mise en oeuvre du procédé, dispositif dont la sensibilité de détection est élevée et demeure constante en fonction du temps. Le procédé de l'invention utilise un éclairage local de chaque objet au moyen de faisceaux lumineux fixes associés à un balayage circulaire obtenu par mise en rotation de l'objet ; on recueille la lumière transmise sur une surface de détection comprenant une pluralité de zones sensibles, fixes et étroites, interrogées une à une, et on détecte les signaux transmis par 11 objet en vue de commander un tri, après amplification, en fonction de la réponse obtenue.L'éclairage consiste en une exploration très brève, cyclique, effectuée par sauts séparés dans le temps, sur des fractions de tour successives, à l'aide d'une pluralité de faisceaux lumineux fixes orientés différemment par rapport à l'objet et l'on interroge successivement une partie au moins des zones détectrices pour chaque éclairage par un des faisceaux lumineux, superposant ainsi deux séries de détections séparées dans le temps. L'émission des faisceaux lumineux sur un cycle principal et l'interrogation correspondante des zones détectrices au cours des cycles secondaires sont provoquées en synchronisme par comptage des impul sions d'un signal de haute fréquence. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'analyse de la surface de détection s'effectue systématiquement, dans un ordre invariable au cours de chaque cycle secondaire, mais le choix des zones effectivement interrogées en regard de chaque faisceau émis est déterminé par un réseau d'autorisations fixé a priori. Le balayage circulaire de l'objet, qui s'effectue de façon mécanique, par rotation de celui-ci au poste de contrôle engendre un cycle global d'examens. Un dispositif de-mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend, au-dessus d'un transporteur horizontal, - un ensemble de récepteurs.fixes sensiblement orientés vers un même axe vertical, de préférence en une mosaïque d'6léments contigus, - une pluralité d'émetteurs fixes disposés autour des récepteurs et focalisés sur la zone d'examen, au voisinage de cet axe, - un organe de guidage et de transport éventuel, réglable, amenant l'axe des objets à passer par l'axe de l'ensemble optique, - un circuit electronique de comptage à haute fréquence assurant en synchronisme une succession de cycles d'excitation des émetteurs et d'interrogation des récepteurs selon leur position relative par rapport à l'émetteur excité, - un organe de mise en rotation des objets engendrant le cycle global d'exploration. On emploie des émetteurs et des récepteurs agissant dans le proche infra-rouge et connus pour leur faible inertie. Grâce à l'entrelacement des signaux, il n'y a aucun risque de parasitages réciproques et la seule difficulté consiste à placer dans les positions voulues le nombre d'émetteurs nécessaires, dans les limites permises par la cadence de passage. Faisant appel à un nombre important de zones détectrices grâce à l'emploi d'un double cycle de détection avec création d'une zone morte en regard de chaque émetteur, le mode d'interrogation des cellules permet d'obtenir un rapport signal-bruit très favorable. La superposition de divers contrôles à un même poste devient- alors beaucoup plus facile car on dispose de plus de souplesse pour placer les émetteurs et les récepteurs, ce qui permet de les diriger sous des angles plus favorables pour certains contrôles difficiles. Bien qu'il continue d'exister, comme on vient de le remarquer, des angles d'éclairement plus favorables que d'autres à l'examen de tel défaut, émetteurs et récepteurs peuvent en effet perdre une partie de leur caractère spécifique, l'ensemble de la surface de la mosaïque de cellules étant analysé au cours de chaque phase d'émission même si une partie variable de la surface détectrice se trouve électroniquement occultée pendant cette~analyse. Pour la facilité de sa compréhension et de sa réalisation industrielle, l'invention est décrite ci-après en regard des schémas annexés qui représentent un exemple de contrôle mentionné à titre illustratif mais non limitatif et dans lequel - la figure 1 est une vue en élévation d'un appareil conforme à 1' invention - la figure 2 est une vue en plan du même dispositif ; - la figure 3 est un schéma du circuit électronique correspondant. Dans l'exemple représenté figures 1 et 2, on a regroupé au même poste les divers contrôles de la bague d'un flacon. On conçoit facilement que d'autres variantes du dispositif décrit permettront d'effectuer des contrôles comme celui de l'épaule d'un pot ou flacon ou encore celui du fond d'une bouteille, etc. Les organes d'entraînement mécaniques sont de type classique ; ils ne sont donc pas représentés mais simplement schématisés sous la forme d'un plateau 11 associé à un galet d'entrainement 12. Ces organes sont capables non seulement de faire tourner le flacon 10, mais également de le faire défiler sous la tête de contrôle pendant sa rotation, de façon discontinue, dans le but d'amener son axe en colnci- dence avec celui de la tête.Aux cadences utilisées, il n'est pas possible d'avoir recours à un déplacement continu car la rapidité de la détection ne serait plus suffisante pour que les écarts de position entre le début et la fin de l'opération fussent négligeables. I1 faut donc immobiliser l'objet un court instant et la détection est commandée par un contact lorsque le flacon est venu dans la position convenable sous la tête de contrôle. La surface réceptrice 13 est constituée d'une mosalque de cellules disposées sous la forme d'une calotte concave entourant partiellement le col de l'article dans la zone à examiner, sur environ un tiers de tour, et placées latéralement par rapport à la trajectoire du flacon 10 de façon à permettre le passage de celui-ci. I1 s'agit en l'occurrence de s = 36 cellules infra-rouges DR1 à DR36 de forme allongée, disposées, de part et d'autre d'un plan transversal, en trois rangées superposées : une verticale, une oblique et une horizontale. Les cellules réceptrices sont associées à t = 9 émetteurs infra-rouges DE1 à DE9, disposés trois par trois, qui effectuent plus particulièrement la détection des gla çures horizontales et à u = 2 émetteurs DElO, DEil destinés plus spécialement à la-détection des glaçures verticales. Les premiers sont placés au-dessus de la bague qu'ils éclairent par l'intérieur, de part et d'autre du plan transversal de symétrie, et excitent plus spécialement, en présence d'un défaut, les cellules des deux rangées inférieures. Les seconds sont placés derrière la surface réceptrice 13, à sa partie inférieure, et symétriquement par rapport à ce même plan de symétrie ; ils excitent plus particulièrement les cellules des deux rangées supérieures. Tous sont focalisés sur la paroi du flacon. I1 pourrait, bien entendu, exister d'autres émetteurs, certains susceptibles d'être utilisés ou non selon le type d'articles à contrôler. Au cours de cette opération de contrôle, et conformément à l'invention, les onze émetteurs sont excités tour à tour et pendant le fonctionnement de chacun d'eux, toutes les cellules sont analysées à tour de rôle. Les signaux lumineux se trouvent ainsi entrelacés dans le temps et non pas séparés dans l'espace ou par l'intermé- diaire d'une modulation électronique. Ce double cycle de détection, dont la durée est extrêmement brève, affecte l'ensemble des contrôles à effectuer le long d'une génératrice. Quand il est achevé, l'article a subi une légère rotation dont l'angle correspond à la largeur du tronçon de périmètre du col éclairé par les faisceaux lumineux ; un nouveau cycle de détection peut s'effectuer sur un secteur légèrement décalé. I1 est ainsi possible d'effectuer un balayage complet, par secteurs successifs qui se recouvrent mutuellement, pour conduire au cycle global d'examen.Comme il vient d'être dit, lors de l'excitation de chaque émetteur, soit par exemple l'émetteur DE4, l'état de l'ensemble des cellules DR1 à DR36 se trouve en principe analysé en totalité, sans que les unes ou les autres soient affectées à la détection d'un défaut spécifique, c'est-à-dire sans tenir compte du fait que certaines cellules ou même certaines rangées de cellules peuvent n'être jamais éclairées par tel ou tel des émetteurs en présence d'un type donné de défaut. Par contre, il convient de remarquer que diverses cellules, en nombre toutefois limité, peuvent au contraire se trouver systématiquement éclairées par tel ou tel émetteur, soit directement, soit en présence d'un objet sans défaut. C'est pourquoi, et toujours conformément à l'invention, ces cellules peuvent être occultées à volonté, en face de l'émetteur en question, afin d'éviter, à l'aide d'un réseau annexe d'interdiction, la détection de ces signaux parasites. Le circuit électronique de commande est représenté sur la figure 3. I1 comprend un oscillateur OD, à 0,5 MHZ, utilisé comme base de temps, un compteur CDR, à s + 2 = 38 positions, servant à l'analyse des cellules au cours de chaque cycle secondaire, un deuxième compteur CDE, à t + u + 1 = 12 positions, déclenchant successivement l'excitation des émetteurs, et un circuit d'utilisation identique à ceux précédemment décrits, enfin un circuit électronique de mémoires constitué ici par une matrice d'autorisation et d'interdiction A. L'oscillateur OD pilote le compteur CDR dont les sorties drl à dr36 provoquent successivement l'analyse des 36 cellules DR1 à DR36 à travers les portes ET dl à d36, tandis que la sortie dr37 fait progresser le compteur CDE en vue de déclencher l'excitation de l'émetteur suivant et que la sortie dr38 remet à zero le compteur CDR. Après excitation de toute la série des émetteurs, la sortie de12 remet à son tour le compteur CDE à zéro en vue de l'accomplissement d'un nouveau cycle de détection, alors que le pot ou flacon a effectué la rotation correspondante. L'ensemble du processus s'effectue en moins d'une milliseconde. On se rend compte sur la figure que la lecture du signal de défaut émis par l'une ou l'autre des cellules, telle que DR4, lors de son excitation par un émetteur donné tel que DE1 est soumise à une autorisation de passage envoyée sur la porte d4 par la porte OU s4, elle-même alimentée par la porte ET al4, à partir du signal del,-si l'interrupteur corres pondant i4 se trouve en position fermée. On crée ainsi, -1 comme précédemment, un double cycle de détection à l'inté- rieur duquel les lectures successives des cellules DR1 à DR36 sont soumises, lors de l'excitation de chaque émetteur DEl à DE11, à une série d'autorisations préalables détermi- nées par les positions assignées aux interrupteurs i a i 36 à l'intérieur de la matrice A. 11 On notera en outre que chaque signal de détection se combine sur l'une des portes ET tl à t36 avec le signal de pilotage drl à dr36 de la cellule détectrice pour provoquer au passage l'allumage de l'une des lampes témoins TR1 à TR36, signalant celle des cellules DR1 à DR36 dont la lecture s'effectuait lors de son apparition. Ces lampes sont essentiellement utilisées pour identifier rapidement les cellules'susceptibles de se trouver à l'origine d'éventuels signaux parasites en face d'un émetteur donne, en présence d'un article sans défaut, voire en l'absence de tout article à analyser, afin d'interdire sans tâtonnement la lecture de ces cellules. En effet, dans le cas actuel, l'opérateur est à même de modifier le réseau d'interdictions selon la nature de l'article à contrôler. Selon l'exemple considéré, il existe une seule rangée de lampes TR ; on fait donc l'étude de façon progressive, émetteur par émetteur. A cette fin, on ferme d'abord tous 36 les interrupteurs tels que i à i136, autorisant ainsi la lefture de toutes les cellules en face du seul émetteur DE1. On examine alors un certain nombre d'articles exempts de défauts. Tout signal parasite émis par exemple par la cellu- le DR4 provoque l'allumage de la lampe correspondante TR4 et indique qu'il est nécessaire d'interdire la lecture de 4 cette cellule en ouvrant l'interrupteur il 36 On ferme alors la série d'interrupteurs 121 à i2 en face de l'metteur DE2 et ainsi de suite jusqu'S détermination complète de la matrice A. Il est d'ailleurs clair que l'on pourrait aussi bien prévoir une matrice témoin complète de lampes TR et même utiliser les signaux de commande de ces lampes pour provoquer directement l'ouverture des interrupteurs correspondants i de la matrice A. On se rend ainsi compte de la grande fidélité et de la grande souplesse d'emploi du dispositif. Lors de la mise en oeuvre de l'appareil, et aussitôt que le contact d'immobilisation de lobjet, repéré sous la référence 18, autorise le fonctionnement, tout signal de défaut se trouve, après amplification et mise en forme, transmis, avec un retard réglé par le registre suiveur 19, à un dispositif d'éjection 20 connu en soi. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'inspection en continu par voie optique et le tri d'objets transparents possédant au moins localement une symétrie de révolution, selon lequel on fait défiler ces'objets devant un poste d'examen où ils sont mis en rotation sur eux-mêmes, en éclairant localement chacun d'eux, on recueille la lumière transmise sur une pluralité de zones de détection fixes et étroites interrogées une à une et on détecte les signaux transmis par l'objet en fonction de la réponse obtenue, caractérisé en ce que l'éclai- rage consiste en une exploration cyclique effectuée par sauts successifs à l'aide d'une pluralité de faisceaux lumineux fixes orientés différemment par rapport à l'objet et que l'on interroge successivement une partie au moins des zones détectrices pour chaque éclairage par un des faisceaux lumineux. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émission des faisceaux lumineux et l'interrogation des zones détectrices sont provoqués en synchronisme par comptage des impulsions d'un signal de haute fréquence. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour chaque éclairage local, on détecte les signaux sur une partie seulement des zones détectrices. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour chaque éclairage local, on analyse la totalité des zones détectrices dans un ordre invariable mais sans autoriser la détection des signaux émis par certaines d'entre elles. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le balayage mécanique incorpore une pluralité de cycles de détection électronique. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison au-dessus d'un transporteur - un ensemble (13) de récepteurs fixes DR sensiblement orientés vers un même axe vertical, - une pluralité d'émetteurs fixes DE disposés autour des récepteurs et focalisés sur la zone d'examen, au voisinage de cet axe, - un organe de guidage et de transport (11), réglable, amenant l'axe des objets à passer par l'axe de l'ensemble optique, - un circuit électronique de comptage (OD, ..) à haute fréquence assurant en synchronisme une succession de cycles d'excitation des émetteurs et d'interrogation des récepteurs selon leur position relative par rapport à l'émetteur excité, - un organe de mise en rotation des objets pour le balayage circulaire (12) engendrant le cycle global d'examen. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les récepteurs sont disposés en une mosalque d'éléments contigus. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le domaine spectral dans lequel travaillent les émetteurs et les récepteurs se situe dans 1 'infra-rouge. 9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le circuit de comptage comprend deux compteurs bouclés transmettant respectivement : le premier (CDR), aux récepteurs (DR) au cours d'un cycle secondaire, des autorisations successives de lecture et au second compteur (CDE) une instruction de saut ; le second (CDE), aux émetteurs (DE) au cours du cycle principal, des ordres d'excitation. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le premier compteur envoie des autorisations successives par l'intermédiaire de portes (d) sur certaines desquelles le second compteur envoie des autorisations successives. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'autorisation de lecture des récepteurs est commandée par l'intermédiaire d'une matrice (A) combinant un à un les signaux d'excitation des émetteurs et les signaux d'analyse des récepteurs par l'intermédiaire d'une porte (a) asservie à une mémoire (i). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par un réseau de lampes témoins (TR) alimentées par l'intermédiaire de portes (t) combinant tout signal de rejet avec le signal d'analyse des récepteurs, repérant ainsi les récepteurs dont la lecture provoque l'émission d'un signal de rejet. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les signaux alimentant les lampes témoins sont utilisés pour commander l'état des mémoires (i) de la matrice d'autorisation (A).