Brevet FR2443078A1 — publié le 19800627

La présente invention concerne un système optique pour contrôle de fabrication par observation oculaire de la surface d'un produit fabriqué et comparaison avec au moins une imagetémoin de référence définissant une qualité donnée. Un tel système s'applique, notamment, au contrôle de l'état de surface d'une. pièce mécanique. Les appareils connus de ce genre sont des instruments d'optique apparentés au microscope, mais n'appliquant pas obligatoirement à l'objet un grossissement notable. Ils comportent des moyens pour éclairer convenableMent l'objet et en donner une image que l'observateur compare avec une image-témoin, en formant, comme il est habituel dans ce genre d'instruments, une image réelle intermédiaire. L'image-témoin est, en général, une photographie, et il est nécessaire à l'observateur de posséder un oeil suffisamment exercé pour comparer valablement cette photographie avec l'image d'une surface réelle. On a cherché, dans certaines applications comme le contrôle de l'usinage de surfaces, à éliminer cet inconvénient en utilisant des surfaces métalliques types, correspondant à des qualités d'usinage normalisées, que l'on observe à travers l'appareil alternativement avec l'objet contrôlé. Mais ce mode opératoire fait encore intervenir la mémoire visuelle de l'observateur dans des proportions qui peuvent fausser les mesures. En outre, la préparation et la conservation d'objetstémoins peut être coûteuse ou difficile, voire impraticable, dans les domaines autres que la construction mécanique. La présente invention vise à réaliser un système optique de contrôle qui ne fasse pas appel à la mémoire visuelle de l'observateur et qui puisse s'appliquer au contrôle de tout produit sans entraîner de coût ou de difficulté particulière. Le système optique suivant l'invention sert au contrôle de fabrication, notamment au contrôle de l'état de surface d'une pièce mécanique, par observation oculaire de la surface d'un produit fabriqué et comparaison avec au moins une image-témoin de référence définissant une qualité donnée de fabrication. Il comprend des moyens pour former au moins une image réelle intermédiaire d'une zone prédéterminée de la surface à contrôler formant objet, des moyens pour observer cette image et des moyens pour envoyer un faisceau de lumière sur l'objet. I1 est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour placer, de façon amovible dans le plan de l'image, au moins une image-témoin de référence diapositive, l'ensemble de ces images-témoins n'occupant qu'une partie du champ optique dans le plan de l'image. L'observateur voit simultanément, dans une partie du champ optique, l'image de la surface à contrôler, et, dans une autre partie du champ optique, une ou plusieurs images-témoins définissant des qualités de fabrication normalisées. La comparaison s'effectue donc très facilement, avec une grande sûreté, sans faire aucunement appel à la mémoire visuelle de l'observateur, et sans exiger de lui aucun effort. Suivant une réalisation avantageuse de l'invention, le système comprend, sur le trajet lumineux en amont du plan de l'image réelle, des moyens pour troubler la partie de l'image formée dans ce plan située aux emplacements des images-témoins. Cette disposition évite que les images-témoins, qui sont des diapositives, ne soient brouillées par la superposition de l'image de la surface observée. L'image de cette dernière se forme uniquement dans la partie du champ optique qui lui est réservée, en dehors des images-témoins. Suivant une réalisation avantageuse de l'invention, les moyens pour troubler l'image comprennent une lame de verre dépolie à effet directif. Le verre dépoli classique présente des arêtes vives microscopiques qui diffusent la lumière dans toutes les directions et font perdre de la luminosité dans le plan de l'image, laissant les images-témoins sous-dclsirdes. L'emploi d'un verre dépoli C effet directif supprime cet inconvénient. Le système comprend encore avantageusement des moyens pour appliquer à l'objet observé un grossissement prédéterminé, les images-témoins étant affectées du même grossissement, de manière à pouvoir contrôler des structures microscopiques. Enfin, les moyens pour observer l'image réelle peuvent comprendre soit un oculaire, soit un verre dépoli pour recueillir une image réelle, soit encore une camera de télévision reliée à un tube cathodique de visualisation à distance. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif - la Figure 1 est un schéma optique d'ensemble d'un système conforme à l'invention, - la Figure 2 est une représentation schématique du champ de vision complet d'un observateur dans le plan de l'image réelle intermédiaire. En référence à la Figure 1, le système conforme à l'invention comprend un corps 1 dont on a seulement représenté schématiquement une extrémité. Au voisinage de cette extrémité, une ouverture 2 est destinée, en utilisation normale, à être orientée vers une surface à observer 3. Vis-à-vis de l'ouverture 2 est disposé un miroir plan 4, sensiblement à 450, pour dévier les rayons lumineux provenant de la surface 3 suivant la direction générale de l'axe optique 5 du système. Ce système comporte encore, de façon connue en soi, un objectif 6, un miroir déflecteur 7 pour dévier l'axe optique suivant 5a, et un oculaire 8 pour observer une image réelle intermédiaire se formant dans un plan 9. Le système comporte encore un dispositif d'éclairage constitué d'une lame transparente il inclinée à 45" sur l'axe optique 5 et recevant un faisceau de lumière d'une ampoule électrique 12 disposée latéralement pour diriger ce faisceau, à travers l'objectif 6 et par le miroir 4 vers la surface à observer 3. Conformément à l'invention, un support 13 amovible placé dans le plan 9 de l'image réelle porte un certain nombre de photographies diapositives 14 constituant autant d'images-témoins. Dans l'exemple décrit, il y a quatre photographies 14a, 14b, 14c, 14d (Figure 2). Ces photographies occupent seulement une partie du champ optique dans le plan 9, la partie centrale 15 étant inoc-. cupée pour laisser s'y établir l'image de la surface 3 observée. En amont du plan 9 sur le trajet lumineux est disposée une lame de verre dépolie 16 à effet directif, c'est-à-dire conservant la direction généraie du faisceau lumineux qui la traverse dans un angle solide restreint, tout en brouillant l'image formée par la partie du faisceau qui la traverse. Cette lame présente, dans sa partie centrale, une ouverture 17 pour laisser passer, sans les brouiller, les rayons qui forment l'image de la surface 3 dans la partie centrale 15 du champ optique dans le plan 9. La lame 16 peut être, par exemple, une lame à face parallèle ayant subi une attaque chimique, ce qui lui donne en surface une structure ondulée irrégulière brouillant les images, mais n'ayant pas le caractère diffusant des arêtes vives résultant d'un dépolissage mécanique. De telles lames sont connues notamment sous la marque "REFLO". En fonctionnement, on dirige l'ouverture 2 vers la surface à contr61g3 et l'on allume la lampe 12. La lumière émise par la lampe est réfléchie par la lame 11, passe à travers l'objectif 6 et, après réflexion sur le miroir 4, vient frapper la surface 3. Les rayons émis par la surface 3suivent le chemin inverse, mais traversent en grande partie la lame Il pour être déviés par le miroir 7 et venir former une image réelle de la surface 3 dans le plan 9. Mais cette image ne se forme que dans la partie centrale 15, puisque la partie du faisceau qui ne passe pas par l'ouverture 17 est brouillée par son passage à travers la lame 16. La partie du champ optique dans le plan 9 située autour de la zone 15, et qui correspond aux diapositives 14, est donc seulement éclairée, sans que l'image de la surface 3 ne vienne en surimpression sur les diapositives. L'image observée à travers loculaire 8 se compose donc de l'image de la surface 3, juxtaposée aux images-témoins, et permet à l'observateur de classer immédiatement la surface observée par rapport aux images-témoins, avec une bonne sûreté de jugement, et sans faire appel à sa mémoire visuelle. La comparaison est, en particulier, facilitée par le bon éclairage des diapositives 14 dû à l'effet directif de la lame 16. Le système conforme à l'invention peut servir à de nombreuses sortes d'opérations de contrôle superficiel, par exemple le contrôle de l'état de surface de pièces usinées ou de pièces de fonderie, même dans des cavitésj grâce à sa forme coudée et à son éclairage auxiliaire par la lampe 12. Il peut également servir au contrôle de structures fibreuses, telles que le papier ou les textiles, ou de structures composites agglomérées ou non, telles que des poudres ou des boues. Suivant le genre de contrôle opéré, le jeu d'imagestémoins situées dans le plan 9 peut être changé, le support étant amovible. Il ne sortirait pas du domaine de l'invention d'utiliser une. lame 16 en verre dépoli classique obtenu par abrasion, mais le résultat serait moins bon, car les diapositives seraient souséclairées, la lumière issue du verre dépoli étant diffusée dans toutes les directions. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à l'exemple décrit, et l'on peut concevoir de nombreuses variantes constructives, par exemple, remplacer le miroir déflecteur 7 par un prisme. On peut également, au lieu d'utiliser loculaire 8, former une image réelle sur un écran en verre dépoli, ou recueillir l'image du plan 9 par une caméra de télévision reliée à un tube cathodique de visualisation à distance. REVENDICATIONS 1. Système optique pour contrôle.de fabrication, notamment pour le contrôle de l'état de surface d'une pièce mécanique, par observation oculaire de la surface d'un produit fabriqué et comparaison avec au moins une image-témoin de référence définissant une qualité donnée de fabrication, comprenant des moyens pour former au moins une image réelle intermédiaire d'une zone prédéterminée de la surface à contrôler formant objet, des moyens pour observer cette image et des moyens pour envoyer un faisceau de lumière sur l'objet, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour placer, de façon amovible dans le plan de l'image, au moins une image-témoin de référence diapositive, l'ensemble de ces images-témoins n'occupant qu'une partie du champ optique dans le plan de l'image. 2. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, sur le trajet lumineux en amont du plan de l'image réelle, des moyens pour troubler la partie de l'image formée dans ce plan située aux emplacements des images-témoins. 3. Système conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour troubler l'image comprennent une lame de verre dépolie à effet directif. 4. Système conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour appliquer à l'objet observé un grossissement prédéterminé, les images-témoins étant affectées du même grossissement. 5. Système conforme à l'une des revendications 1 à 4; caractérisé en ce que les moyens pour observer l'image réelle comprennent un oculaire. 6. Système conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour observer l'image réelle comprennent un verre dépoli. 7. Système conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour observer l'image réelle comprennent une camera de télévision reliée à un tube cathodique de visualisation à distance.