Brevet FR2485753A1 — publié le 19811231

- 1 Dispositif diffuseur de lumière, notamment pour appareil de contrôle optique de fonds de bouteilles. La présente invention se rapporte, d'une façon générale, à un dispositif diffuseur de lumière utilisé pour inspecter, par exemple, des fonds de bouteilles ou objets similaires et concerne plus particulièremnet un dispositif dif- fuseur de lumière de construction simple, convenant pour les applications dans lesquelles on contrôle l'existence ou l'ab- sence de défauts, de crasse et/ou de matières étrangères, par exemple dans les fonds de bouteilles. Dans les chaînes d'embouteillage, il est en général nécessaire d'effectuer une opération entre les ma- chines de lavage de bouteilles et les machines de chargement et de remplissage des bouteilles, cette opération ayant pour but d'examiner l'existence ou l'absence de défauts, de crasse ou de mélange de particules étrangères à l'intérieur dès bouteilles ou des objets similaires. Cette opération de contrôle a été effec- tuée de façon classique sur la base d'une inspection visuelle par un opérateur. Une telle inspection visuelle des bouteilles vides provoque la fatigue de l'oeil de l'opérateur quand elle est effectuée pendant un grand nombre d'heures (ce qui est le cas normal). Cela a pour inconvénient d'accroître les erreurs d'inspection. En outre, une telle inspection visuelle est limi- tée dans ses possibilités par les limitations humaines et il n'est pas possible d'effectuer un examen à grande vitesse. On a déjà proposé des machines d'inspec- tion automatique de bouteilles vides en utilisant des organes convertisseurs photo-électriques en essayant de pallier les défauts de l'inspection visuelle. Un exemple d'une telle ma- chine classique de contrôle ou d'inspection de bouteilles vides est décrit ci-après en se référant à la Fig. 1 et aux Fig. 2A, 2A' ainsi qu'aux Fig. 2B, 2B'. Sur la Fig. 1, la référence numérique 1 désigne un organe convertisseur photo-électrique tel qu'un élé- ment Cds ou une caméra vidéo. Au moyen de cet organe, la zone - 2d'examen, telle que le fond 3 d'une bouteille 2 ou d'un objet similaire, est palpée par voie optique, de sorte qu'on détecte les défauts, la crasse ou les matières étrangères se trouvant à l'intérieur du fond 3 de la bouteille sous forme de contraste lumineux. Cet organe fournit un signal de sortie électrique. Les variations du signal de sortie électrique sont détectées par des organes détecteurs, non représentés sur les dessins, pour détecter tous les défauts, la crasse ou les matières étrangères se trouvant à l'intérieur du fond 3 de la bouteille. Sur la Fig. 1, la référence numérique 4 désigne une source lumineuse constituée par un réflecteur parabolique 4 et par une lampe 42 disposée au foyer du ré- flecteur 4il La source lumineuse 4 est disposée du côté du fond 3 de la bouteille situé à l'opposé des organes photo- sensibles, c'est-à-dire sous le fond 3 dans l'exemple repré- senté. En outre, un organe diffuseur de lumière 5, constitué par une plaque non transparente ou blanc laiteux est disposé entre la source lumineuse 4 et le fond 3 de la bouteille pour uniformiser la lumière en provenance de la source lumineuse 4. Au moyen de cet organe diffuseur, la lumière provenant de la source lumineuse 4 irradie le fond 3 de la bouteille sous forme de 'umière uniforme et homag- ne. Dans ce cas, l'importance des défauts et de la crasse ou les dimensions des particules étrangères pouvant être détectées sur le fond de la bouteille peut être sélectionnée par la brillance de la source lumineuse 4 ou par un réglage de sensibilité de l'organe convertisseur photoélectrique 1 pour détecter de très fines particules étrangères ou des éléments similaires. Cependant, la préci- sion de détection est soumise à l'influence de la structure de la zone examinée qui est constituée par le. fond 3 de la bouteille. En d'autres termes, sur les objets exa- minés, tels que la bouteille 2, il est usuel de disposer pen- dant le processus de fabrication des saillies telles que la ligne 6 qui sont généralement appelées repères déflecteurs - 3- comme représenté sur les Fig. 2A et 2A', ou des saillies en forme de gouttes appelées bossages de moletage, comme repré- senté sur les Fig. 2B et 2B', ou des numéros de lot ou des caractères de ce type, non représentés. En conséquence, si l'on augmente la sensibilité de détection uniquement sur la base de la détection des défauts ou de la crasse, on détecte également, sous forme de contrastes lumineux, les saillies mentionnées précédemment et correspondant aux repères déflec- teurs 6, aux bossages de moletage 7, etc.. En d'autres termes, ces saillies sont détectées sous forme d'éléments anormaux et il devient impossible de détecter avec précision uniquement les défauts, la crasse et les éléments similaires. Il est donc nécessaire de régler la sensibilité de détection du sys- tème pour détecter uniquement les défauts, la crasse et les éléments similaires en tant que contrastes lumineux sans dé- tecter les contrastes lumineux provoqués par les repères dé- flecteurs ou les parties similaires qui ne concernent pas les défauts, la crasse et les éléments similaires. En fait, lorsque la sensibilité de dé- tection est limitée, comme indiqué ci-dessus, il en résulte naturellement une diminution de la sensibilité de détection des défauts, de la crasse ou éléments similaires à examiner. Par conséquent, pour éviter de réduire cette sensibilité de détection sans que l'on détecte inutilement les bossages de moletage et les éléments similaires, on a proposé des organes de détection classiques pour plonger la surface extérieure du fond 3 de la bouteille dans un liquide limpide afin de ré- duire la réfraction de la lumière à la surface extérieure du fond 3 de la bouteille, de manière que le contraste lumineux dû aux bossages de moletage ou éléments similaires formés sur le fond 3 de la bouteille puisse être réduit. Cependant, dans le cas o des bouteilles se déplaçant l'une à la suite de l'autre, sur des bandes transporteuses ou des organes simi- laires, doivent être examinées de façon automatique, l'immer- sion de chaque bouteille dans le:Liquide mentionné ci-dessus est une opération extrêmement difficile. En conséquence, la présente invention a pour but de créer un dispositif diffuseur de lumière permet- tant la formation d'un contraste lumineux du, par exemple, à des défauts, de la crasse ou des particules étrangères se trouvant sur la surface intérieure du fond d'une bouteille, mais évitant la formation d'un contrasté lumineux di! aux sail- lies, telles que bossages de moletage et similaires, se trou- vant sur la surface extérieure du fond de la bouteille. L'invention concerne à cet effet un dis- positif diffuseur de lumière prévu pour être mis en applica- tion avec un appareil d'examen optique d'un objet, ce disposi- tif étant caractérisé en ce qu'il comporte une série de sur- faces de diffusion de lumière formées sur des surfaces d'au moins une plaque transparente, cette plaque transparente étant disposée entre une source lumineuse et un objet à exa- miner, le degré de diffusion de lumière étant choisi avec une valeur différente de l'une à l'autre des surfaces de diffusion de lumière de la série, de sorte que la lumière émise par la source lumineuse est diffusée successivement par la série de surfaces de diffusion de lumière avec des degrés de diffusion différents et est envoyée sur l'objet. L'invention sera mieux comprise en regard de la description, ci-après, et des dessins annexés représen- -tant des réalisations connues et des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels': - la Fig. 1 est une vue schématique d'une machine connue d'examen de bouteilles vides; - la Fig. 2A et la Fig. 2A' sont respec- tivement une vue de dessus et une vue en coupe du fond d'une bouteille; - la Fig. 2B et la Fig. 2B' sont respec- tivement une vue de dessus et une vue en coupe d'un autre type de fond de bouteille; - la Fig. 3 est une vue en coupe repré- sentant un exemple de réalisation du dispositif diffuseur de lumière conforme à l'invention; _ 5- - la Fig. 4 est une vue en coupe repré- sentant un autre exemple de réalisation de la présente inven- tion. Dans les dessins, les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments ou les mêmes pièces. La Fig. 3 représente en coupe un exemple de réalisation du dispositif diffuseur de lumière conforme à la présente invention. Dans cet exemple, un dispositif diffu- seur de lumière 10 comporte trois feuilles ou plaques de dif- fusion de lumière 11, 12 et 13, chacune d'elles étant réali- sée en matière plastique transparente, en verre, en résine ou matière similaire. Ces plaques présentent respectivement,d'un côté, une surface de diffusion de lumière lia, 12a, 13a, avec un degré de diffusion de lumière différent. Lorsque le dispositif diffuseur de lu- mière 10 est utilisé, par exemple pour l'examen de détection des défauts, de la crasse ou des mélanges de particules étran- gères à l'intérieur de fonds de bouteilles, on le dispose en- tre la source lumineuse 4 et le fond 3 de la bouteille de la même manière que dans les procédés classiques représentés sur -la Fig. 1. L'examen est également conduit de la même manière que dans les procédés classiques par les organes convertis- seurs photo-électriques placés au-dessus du goulot de la bou- teille 2 (voir Fig. 1). Maintenant, conformément à l'exemple de réalisation de la présente invention représenté sur la Fig. 3, les surfaces de diffusion de lumière lia, 12a et 13a des pla- ques de diffusion respectives 11, 12 et 13 du dispositif dif- fuseur de lumière 10 placé entre la source lumineuse 4 et le fond 3 de la bouteille, sont constituées chacune par une sur- face rugueuse formée par une surface non lisse d'un côté de chacune les plaques de diffusion 11, 12, 13, ce côté étant di- rigé vers la source lumineuse 4. Dans l'exemple de la Fig. 3, la rugosité de chacune des surfaces de diffusion de lumière lla, 12a, 13a est choisie pour devenir plus fine lorsque ces surfaces se rapprochent du fond 3 de la bouteille en s'éloi- -6- gnant de la source lumineuse 4. En conséquence, les rayons lumineux sensiblement parallèles émis par la source lumineuse 4 sont grossièrement diffusés, premièrement par la surface rugueuse lia par la plaque de diffusion de lumière 11 qu'ils traversent. Puis, au cours de l'étape suivante, les rayons lumineux traversent la surface rugueuse 12a de la plaque de diffusion de lumière 12 qui présente une rugosité plus fine que celle de la surface rugueuse lla de la plaque de diffu- sion 11. Les rayons lumineux sont diffusés de façon plus fine et traversent la plaque 12. Ils traversent ensuite la sur- face rugueuse 13a de la plaque de diffusion de lumière 13 dont la rugosité est encore plus fine que celle de la surface ru- gueuse 12a de la plaque de diffusion de lumière 12. Ils sont diffusés de façon encore plus fine, passent dans la plaque de diffusion de lumière 13 et traversent le fond 3 de la bouteille par irradiation à partir de l'extérieur de ce fond 3. Les rayons arrivent ensuite à l'organe photo-sensible (voir Fig.1). Dans ces conditions, la lumière qui tra- verse le dispositif diffuseur de lumière 10 et irradie finale- ment le fond 3 de la bouteille est à peine influencée par le contraste lumineux de la surface rugueuse précédente. Elle peut donc réduire le plus possible les contrastes lumineux dus aux bossages de moletage, aux repères déflecteurs, aux -caractères et éléments similaires formés sur la surface exté- rieure du fond 3 de la bouteille. Elle peut ainsi transmettre à l'organe photo-sensible uniquement les contrastes lumineux dûs aux défauts, à la crasse ou aux particules étrangères se trouvant à l'intérieur du fond 3 de la bouteille. Par consé- quent, le dispositif diffuseur de lumière 10 suivant la pré- sente invention augmente non seulement la précision de détec- tion, mais améliore aussi grandement la sensibilité de détec- tion de l'organe photo-sensible. Cela a été confirmé par de nombreuses expériences et de nombreux essais. En outre, la conformation de la surface rugueuse sur chaque plaque de diffusion de lumière peut cor- respondre à une forme quelconque telle que, par exemple, -7- forme conique, pyramidale, tronconique ou pyramidale à tête plate, avec un arrangement ordonné ou au hasard. On peut es- sentiellement prévoir une forme et un arrangement quelconques permettant d'atteindre le but qui consiste à réduire le plus possible ou à supprimer le contraste lumineux produit par les saillies, telles que bossages de moletage ou similaires, se trouvant sur la surface extérieure du fond de la bouteille. Il est également évident que le nombre des plaques de diffusion de lumière présentant des surfaces rugueuses et constituant le dispositif diffuseur de lumière - n'est pas nécessairement limité suivant l'exemple représen- té sur la Fig. 3. Ce nombre peut être augmenté ou diminué suivant les nécessités. La Fig. 4 représente un autre exemple de réalisation 10' de la présente invention. Dans cet exemple, la plaque médiane 12 de diffusion de lumière de l'exemple de la Fig. 3 est supprimée, mais la surface rugueuse 12a de cette plaque est formée sur le côté arrière de la plaque de diffu- sion de lumière il présentant la surface rugueuse lla corres- pondant à la première étape de diffusion. Il est clair que le dispositif diffuseur de lumière 10' suivant l'exemple de réa- lisation de l'invention repcésenté sur la Fig. 4 peut fournir exactement les mêmes résultats que l'exemple représenté sur la Fig. 3. En outre, la succession des dispositions de rugosité n'est pas nécessairement limitée aux exemples re- présentés. De plus, bien qu'on ait expliqué dans ce qui précède certains exemples de possibilités de mise en appli- cation de la présente invention à la détection des défauts, de la crasse et éléments similaires, sur des fonds de bouteil- les lorsque de telles bouteilles présentent sur la surface extérieure de leurs fonds des saillies telles que bossages de moletage, repères ou similaires, la présente invention n'est pas obligatoirement limitée à ces applications précédemment - 8- décrites. Elle peut être mise en application-dans d'autres cas o une diffusion de lumière est nécessaire. Il est en outre évident que, bien que l'on ait représenté espacées l'une de l'autre les plaques de diffusion de lumière de la présente invention, elles peuvent aussi être disposées en contact l'une avec l'autre. -9- REVENDICATIONS ) - Dispositif diffuseur de lumière (10, 10') pour appareil d'examen optique d'un objet (2, 3), caractérisé en ce qu'il comporte une série de surfaces de diffusion de lumière (lia, 12a, 13a, 12b, 13b) formées sur des faces d'au moins une plaque transparente (11, 12, 13), cette plaque transparente étant disposée entre une source lumineuse (4, 41 42) et un objet à examiner (2, 3), le degré de diffusion de lumière de la série de surfaces de diffusion de lumière étant choisi avec une valeur différente de l'une à l'autre, de sorte que la lumière émise par la source lumineuse (4) est diffusée successivement par cette série de surfaces de diffusion de lumière avec des degrés de diffusion différents et est envoyée sur l'objet. ) - Dispositif diffuseur de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des surfaces de diffusion de lumière (lia, 12a, 13a, 12b, 13b) de la sé- rie est une surface rugueuse. ) - Dispositif diffuseur de lumière selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rugosité de la sé- rie de surface rugueuses (lia, 12a, 13a, 12b, 13b) est choi- sis pour devenir p'is f ine lorsqu'on s'approche de lecobjet (2, 3). 4 ) - Dispositif diffuseur de lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la série de surfaces de diffusion de lumière comporte trois surfaces (lia, 12a, 13a) respectivement formées sur l'une des faces de trois plaques transparentes indépendantes (11, 12, 13), ces faces sur lesquelles sont formées les surfaces de diffusion de lumière étant situées du côté de la source lumineuse (4). ) - Dispositif diffuseur de lumière selon la revendication 4, caractérisé en ce que les plaques transpa- rentes, indépendantes, (11, 12, 13) dont chacune présente - 10 - une surface de diffusion de lumière (11a, 12a, 13a) sur l'une de ses faces, sont réalisées en une seule pièce. 6 - Dispositif diffuseur de lumière selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la série de surfaces de diffusion de lumière comporte trois surfaces (11a, 12b, 13b), deux d'entre elles (la, 12b) étant formées sur les deux faces d'une plaque transparente (11l), tandis que l'autre (13b) est formée sur une face d'une autre plaque transparente (13). 7 ) - Dispositif diffuseur de lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chacune des surfaces de diffusion de lumière (11a, 12a, 13a, 12b, 13b) est constituée par une série de saillies coniques. 8 ) - Dispositif diffuseur de lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chacune des surfaces de diffusion de lumière (11a,.12a, 13a, 12b, 13b) est constituée par.une série de saillies pyrami- dales. 9 ) - Dispositif diffuseur de lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chacune des surfaces de diffusion de lumière (11a, 12a, 13a, 12b, 13b) est constituée par une série de saillies tronco- niques.