Brevet FR2528571A1 — publié le 19831216

La présente invention concerne de manière générale les appa- reils de contrôle de défauts de surface de corps de forme convexe, et a trait notamment à un tel appareil de contrôle, de construction simple, permettant des contrôles positifs et haute- ment précis, et en même temps automatiques, pour contrôler s'il existe des défauts de surface ou non de corps de forme convexe qui présentent une réflectivité élevée au niveau de la dite sur- face. Il s'avère extrêmement difficile de contrôler visuellement l'état (existence de défauts ou non) des surfaces de corps convexe présentant une réflectivité élevée, par exemple, la sur- face convexe de corps métallique à fini spéculaire ou dans les cas o une telle surface convexe est recouverte d'une couche mé- tallique Par conséquent, ces dernières années, on a proposé divers systèmes permettant de contrôler de manière automatique s'il existe des défauts de surface tels que saletés, rayures ou autres par photodétection des surfaces convexes h réflectivité élevée décritesci-dessus à l'aide de détecteurs d'images tels que camérasde télévision ou autresdont le signal d'image est traité par voie électrique O Il reste néanmoins vrai qu'un tel contrôle des surfaces convexes à haute réflectivité s'avère extrêmement difficile, comme pour le cas d'un contrôle visuel, à l'aide des appareils proposés à l'heure actuelle pour le contrôle automatique de sur- faces convexes. Un exemple d'un tel appareil de contrôle automatique de l'art antérieur sera décrit en référence aux figures 1 et 2 La figure 1 représente la relation entre la lumière incidente IL et la lumière RL réfléchie par la surface contrôlée qui est une sur- face convexe (surface sphérique) 2 d'un corps convexe 1, tel qu'une balle, qui représente l'objet contrôlé Comme cela est bien connu, la lumière incidente IL et la lumière RL réfléchie, par exemple, par un point P de la surface convexe 2 sont symétri- ques l'une par rapport à l'autre relativementàlanormale N à la surface convexe 2 au niveau du point P En d'autres termes, l'angle d'incidence e est égal à l'angle de réflexion I R La figure 2 est un schéma représentant un exemple d'un appa- reil de contrôle de l'art antérieur permettant de contrôler la surface convexe 2 du corps convexe 1 Sur cette figure, 3 désigne une source lumineuse La lumière incidente IL provenant de la source lumineuse 3 pour venir frapper la surface convexe 2 du corps convexe 1 est réfléchie au niveau de chacun des points Ai, A 2, A 3 de la surface convexe du corps convexe 1 pour deve- nir des rayons lumineux réfléchis RL 1, RL 2, RL 3 Dans l'exemple représenté dans la figure 2, en raison des positions ou emplace- ments de la source lumineuse 3 et d'une caméra de télévision 4, seul le rayon lumineux réfléchi RL 1 de tous les rayons réfléchis est capté par la caméra de télévision 4 tandis que les autres rayons réfléchis se trouvent en dehors du champ visuel de la caméra de télévision 4 En d'autres termes, sur toute la surface convexe ou surface contrôlée 2 du corps convexe 1, seul les dé- fauts se trouvant au niveau du point Ai peuvent être contrôlés. Dans ce cas, on peut dire que la lumière réfléchie RL 1 introduite dans la caméra 4 est constituée par la lumière provenant de la source lumineuse 3 même, si bien que la lumière réfléchie RL 1 est très intense, ce qui rend extrêmement difficile le contrôle de petits défauts au niveau du point AI. En outre, pour contrôler la totalité de la surface 2, il serait nécessaire de faire tourner lentement le corps convexe 1 par rapport à la caméra 4 d'un tour complet En outre, du fait que d'autres rayons lumineux réfléchis par la surface convexe 2 au niveau d'autres points que Ai peuvent entrer également dans la caméra de télévision 4, dans le sens strict, on peut dire que l'exemple classique représenté sur la figure 2 risque de contrô- ler en même temps des surfaces autres que le point Ai, mais tant que la surface contrôlée 2 est une surface convexe, quelle que soit la disposition relative de la caméra de télévision 4 et de la surface contrôlée 2 ainsi que de la source lumineuse 3, le faisceau lumineux provenant d'une source lumineuse 3 entrera dans la caméra 4 sous forme d'image, tel que dans le cas du point Ai, ce qui entraîne des problèmes de contrôle. La figure 3 représente un autre mode de réalisation de l'art antérieur qui a été proposé pour écarter l'inconvénient précité. Dans cet exemple, on utilise une pluralité de sources lumineuses 31 et 32, deux dans le cas de la figure, pour irradier la surface convexe 2 du corps convexe 1 par l'intermédiaire de plaques de diffusion de lumière 51 et 52, la caméra de télévision 4 inter- posée entre celles-ci étant ainsi abritée de l'irradiation directe par la lumière provenant des sources lumineuses 31 et 3 cette lumière étant réfléchie par la surface convexe 2 pour éliminer cet inconvénient En d'autres termes, en ce qui concerne l'exemple représenté sur la figure 3, les faisceaux lumineux émis par les sources lumineuses 31 ' 32 sont diffusés par les diffu- seurs de lumière 51 et 52 pour irradier certaines zones de la surface convexe 2 et les lumières réfléchies sont captées par la caméra de télévision 4 pour permettre de contrôler ces zones de la surface convexe 2. Toutefois, ce mode de réalisation présente l'inconvénient que, comme le montre la figure 3, par rapport au point B de la surface convexe 2, l'image de l'optique 4 de la caméra de télévi- sion 4 est captée par la caméra 4 En d'autres termes, dans cet appareil de l'art antérieur, la normale au point B de la surface convexe 2 et l'axe optique de la caméra de télévision 4 coïncide pour rendre impossible le contrôle de ce point B de la surface convexe 2. Le symbole 6 sur les figures 2 et 3 indique le système de contrôle permettant de détecter s'il existe un défaut ou non, tel que des rayures, etc, sur la surface contrôlée 2 par traitement du signal d'image fourni par la caméra de télévision 4, comme cela est bien connu. Par conséquent, un but de la présente invention est de réa- liser un appareil de contrôle de défautsde surface de corps convexes, appareil qui est exempt des inconvénients des appareils de l'art antérieur Selon un aspect, la présente invention a pour objet un appa- reil de contrôle de défauts de surface d'un corps convexe, compre- nant: a) une source lumineuse permettant d'irradier une surface d'un objet à contrôler d'un flux lumineux; b) des moyens de détection d'image destinés à recevoir une lumière réfléchie par la dite surface de l'objet en vue de four- nir un signal électrique correspondant; c) des moyens de contrôle destinés à recevoir le signal électrique fourni par le moyen de détection d'image pour contrô- ler s'il existe un défaut ou non sur la surface du dit objet; et d) un écran de projection situé sur une trajectoire de la lumière passant de la dite source lumineuse à travers la dite surface de l'objet vers les moyens de détection d'image, écran sur lequel est formée une image d'une zone de la surface de l'ob- jet irradiée par le flux lumineux provenant de la dite source lumineuse, les moyens de détection d'image captant l'image proje- tée sur le dit écran. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma explicatif illustrant la rela- tion entre un faisceau lumineux incident et le faisceau lumineux réfléchi par une surface convexe; les figures 2 et 3 sont respectivement des schémas d'appa- reils de contrôle de l'art antérieur; et la figure 4 est un schéma d'un mode de réalisation de la présente invention. On va décrire un mode de réalisation de la présente inven- tion en se référant à la figure 4 Sur la figure 4, les mêmes symboles que ceux utilisés sur les figures 1 à 3, indiquent les mêmes éléments et parties. Or, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, on met en oeuvre une seule source lumineuse 3 pour fournir un faisceau lumineux sensiblement parallèle ou flux lumineux IL qui irradie l'objet contrôlé 1, c'est-à-dire la surface contrôlée 2 du corps convexe 1 ou la surface convexe 2 de celui-ci Comme le montre la figure, la source lumineuse 3 est réalisée en disposant un corps émetteur de lumière 3 C, tel qu'une lampe, sensiblement au niveau du foyer d'une lentille convexe 3 B à l' intérieur d'un corps cylindrique 3 A, dont une extrémité est fermée tandis que l'autre extrémité est ouverte pour recevoir la lentille convexe 3 B Ainsi, la lumière émise par la source lumineuse 3 C traverse la lentille convexe 3 B pour devenir le flux lumineux IL précité. 3 D désigne la source d'alimentation de la lampe 3 C. Entre la surface contrôlée 2 et le détecteur d'image, tel qu'une caméra de télévision 4, on interpose un écran de projec- tion de type à transmission 7, en une matière plastique transpa- rente ou analogue d'une épaisseur sensiblement uniforme Sur la face de cet écran de projection 7, face qui se trouve en regard de la surface contrôlée 2, on réalise une surface de formation d'images 7 A, telle qu'une surface dépolie, sur laquelle se forme des images par suite de la diffusion partielle de la lumière incidente sur la surface 7 A Par conséquent, il se forme surcette surface dépolie 7 A de l'écran 7 l'image d'une zone de la surface contrôlée 2 irradiée par le flux lumineux parallèle IL de sorte que le flux lumineux parallèle IL provenant de la source lumineu- se 3 est réfléchi par une zone prédéterminée de la surface contrôlée 2 et le flux lumineux RL réfléchi par celle-ci est pro- jeté sur la surface dépolie 7 A de l'écran de projection 7. Par conséquent, l'écran de projection de type à transmission 7 ou son écran dépoli 7 A doit avoir une forme ou une configura- tion conçue pour que chacune des distances parcourues par les flux lumineux réfléchis RL entre des points respectifs de la zone irradiée de la surface contrôlée 2 et la surface dépolie 7 A soient égales. Il en résulte d'une telle configuration de la surface dépo- lie 7 A que l'image de la zone irradiée de la surface contrôlée 2 formée sur la surface dépolie 7 A sera sensiblement uniforme, ce qui permet d'effectuer de manière efficace un contrôle de défauts de la surface 2. Dans le mode de réalisation de la présente invention repré- sentée sur la figure 4, le détecteur d'image 4, tel qu'une caméra de télévision, est disposé de l'autre côté de l'écran de projec- tion 7 par rapport au corps contrôlé 1, l'image de la zone irra- diée de la surface contrôlée 2 qui se forme sur la surface dépo- lie 7 A est captée 'a travers l'écran de projection 7, et la sortie du détecteur d'image 4 est traitée par l'appareil de contrôle 6, comme pour l'art antérieur, afin de contrôler s'il existe des défauts ou non sur la surface contrôlée 2 Par conséquent, con- formémnent 'a la présent-e invention, la caméra de tél 6 visinn 4 ne capte pas l'image de la source lumineuse 3 même, comme pour l'art antérieur, et ne photod étecte pas l'image de l'optique 4 de la caméra de télévision 4, ce qui permet d'effectuer un contrôle automatique de défauts aisément et de manière positive même si l'objet contrôlé est constitué par un corps convexe tel qu'un corps sphérique, un corps cylindrique, etc contenant une surface convexe, même si cette surface présente une réflectivité élevée. Dans ce cas, grâce à la présente invention, la source lumi- neuse 3 est une'seule source et la lumière IL provenant de celle-ci ne diverge pas mais constitue plutôt un flux lumineux si bien qu'aucune lumière inutile n'entre directement dans l'écran de projection 7 ni dans la caméra de télévision 4. En outre, si la zone de la surface contrôlée du corps contrôlé i irradiée par le flux lumineux parallèle IL provenant de la source lumineuse 3 fait partie de la surface 2 à contrôler, il sera bien entendu nécessaire, bien que non représenté sur la figure, que le corps à contrôler i soit entraîné en rotation ou déplacé par un système d'entraînement approprié pour que toute la surface àa contrôler 2 puisse être irradiée de manière consécutive par le flux lumineux parallèle IL et que ces images consécutives soient formées sur la surface dépolies 7 A, le procédé de contrôle décrit ci-dessus étant ensuite répété. En outre, l'angle d'incidence du flux lumineux parallèle IL provenant de la source lumineuse 3 et venant frapper la surface 2 peut être varié en fonction des dimensions et de la courbure de la surface 'a contrôler 2 Dans ce cas, la forme ou la configura- tion de l'écran de projection 7 peut être modifiée en conséquen- ce. Dans un tel cas, il va de soi que le flux lumineux parallèle IL provenant de la source lumineuse 3 n'entre pas directement dans la surface dépolie 7 A de l'écran de projection 7 ni dans le détecteur d'image 4. En outre, il n'est pas nécessaire de limiter la source lumi- neuse 3 à une source fournissant un flux lumineux parallèle mais on peut prévoir une source qui fournit un flux lumineux quelque peu divergent ou convergent en fonction de la forme, etc, de la surface à contrôler 2. En outre, il est évident que, en fonction de la forme du corps à contrôler 1, c'est-à-dire de la surface à contrôler 2, on peut placer la caméra de télévision 4 du même côté de l'écran de projection 7 que le corps à contrôler 1 afin de capter l'image directement sur la surface dépolie 7 A, le même effet pouvant être atteint en jugeant les caractéristiques de la source lumineuse 3 de la présente invention Dans ce cas, comme pour l'écran de pro- jection 7, à la place d'un type à transmission on peut utiliser un écran de projection à réflexion. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil de contrôle de défautsde la surface d'un corps convexe, caractérisé en ce qu'il comprend: a) une source lumineuse ( 3) destinée à irradier d'un flux lumineux (IL) une surface d'un objet ( 1) à contrôler b) des moyens de détection d'image ( 4) destinés à recevoir de la lumière réfléchie par la dite surface ( 2) de l'objet en vue de fournir un signal électrique correspondant; c) des moyens de contrôle ( 6) recevant le signal électrique fourni par les moyens de détection d'image ( 4),et contrôlant s'il existe un défaut ou non sur la surface ( 2) du dit objet ( 1); et d) un écran de projection ( 7) situé sur une trajectoire de lumière passant de la source lumineuse ( 3) à travers la surface ( 2) de l'objet ( 1) vers les moyens de détection d'image ( 4), écran sur lequel se forme une image d'une zone de la surface de l'objet irradiée par le flux lumineux provenant de la source lumineuse ( 3), les moyens de détection d'image ( 4) captant l'ima- ge sur l'écran de projection. 2 Appareil de contrôle de défauts de surface selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse ( 3) est une source lumineuse unique comprenant un élément d'émission de lumière ( 3 C) et un système optique ( 3 B). 3 Appareil de contrôle de défautsde surface selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'écran de projection ( 7) est en une matière transparente et comporte sur une face une surface de formation d'image ( 7 A) sur laquelle se forme la dite image de l'objet ( 1). 4 Appareil de contrôle de défauts de surface selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que la relation entre les positions de la source lumineuse ( 3), de l'objet ( 1), de l'écran de projec- tion ( 7) et des moyens de détection d'image ( 4) est choisie pour que le flux lumineux (IL) provenant de la source lumineuse ( 3) n'entre jamais directement dans l'écran de projection ni dans les noyens de détection d'image. 5 Appareil de contrôle selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface de formation d'image ( 7 A) est réalisée sur une face de l'écran de projection ( 7), cette surface étant disposée en regard de la surface de l'objet à contrôler. 6 Appareil de contrôle selon la revendication 5, caractéri- sé en ce que les moyens de détection d'image ( 4) sont disposés de l'autre côté de l'écran de projection ( 7) par rapport à l'objet ( 1) de sorte que les moyens de détection d'image ( 4) captent l'image formée sur la dite surface de formation d'image ( 7 A) à travers l'écran de projection ( 7). 7 Appareil de contrôle selon la revendication 5, caractéri- sé en ce que les moyens de détection d'image ( 4) sont disposés du même côté de l'écran de projection ( 7) que l'objet ( 1) de sorte que les moyens de détection d'image ( 4) captent directement l'image formée sur la surface de formation d'image ( 7 A). 8 Appareil de contrôle selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'une surface de l'écran de projection ( 7) en face de la surface ( 2) de l'objet ( 1) a une forme telle que la distance entre les points respectifs des surfaces de l'objet et de l'écran de projection est sensiblement la même.