Brevet FR2585131A1 — publié le 19870123

CONTROLE DES GOULOTS DE RECIPIENT La présente invention concerne le contrôle des récipients et, plus particulièrement, les procédés et les appareils destinés au contrôle des goulots de récipients, pour détecter les défauts de ces goulots. Dans la technique de fabrication des récipients, le terme "goulot de récipient" se rapporte généralement à la partie du récipient qui délimite l'embouchure du récipient. Dans une bouteille, par exemple, le goulot comprend la partie du col de la bouteille o existe un filetage et/ou des épau- lements pour recevoir le bouchon ou capsule du récipient, ainsi que la surface supérieure du col entourant l'embouchure du récipient, contre laquelle le bouchon ou capsule est appliqué. Il est important que le goulot du récipient soit correctement fabriqué, afin que le bouchon puisse être appliqué avec étanchéité, en évitant ainsi les fuites pos- sibles de gaz carbonique etc. pendant la manipulation et le stockage. La technologie classique de fabrication en série des récipients en verre ou en plastique comporte le formage des récipients dans une multiplicité de moules finisseurs. Différents genres de défauts peuvent se produire. Jusqu'à présent, il a été proposé d'utiliser les techniques de balayage optique pour contrôler de tels récipients, afin de détecter les défauts qui affectent les caractéristiques de transmission optique de la paroi latérale du récipient. Dans les brevets US 4 378 493, 4 378 494 et 4 378 495, on décrit un procédé et des appareils, dans lesquels les réci- pients en verre sont transportés à travers une pluralité de positions ou de postes o ils sont contrôlés physiquement et optiquement. Dans une station de contrôle optique, un récipient en verre est maintenu dans une orientation verti- cale et mis en rotation autour de son axe central vertical. Une source d'éclairage dirige une énergie lumineuse diffuse à travers la paroi latérale du récipient. Une caméra, qui comprend une pluralité d'éléments sensibles à la lumière, c'est-à-dire de pixels, orientés en un réseau linéaire parallèle à l'axe vertical de rotation du récipient, est positionnée pour voir la lumière transmise à travers une bande verticale de la paroi latérale du récipient. La sortie de chaque pixel est échantillonnée suivant les incréments de rotation du récipient, et des signaux indicatifs sont pro- duits quand les amplitudes des signaux de pixels adjacents diffèrent de plus d'un niveau de seuil présélectionné. Un signal de rejet approprié est ainsi produit et le récipient défectueux est retiré de la ligne de convoyeur. L'objectif général de la présente invention est de fournir un appareil et un procédé pour contrôler les goulots des récipients en fonction de leurs caractéristiques optiques, et pour indiquer qu'un récipient sous contrôle doit être rejeté quand ses caractéristiques optiques ne répondent pas à une norme prédéterminée. Un objectif plus particulier de cette invention est de procurer un appareil et un procédé de contrôle de goulots de récipients, basés sur les principes décrits, dans lesquels les caractéristiques de transmission optique d'un récipient à l'essai sont obtenues et comparées avec les caractéristiques correspondantes d'un récipient normalisé acceptable, et dans lesquels un signal de rejet est fourni lorsque cette comparaison indique que le récipient à l'essai est inacceptable. Un objectif supplémentaire de l'invention est de fournir un appareil et un procédé de contrôle de goulots de récipients, du caractère déjà décrit, pouvant être appliqués économiquement dans la production en série des récipients et être appliqués facilement en association avec le contrôle du corps des récipients visant à la recherche des défauts dans la paroi latérale, etc. 258'5131 Conformément à la présente invention, le goulot d'un récipient, fabriqué en verre ou en plastique transpa- rents, est contr8lé en dirigeant une source d'énergie lumineuse diffuse sur le récipient à partir d'une direction latérale, tandis que le récipient est maintenu stationnaire mais en rotation autour de son axe central. Une caméra, comprenant une pluralité d'éléments photo-sensibles disposés en un réseau linéaire situé dans le même plan que l'axe de rotation du récipient, est positionnée sous un angle descen- dant par rapport à l'axe du récipient, afin de voir des parties diamétralement opposées des surfaces intérieure et extérieure de la paroi du goulot qui entoure l'embouchure du récipient. Les éléments de caméra sont balayés suivant les incréments de la rotation du récipient, et l'information indicatrice de l'intensité lumineuse sur chaque élément de caméra est stockée dans une première mémoire, sous forme d'une matrice basée sur le numéro de l'élément et l'incrément de balayage. Ainsi, la caméra voit les surfaces intérieure et extérieure de la paroi du goulot lorsque le récipient est en rotation, et l'information correspondante sur le goulot est enregistrée dans la mémoire. Après l'achèvement d'un balayage complet du goulot de récipient, les informations de l'essai enregistrées dans la mémoire sont comparées avec les informations normalisées stockées dans une seconde mémoire et caractérisant un goulot de récipient acceptable. On obtient, dans la réalisation préférée de l'invention, ces informations normalisées, au cours d'une opération de mise en route, en balayant optique- ment un récipient de série mais possédant un goulot accep- table, et en enregistrant ces informations dans une matrice "éléments de caméra - incréments de balayage". Les mémoires matricielles d'informations d'essai et normalisées peuvent alors être comparées l'une à l'autre, et un signal de rejet est produit quand cette comparaison indique une différence dépassant un seuil préétabli et réglable par l'opérateur. Dans la réalisation préférée de l'invention, la caméra et la source de lumière sont placées dans des posi- tions qui sont opposées par rapport à l'axe du récipient. L'énergie lumineuse "vue" par la caméra est donc une fonction complexe dépendant des caractéristiques de réfraction du récipient essayé. On remarquera cependant que ces caractéris- tiques sont généralement similaires pour une configuration donnée du récipient, mais avec quelques différences liées aux tolérances de fabrication, aux différences dans les moules de formage et aux différences dans la qualité du verre. Il est prévu que le seuil de différence, entre les matrices d'informations d'essai et normalisées, qui produit le signal de rejet, soit déterminé empiriquement par l'opérateur. L'invention, avec ses objectifs complémentaires, ses particularités et ses avantages, sera mieux comprise à partir de la description suivante, donnée en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique des appareils destinés au contrôle des goulots de récipients, en confor- mité avec la réalisation actuellement préférée de l'invention; la figure 2 est une représentation schématique du goulot du récipient tel qu'il est vu par la caméra, avec le champ de vision superposé; et la figure 3 est un diagramme de fonctionnement, illustrant les opérations de l'invention au cours du contr8ôle des goulots de récipients. Comme le montre la figure 1, un convoyeur 20, comprenant en général une roue étoilée (ou tourniquet) (non représentée) et une plaque de glissement 21, a une dis- position telle et est rattaché à une source de récipients moulés de façon telle qu'il peut amener des récipients successifs 22 à un poste 24 de contrôle de goulots, dans la position nécessaire. Le convoyeur 20 peut être d'un type approprié quelconque, tel que ceux indiqués dans les brevets US 4 230 219 et 4 378 493, dont la publication est incluse 258513t ici comme référence, et il devra typiquement comprendre une roue étoilée rotative, permettant d'amener des récipients successifs dans la position nécessaire et de maintenir les récipients dans une position fixe pendant l'opération de balayage. Un dispositif 26 de rotation de bouteille, tel qu'un rouleau d'entraînement est disposé de manière à porter contre un récipient 22 au poste 24 et à faire tourner le récipient autour de son axe central 23. Un codeur 28 est couplé au mécanisme de rotation du récipient, pour fournir des signaux indicatifs des incréments de rotation du réci- pient. Un détecteur 30, tel qu'un interrupteur de fin de course, est installé pour fournir un signal indiquant la présence du récipient 22 au poste 24. Dans la réalisation préférée de l'invention décrite ici, le récipient 22 est représenté comme étant une bouteille en verre moulé, ayant un corps de récipient 32 et un col généralement cylindrique 34, lequel s'étend vers le haut à partir de l'épaule du corps 37. La partie du goulot du récipient, qui est contrôlée conformément à la présente invention, comprend la partie supérieure du col 34, laquelle se termine par la surface de scellement de la capsule ou bouchon. Un filetage hélicoïdal 38 est intégralement moulé sur la surface extérieure de la paroi du goulot, qui entoure l'embouchure du récipient, et une lèvre ou un épau- lement 40 est aussi formé sur la surface extérieure de la paroi du goulot, en vue de la fixation de la capsule ou bouchon du récipient par le serrage de la jupe de la capsule ou bouchon de la manière habituelle. En général, la présente invention est adaptée au contrôle de la partie du goulot du récipient à laquelle la capsule est fixée. Une source de lumière 42 est positionnée pour diriger une énergie lumineuse diffuse sur le goulot du réci- pient à partir d'une direction généralement latérale par rapport à l'axe 23 du récipient. La source de lumière 42 comprend une ou plusieurs lampes 44 et une plaque de diffusion 46. Une caméra 48 est placée du côté de l'axe 23 opposé à la source de lumière 42. La caméra 48 comprend une pluralité d'éléments photosensibles ou pixels 52, voir figure 2, dis- posés en un réseau linéaire 50, situé dans le même plan que l'axe 23 et dirigé vers le bas, en direction de l'embou- chure du récipient, en faisant un angle donné 54 par rapport à l'axe du récipient. Une lentille 56 focalise le champ de vision du réseau linéaire 50 de la caméra, comme le montre la figure 2, de façon que soient vues des parties diamétra- lement opposées des surfaces 58,60 interne et externe, cylindriques et coaxiales, de la paroi du goulot du réci- pient, la surface interne 60 de la paroi étant vue sous un angle donné 54 à travers l'embouchure ouverte du récipient. (On remarquera que l'image effective 48' de la caméra 48 est représentée dans la figure 2). Dans la réalisation préférée de l'invention, le réseau d'éléments 50 comprend deux cent cinquante-six éléments 52, ayant un champ de vision linéaire composite qui s'étend, au moins du bord opposé de la surface de scellement 36 jusqu'au bord inférieur adjacent de l'épaulement 40. (On remarquera, naturellement, que l'invention n'est, en aucune façon, limitée à la confi- guration particulière du goulot, montrée à titre d'exemple dans les dessins). Un processeur 62 d'informations reçoit un signal de détecteur 30 indiquant la présence d'un récipient 22 au poste de contrôle 24, et des signaux du codeur 28 indiquant les incréments de rotation du récipient. Les éléments photo- sensibles 52 du réseau de la caméra 50 sont également couplés individuellement au processeur 62 d'informations pour lui fournir les signaux respectifs, indiquant l'inten- sité de la lumière incidente sur chaque élément. Le proces- seur 62 d'informations est connecté à un réseau de mémoire 64 d'objet d'essai et à un réseau de mémoire 66 d'infor- mations mormalisées, et il a une sortie pour fournir un signal de rejet à l'Iappareil de triage des récipients (non montré). Chaque réseau de mémoire 64,66 est une mémoire matricielle à N x M, o N est égal ou supérieur au nombre d'éléments ou pixels 52 du réseau de caméra 50, et M est égal ou supérieur au nombre d'incréments de balayage pour S une rotation complète du récipient. Dans la réalisation préférée de l'invention, deux cent cinquante-six éléments ou pixels 52 sont installés dans le réseau 50, et deux cent cinquante-six incréments sont utilisés pour une rota- tion complète du récipient, chaque mémoire 64,66 comprenant ainsi une matrice d'au moins 256 x 256 emplacements de mots de mémoire. La figure 3 est un diagramme de fonctionnement qui représente les opérations du processeur 62 d'informa- tions au cours du contrôle du goulot d'un récipient. Quand un récipient 22 est détecté au poste de contrôle 24, le processeur 62 d'informations balaye chaque élément 52 du réseau de la caméra 50 pour chaque incrément de la rotation du récipient, et enregistre l'information dans le réseau de mémoire d'objet 66 comme une fonction de l'intensité lumineuse correspondant à chaque élément du réseau. Au cours d'une phase initiale ou d'apprentissage, le récipient 22 est choisi de façon à avoir un goulot de récipient acceptable et connu, on fait alors la moyenne des informations obtenues au cours d'une série de balayages et le résultat est enre- gistré dans la mémoire matricielle 66 d'informations norma- lisées. Ainsi, la mémoire matricielle 66 contient une matrice complète d'intensités moyennes, en fonction des éléments de caméra et des incréments de balayage, pour un récipient ayant un goulot acceptable. Pendant le contrôle d'un récipient de série, c'est-à-dire quand le poste 24 n'est pas dans cette phase d'apprentissage, la matrice de l'objet à l'essai, enre- gistrée dans la mémoire 64, est comparée, après achèvement de la rotation et du balayage du récipient, avec les infor- mations normalisées correspondantes enregistrées dans la mémoire 66. On remarquera, naturellement, que si les mémoires 64,66 contiennent des matrices similaires afin de pouvoir les comparer, ces matrices ne doivent pas nécessairement coïncider l'une avec l'autre, car les balayages du goulot du récipient ne doivent pas obligatoirement-commencer et finir en une position fixe prédéterminée sur la circonfé- rence entourant l'axe du récipient. Autrement dit, chaque balayage du récipient commence en une position angulaire aléatoire sur la circonférence entourant l'axe du récipient. Néanmoins, pour une conception donnée de la configuration du récipient, la disposition de la matrice restera substantiel- lement identique. Il est donc seulement nécessaire de décaler les données enregistrées dans la mémoire matricielle 64 d'objet, jusqu'à ce que la disposition des données qui y sont enregistrées corresponde en général avec celle des données enregistrées dans la mémoire matricielle normalisée 66, afin que les données puissent alors être comparées, pour déterminer si des données isolées ou des groupes de données enregistrées dans la mémoire 64 d'objet indiquent un réci- pient défectueux. Une telle comparaison inclut de préférence une premier comparaison de données existant en des emplace- ments isolés de la matrice, pour déterminer si les données d'essai et les données normalisées diffèrent entre elles par une différence supérieure à un seuil qui est-réglable par un opérateur. Une deuxième comparaison est alors réalisée pour déterminer si l'intensité moyenne ou pondérée de toute la disposition de données diffère de la disposition norma- lisée de plus d'une quantité réglable par l'opérateur. Si l'une seulement, ou les deux, de ces comparaison indiquent une différence excessive, un signal de rejet est produit, et le processeur est remis à zéro pour attendre la réception du récipient suivant, au poste de contrôle. La caméra 48 et la lentille 56 (figure 1) sont montées de préférence avec la possibilité d'ajuster l'angle 54 par rapport à l'axe du récipient 23. L'angle 54 est ajusté pendant l'opération de mise en route, en fonction de la géo- métrie du récipient, de façon que la caméra 48 soit capable de voir aussi bien les surfaces interne et externe de la paroi du goulot, comme décrit. Spécifiquement, l'angle de vision est déterminé par la hauteur du filetage et la dimension de l'ouverture de l'embouchure, de sorte que la zone de filetage sur le côté éloigné du récipient est visible à travers l'embouchure et la paroi du goulot. Comme présen- tement envisagé, l'angle 54 est de préférence ajustable entre au moins 45 et 75 . REVENDICATIONS 1. Appareil pour le contr8le du goulot d'un récipient ayant un axe de révolution et une embouchure ouverte, en- tourée par la paroi du goulot dont les faces sont les faces interne et externe (60, 58) dudit récipient, ledit appareil S étant caractérisé par le fait qu'il comprend: des moyens (26) pour maintenir le récipient (22) dans une position fixe et pour faire tourner ledit récipient autour de son axe de révolution (23), une source de lumière (42), positionnée pour diriger une énergie lumineuse diffuse vers le goulot du ré- cipient qui est présent dans lesdits moyens de positionne- ment et de rotation, et dans une direction transversale audit axe, une caméra (48) positionnée et orientée par rapport audit axe, pour voir dans l'embouchure d'un récipient présent dans lesdits moyens de maintien et de rotation, ladite caméra ayant un champ de vision qui comprend des parties desdites surfaces interne et externe de la paroi du goulot, et des moyens sous la commande de ladite caméra, pour obtenir des informations en fonction des caractéris- tiques optiques dudit goulot. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, des moyens (28), sous la commande desdits moyens de maintien et de rotation, pour fournir des signaux en fonction des incréments de rotation du récipient, et que lesdits moyens d'obtention d'informations sont sous la commande desdits signaux pour obtenir lesdites informations en fonction de la rotation du récipient. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite caméra (42) comprend une multiplicité d'éléments (52) sensibles à la lumière et disposés en un réseau linéaire (50). 1 1 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite caméra (48) est positionnée de telle- façon que ledit réseau linéaire (50) se trouve dans un même plan que l'axe du récipient lorsque ce dernier est placé dans lesdits moyens de maintien et de rotation (26). 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite caméra (48) est placée sur un côté dudit axe situé à l'opposé de ladite source de lumière (42). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite caméra (48) a une ligne de visée qui fait un angle de 45 à 75 avec ledit axe (23). 7. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'obtention d'informations com- portent des moyens (62) pour le balayage optique dudit réseau (50) de la caméra (48), suivant les incréments de rotation du récipient, et une première mémoire matricelle (66) pour le stockage des informations obtenues par le balayage, comme une fonction des éléments (52) de la caméra et des incréments de balayage. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'obtention d'informations comportent en plus une deuxième mémoire matricielle (66) pour le stockage d'informations indiquant un récipient accep- table des moyens commandés par la fin du balayage d'un récipient, pour comparer les informations stockées dans lesdites première et deuxième mémoires (64, 66), et des moyens pour fournir un signal de rejet de récipient, en fonction de la différence existant entre les- dites informations stockées dans lesdites première et deuxième mémoires. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdits moyens fournissant le signal de rejet comportent des moyens pour fournir ledit signal de rejet quand ladite différence dépasse un seuil prédéterminé. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens pour faire varier sélectivement ledit seuil. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'obtention d'informations comportent, en plus, des moyens qui sont sélectivement commandés par lesdits moyens de balayage et par ledit réseau de caméra, et qui sont destinés au stockage des informations de balayage dans ladite deuxième mémoire (66) en fonction des éléments (52) de caméra et des incréments de balayage. 12. Appareil pour le contrôle du goulot d'un récipient ayant un axe de révolution et une embouchure ouverte, entourée par la paroi du goulot ayant une surface interne et une surface externe, ledit appareil étant caractérisé par le fait qu'il comprend: des moyens (26) pour maintenir le récipient (22) dans une position fixe et pour faire tourner ledit récipient autour de son axe de révolution (23), des moyens (28) pour indiquer les incréments de rotation du récipient, une source de lumière (42) positionnée pour diriger l'énergie lumineuse sur le goulot d'un récipient placé dans lesdits moyens de maintien et de rotation (26), une caméra (48) positionnée sur un côté dudit axe (23) situé à l'opposé de ladite source de lumière, ladite caméra comprenant une multiplicité d'éléments (50) sensibles à la lumière, disposés en un réseau linéaire se trouvant dans un même plan que ledit axe (23) et faisant avec ledit axe un angle tel que ladite caméra a un champ de vision linéaire qui comprend des parties desdites surfaces interne et externe (60, 62) de la paroi du goulot, des moyens commandés par lesdits moyens d'indica- tion, pour balayer optiquement lesdits éléments (50) de la caméra suivant les incréments de rotation du récipient, une première mémoire (64) commandée par lesdits moyens de balayage pour stocker des informations de balayage comme une fonction combinée des éléments (52) de caméra et des incréments de balayage. 13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, une seconde mémoire (64) pour le stockage d'informations indiquant un goulot de récipient acceptable, comme une fonction combinée des éléments (52) de caméra et des incréments de balayage, et des moyens pour comparer l'information stockée dans lesdites première et seconde mémoires. 14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé par le fait que ladite source de lumière (42) comporte des moyens (44, 46) pour diriger une énergie lumineuse diffuse vers ledit goulot de récipient, dans une direction trans- versale audit axe (23). 15. Procédé pour contrôler le goulot de récipients ayant une embouchure ouverte et un axe de révolution, ledit procédé étant caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes: (a) choisir un récipient de série ayant un goulot acceptable, (b) diriger l'énergie lumineuse diffuse sur le goulot dudit récipient de série, tout en faisant tourner ledit récipient de série autour de son axe de révolution (23), (c) balayer optiquement le goulot dudit récipient de série lorsqu'il est en rotation et stocker dans la mémoire les informations indiquant les caractéristiques optiques dudit récipient de série, en fonction des incré- ments de rotation du récipient, (d) choisir un récipient d'essai ayant des carac- téristiques de goulot inconnues, (e) diriger une énergie lumineuse diffuse sur le goulot dudit récipient d'essai, tout en faisant tourner ledit récipient d'essai autour de son axe de révolution (23), (f) balayer optiquement l'extrémité dudit réci- pient d'essai lorsqu'il est en rotation pour produire les informations indiquant les caractéristiques optiques dudit récipient d'essai, en fonction des incréments de rotation du récipient, (g) comparer lesdites informations produites pen- dant l'étape (f) avec lesdites informations stockées dans la mémoire pendant l'étape (c), et (h) fournir un signal quand lesdites informations produites pendant ladite étape (f) diffèrent desdites infor- mations stockées pendant ladite étape (c), par une valeur supérieure à un seuil préétabli. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé par le fait que lesdites étapes (b) et (e) sont accomplies en éclairant ledit récipient à partir d'une seule source d'énergie lumineuse diffuse (52). 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que lesdites étapes (c) et (f) sont accomplies en observant lesdits goulots de récipients avec une caméra unique (42). 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé par le fait que lesdites étapes (c) et (d) comprennent chacune l'étape d'orientation de ladite caméra pour viser dans des directions identiques lesdits goulots desdits récipients de série et d'essai. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par le fait que lesdites étapes (c) et (d) comprennent chacune l'étape de positionnement et d'orientation de ladite caméra pour observer lesdits goulots sous un angle descen- dant par rapport audit axe de révolution (23) et en pépétrant dans les embouchures des récipients, afin de voir à la fois les surfaces interne et externe (60, 62) de chaque goulot de récipient. 20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé par le fait que les étapes (d) à (h) sont accomplies en succession et en répétition sur une multiplicité de réci- pients d'essai.