Brevet FR2616910A1 — publié le 19881223

PROCEDE OPTIQUE DE CONTROLE DE SURFACES TEXTILES La présente invention concerne le contrôle automatique de surfaces textiles telles que des. tissus ou des tricots en déplacement, soit lors de leur fabrication sur machine de production soit lors d'une opération de contrôle. Elle concerne notamment un procédé de détec- tion et de classification des défauts. Dans la pratique, le contrôle des surfaces textiles est effec- tué, une fois que le tissu ou le tricot est déjà entièrement termi- nE, lors d'une opération complémentaire appelée visitage. Cette opé- ration consiste à dérouler la pièce-'de tissu sur une table devant un opérateur qui contrôle visuellement la qualité de la pièce; l'opé- rateur arrête le déroulement de la pièce lorsqu'il voit un défaut et positionne en lisière une sonnette de repérage du défaut. Le visitage tel que décrit demande un personnel très attentif; il reste cependant une source d'erreurs. On a déjà proposé de rem- placer le visitage humain par un contrôle automatique et optique mettant en oeuvre une source lumineuse et l'analyse du flux lumineux, après réflexion ou transmission sur le tissu, par transformation de la lumière incidente en signaux électriques. Le matériel est très sophistiqué, et très coûteux; il permet des vitesses élevées de dé- roulement du tissu lors du visitage, mais ne convient qu'à des articles écrus et présentant une armure simple. On a également proposé, dans le brevet EP O 162 134, un disposi- tif de contr8le automatique de tissu qui est monté soit directement sur le métier à tisser soit sur une table de visite indépendante.Dans ce dispositif électro-optique on utilise un capteur se déplaçant au- dessus du tissu et on réalise une inspection fil à fil préférentielle- ment selon les fils de chaîne, le flux lumineux incident sur le tissu ayant une forme rectangulaire très allongée. Dans les dispositifs cités ci-dessus les signaux lumineux repré- sentatifs du tissu subissent un traitement électronique, dans le but de déceler la présence de défauts dans le tissu, par comparaison avec les informations similaires mises en mémoire pour un tissu de référen- ce sans défaut. Un tel traitement électronique est long et nécessite la conception d'un logiciel complexe et la mise en place d'une unité de calcul. Or on a trouvé et c'est ce qui fait l'objet de l'invention un procédé de contrôle automatique d'une surface textile en déplacement qui pallie les inconvénients constatés. Selon le procédé de l'inven- tion, on soumet un élément de la surface textile à un flux lumineux cohérent, on traite optiquement la lumière transmise ou réfléchie de manière à obtenir le spectre de diffraction dudit élément et on ex- ploite les données du spectre-de diffraction. Ainsi le traitement électronique des signaux est remplacé par un traitement optique beaucoup plus rapide, rendu possible par 1' utilisation d'une lumière cohérente, et l'on utilise les informations directement fournies par le spectre de diffraction obtenu par le traitement optique pour réaliser le contr8le de la surface textile. Le spectre de diffraction est généralement obtenu en interpo- sant sur le parcours d'un flux lumineux cohérent une lentille dite de Fourier; il se situe dans le plan focal de ladite lentille. Il donsiste en un ensemble de taches lumineuses dont l'intensité, 1' étendue, la disposition sont fonction du flux lumineux incident et- du matériau contr8lé. L'exploitation des données contenues dans le spectre de diffraction peut se faire par exemple en plaçant dans le plan-focal de la lentille de Fourier des cellules photo-réceptives. Dans le cas d'un flux lumineux cohérent résultant d'un flux initial après réflection sur ou transmission à travers une surface textile, le spectre de diffraction obtenu résulte de la transformée de Fourier d'un réseau de fils. Pour un tissu composé-de fils hori- zontaux (duites) et verticaux (fils de chaîne), le réseau ainsi cons- titué module le flux lumineux et sa transformée de Fourier peut s' illustrer selon une courbe (intensité lumineuse en fonction de la fré- quence) comportant un pic central d'ordre zéro d'intensité Io, en- touré de proche en proche de deux pics plus petits respectivement d' ordre -I et 1, de deux pics encore plus petits respectivement d'ordre -2 et 2, etc. Le procédé de contr8le selon l'invention s'applique en particu- lier au contrôle permanent du duitage et/ou du compte-en-fils d'un tissu au cours de sa fabrication. Ce qui sera dit ci-après au sujet du duitage, nombre de fils en trame, est également vrai pour le compte- en-fils du tissu,nombre de fils en chaîne.On a constaté que dans le spectre de diffraction d'un tissu le rapport entre les intensités de deux pics donnés était fonction du duitage et du diamètre des fils entrant dans la constitution du tissu.Ainsi,pour un tissu réalisé avec un fil donné, la surveillance du rapport entre l'intensité de ces deux pics permet de contrôler la régularité du duitage tout au long de sa fabrication. Uin tel contrôle permanent présente l'avantage de pouvoir intervenir directement sur le métier, lorsqu'une dérive du duitage est constatée; le tisserand règle alors les organes du métier afin de corriger cette dérive et il peut constater immédiatement le résultat pratique de son réglage. Préférentiellement, on surveille l'évolution du rapport entre I, intensité du pic central d'ordre zéro, et I], intensité du fil o d'ordre 1. Io Le procédé de contr8le s'applique principalement à la détection automatique des défauts d'une surface textile donnée, en déplacement. Dans ce cas, on exploite les données du spectre de diffraction de l'élément de surface en les comparant aux données du spectre de dif- fraction d'un élément de référence sans défaut de la même surface tex- tile. Ainsi dans un premier temps, le procédé consiste à mesurer et mémoriser certaines données du spectre de diffraction de l'élément sans défaut, à faire de même pour chaque élément de la surface texti- le à contr8ler et à comparer les résultats obtenus pour chaque élément aux données de l'élément de référence. Si les résultats sont identiques ou sensiblement égaux, l'élément contr8lé est considéré comme étant sans défaut, sinon il est considéré comme défectueux, et des directives sont données pour intervenir sur ce défaut: arrêt du métier ou alerte du tisserand ou arrêt de la table de visite. Dans une première version du procédé de détection des défauts, l'exploitation des données du spectre de diffraction consiste à mesu- rer au moins deux paramètres significatifs du spectre de diffraction de l'élément de surface à contrôler et à les comparer aux valeurs des deux mêmes paramètres du spectre de diffraction de l'éléme'nt de réfé- rence. Le spectre de diffraction est représentatif de l'élément de surface sur lequel est envoyé le flux de lumière cohérente; il est composé de diverses taches lumineuses, dont l'étendue, la disposi- tion et l'intensité sont significatives. On choisit parmi les diffé- rents paramètres au moins deux paramètres distincts, qui servent de base à la comparaison. Ces deux paramètres sont, dans un mode privi- légié, d'une part l'intensité I du pic principal d'ordre zéro et d'autre part le rapport /I étant l'intensité du pic d'ordre d'autre part le rapport Io/I], I] étant l'intensité du pic d'ordre] du spectre de diffraction. Dans le cas o I'on constate une différen- ce suivant l'une et/ou l'autre des valeurs obtenues pour ces deux paramètres par rapport aux valeurs correspondant à l'élément de réfé- rence sans défaut, cela signifie que l'élément contr8lé comporte un défaut. Les deux paramètres I et I /I] ont été retenus compte-tenu de leur facilité à être mesurés et aussi de leur représentativité du réseau de fils constitutifs de la surface textile. Il est possible de choisir d'autres paramètres, par exemple la distance entre les deux pics d'ordre ] et 1, voire plus de deux paramètres. Il est toutefois impératif de mesurer plus d'un paramètre, car un même paramètre peut rester inchangé même en présence d'un défaut. Dans une seconde version du procédé de détection des défauts, l'exploitation des données du spectre de diffraction consiste en une comparaison globale par fonction d'intercorrélation, grâce à la mise en oeuvre d'une mémoire holographique de l'élément de référence. Cette seconde version est plus précise puisqu'elle prend en compte non pas deux paramètres ou plus, mais l'ensemble des informations contenues dans le spectre de diffraction. Cependant elle nécessite la réalisa- tion préalable d'une plaque holographique, sur laquelle sont mises en mémoire, par enregistrement photographique, toutes les données du spectre de diffraction de l'élément de référence. Avantageusement le procédé de détection automatique des défauts, selon l'une ou l'autre des deux versions ci-dessus, est complété de manière à réaliser la classification automatique des défauts. Pour cela, le procédé comporte une étape complémentaire de comparaison des données du spectre de diffraction de différents éléments de surface comportant chacun un certain type de défauts. Lorsqu'un défaut est détecté, cette étape complémentaire permet de déceler de quel type de défaut il s'agit et de prendre les dispositions en conséquence: répa- ration du défaut, déclassement de la pièce...Bien sûr, la mise en oeu- vre de cette étape complémentaire nécessite la constitution préalable d'une gamme d'échantillons des défauts les plus usuels notamment ceux qui apparaissent lors du tissu ou du tricotage, et la mise en mémoire des données relatives aux spectres de diffraction correspondants. Les données en question seront soi7t les valeurs des paramètres retenus dans la première version du procédé de détection, soit l'hologramme dans sa seconde version. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va &tre faite de plusieurs exemples de réalisation, et au dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une représentation symbolique du réseau de fils selon une dimension La figure 2 est une représentation graphique du spectre de diffraction. Une surface textile résulte de l'entrecroisement de différents fils, que ce soit en tissage ou en tricotage. Nous retiendrons dans la suite de cet exposé le cas du tissu qui est plus simple, mais sans que cela soit limitatif de l'invention. Le tissu consiste en l'entre- croisement régulier de fils horizontaux, que sont les fils de trame ou duites, et de fils verticaux que sont les fils de chaîne. Cet en- trecroisement est identique tout au long du tissu pour une armure donnée. Les fils de chaque type (duites et fils de chaîne) sont jux- taposés les uns aux autres et séparés par des intervalles plus ou moins importants, en fonction du serrage du tissu ou du duitage. Le tissu est éclairé par un flux de lumière cohérente, provenant d'un laser à Hélium-Néon de longueur d'onde 0,634 micromètre et de puissance 20 mWi' et traversant un élargisseur de faisceau; le tissu est partiellement traversé par le flux lumineux qui est alors modulé par le réseau constitué par les fils du tissu. On a représenté sur la figure l très schématiquement la juxtaposition des fils de trame I et l'évolution de l'intensité du flux transmis à travers le réseau. Lors- que le flux incident rencontre un fil], il est réfléchi pu absorbé et l'intensité du flux transmis est nulle; lorsqu'il est au niveau d'un intervalle 2, il traverse le tissu et le flux transmis présente une intensité donnée. On comprend que la réalité est beaucoup plus complexe que la représentation de la figure], puisqu'interviennent les fils de chaîne, la pilosité des fils etc. On a représenté sur la figure 2 le diagramme d'un spectre de diffraction d'un flux lumineux tel que modulé par un tissu selon la figure 1, avec en abscisses les fréquences et en ordonnées l'intensité lumineuse. Ce diagramme comporte une série de pics; un pic central d'ordre zéro et d'intensité I, entouré de deux pics plus petits 26 16910 d'ordre-letl d'intensité I],l'ensemble de ces pics étant entouré de deux pics encore plus petits d'ordre-2 et 2 d'intensité I2.Là encore dans la réalité les pics ne sont pas aussi réguliers,par exemple les pics d'ordreI et] n'auront pas la même intensité.Cependant dans tous les cas l'ensemble du spectre de diffraction est représentatif de la surface du tissu sur lequel le flux lumineux a été projeté. On a installé sur un métier à tisser, la source laser précitée équipée d'un élargisseur de faisceau, deux jeux de miroir permettant de collecter le flux transmis par letissu sur une lentille de Fourier, (sphérique ou cylindrique) et une cellule CCD (Charge Coupled Device), disposée dans le plan focal de la lentille. La cellule CCD est une barrette linéaire de 256 photoéléments de 13 x 13 micromètres, asso- ciée à des registres de lecture. Le faisceau éclairant le tissu a un diamètre de 30 millimètres. La position de la cellule CCD est régla- ]5 ble par vis micrométriques dans les trois dimensions par rapport à la lentille. La carte électronique supportant la cellule est interfa- cée sur un minicalculateur capable par programme de déterminer des rapports d'intensité et de fournir à l'écran le diagnostic correspon- dant. La source.laser, l'élargisseur de faisceau, la lentille, la cellule CCD et l'ensemble de traitement sont fixes, seul est mobile l'équipage constitué des deux jeux de miroir situés de part et d'autre du tissu, ledit équipage se déplaçant régulièrement sur toute la lar- geur du tissu à contrôler. Dans l'application du procédé de l'invention au contrôle perma- nent du duitage, la barrette est positionnée de telle sorte que les photoéléments soient placés suivant les colonnes de l'image du spectre de diffraction, ce qui correspond aux duites du tissu. En plaçant la barrette suivant les lignes, nous aurions mis en évidence le spectre correspondant aux fils de chaîne. Une matrice CCD permettrait d'obtenir les informations sur le spectre global. Pour un fil donné, le rapport I /I1 est représentatif du nombre de duites par centimètre (I intensi- té du pic d'ordre zéro, I] celle du pic d'ordre]). Les valeurs obtenues pour un fil de diamètre de 0,33 millimètre sont les suivantes: : Duitage: I /I mesuré: o]! : 17: ,96 : 19 1,6: : 22:- 1,31: : 24: 1,15: Ainsi on peut, grâce à la connaissance instantanée du rapport Io/I, surveiller le duitage du tissu réalisé sur le tissu, et en cas de dépassement de certaines limites intervenir sur le métier pour amé- liorer la qualité du tissage. Dans l'application du procédé de l'invention à la détection des dé- fauts,les paramètres retenus sont d'une part l'intensité I et d'autre part le rapport I /I. Préalablement à la mise en oeuvre sur le métier o I' en production, on a intégré dans la mémoire du minicalculateur les don- nées correspondant au spectre de diffraction d'un échantillon du tissu sans défaut. Ainsi lors du fonctionnement du métier, l'installation assurera la comparaison entre la valeur de Iodu tissu en cours de fa- brication et celle du I de référence, et de même pour le rapport I /I1. En cas d'écart par l'un et/ou l'autre de ces deux paramètres dans certaines limites, on considère qu'il y a un défaut, et l'instal- lation arrtte le métier pour que le tisserand puisse intervenir en con- séquence. A titre d'exemple, on a réalisé une toile coton de 97 grammes au mètre carré, comportant 23,3 fils de 22,4 tex en chaîne et 16,6 fils de 23,4 tex en trame. Soit (Io)n l'intensité du pic central pour le tissu de référence, sans défaut, et (I /Il)n le rapport correspon- dant. Le défaut rencontré est une double duite: deux fils de trame ont été insérés en même temps dans la foule, ce qui revient à doubler l'épaisseur du fil de trame et ce qui crée une barre sur toute la lar- geur du tissu. Soient (I 0) d et (I /Ii)d les valeurs correspondant à l'élément de tissu présentant ce défaut et éclairé par le faisceau lu- mineux. Les valeurs obtenues sont les suivantes: (o) n (Io) d (Io/I) n (I0/II d :.: 26: 3. : : 1.O17 : 246: 3,7: 8: Pour que l'installation puisse non seulement détecter les défauts mais aussi les classer, c'est-à-dire informer l'opérateur de quel dé- faut il s'agit, il suffit d'intégrer dans la mémoire du minicalcula- teur les données correspondant aux défauts types. Chaque type de dé- faut a, pour un tissu donné, des valeurs (Io) d et (Io/I]) d qui lui sont propres. Et de plus,quel que soit le ti.ssu, les valeurs des rap- ports (Io) n/(Io) d et (Io/I1) n/(Io/I1) d sont représentatives d'un type de défaut. Ainsi dans l'exemple ci-dessus si l'installation dé- tecte, à un moment donné, des valeurs comparatives (I) n/(I) d=4,13 et (I /I]) n/(I/I]) d = 0,46, elle affichera qu'il s'agit d'une dou- ble duite. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. En particulier le choix des deux paramètres com- paratifs n'est pas restreint aux seules valeurs de l'intensité lumi- neuse. Bien plus, selon un autre mode de réalisation, on base la com- paraison sur l'exploitation globale des données contenues dans le spectre de diffraction en mettant en oeuvre dans le plan focal de la lentille de Fourier une plaque holographique sur laquelle est mémo- risé le spectre de diffraction de l'élément de référence et on fait immédiatement et optiquement la corrélation avec les données du spec- tre de l'élément à contr8ler. REVENDICATIONS I. Procédé de contrSle automatique d'une surface textile en déplace- ment caractérisé en ce qu'on soumet un élément de la surface textile à un flux lumineux cohérent, on traite optiquement la lumière trans- mise ou réfléchie de manière à obtenir le spectre de diffraction du- dit élément et on exploite les données du spectre de diffraction. 2. Procédé de contrôle-permanent du duitage et du compte-en-fils d'un tissu selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'exploitation des données consiste à surveiller l'évolution du rapport entre l'intensité de deux pics du spectre de diffraction. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'on surveil- le l'évolution du rapport entre Io, intensité du pic central d'ordre zéro, et I, intensité du pic-d'ordre 1. 4. Procédé de détection automatique des défauts d'une surface textile donnée en déplacement caractérisé en ce qu'on soumet un élé- ment de ladite surface à un flux lumineux cohérent, on traite optique- ment la lumière transmise ou réfléchie de manière à obtenir le spectre de diffraction dudit élément et on exploite les données dudit spectre de diffraction par comparaison avec celles du spectre de diffraction d'un élément de référence de la même surface textile. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'exploita- tion des données consiste à mesurer au moins deux paramètres signifi- catifs du spectre de diffraction d'un élément de la surface et à les comparer aux valeurs des deux mmes paramètres du spectre de diffrac- tion de l'élément de référence. 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que les deux paramètres significatifs sont respectivement l'intensité I du pic o d'ordre o et le rapport I,I] étant l'intensité du pic d'ordre 1. 7. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'exploita- tion des données consiste en une comparaison globale par fonction d' intercorrelation, grâce à la mise en oeuvre d'une mémoire hologra- phique de l'élément de référence. 8. Procédé de classification selon l'une des revendications 4 à 7 ca- ractérisé en ce qu'il comprend une étape complémentaire qui consiste à comparer la valeur des deux paramètres significatifs aux valeurs des o deux mêmes paramètres du spectre de diffraction de différents éléments de référence comportant chacun un certain type de défaut.