Brevet FR2634298A1 — publié le 19900119

i SYSTEME DE GENERATION EN DEUX DIMENSIONS DE LA GEOMETRIE D'UN MODELE PAR VISION ARTIFICIELLE L'invention est relative à un système de génération en deux dimensions de la géométrie d'un modèle par vision artificielle. Actuellement, si l'on veut faire travailler une machine-outil, une machine d'éLectroérosion, par exemple, pour fabriquer une pièce, les données concer- nant la géométrie de cette pièce doivent être intro- duites par l'opérateur dans le CNC (calculateur de commande numérique) de la machine. L'invention développe un système qui, par vision artificielle, génère les données relatives à la géométrie d'un modèle; ces données sont fournies directement à un périphérique du système qui les inter- prète, comme le CNC d'une machine-outil, par exemple. La présente invention préconise un système de génération en deux dimensions de la géométrie d'un modèle par vision artificielle, qui se caractérise par le fait qu'il comporte: a) une caméra matricielle placée devant le modèle, qui quadrille l'image et envoie un signal vidéo analogique à b) une carte d'enregistrement des données qui comporte: bl) un convertisseur analogique-numérique du signal vidéo relié à b2) un circuit de numérisation blanc-noir relié à b3) une mémoire de stockage de la matrice de l'image par adresse de mémoire, cette dernière étant reliée, par un bus conventionnel du système, à c) un microprocesseur à clavier à commande extérieure; d) une mémoire de travail et une mémoire de stockage qui comportent d1) des programmes servant à extraire le périmètre de l'image par analyse de transitions des données résultant de la numérisation, reLiés à d2) des programmes servant à modéliser Le périmètre à partir de la détermination de ses droites et de ses courbes, reliés à d3) des programmes servant à définir et à délimiter les droites et les courbes, reliés à e) une mémoire de stockage sous format DXF (d'échange de données). Ce système se caractérise également par le fait que le convertisseur analogique-numérique transforme les intensités de lumière transmises par le signal analogique vidéo en différentes tonalités de lumière et que le circuit de numérisation passe d'une image numérisée suivant des degrés de gris à une image binaire blanc-noir. Il se caractérise également par le fait que les programmes de modélisation du périmètre déter- minent, pour établir les droites comprises dans le périmètre: a) que, selon un code de chaîne, deux points sont alignés s'ils ont la même valeur de code; b) que s'il se produit un changement de direction et que la longueur du segment précédent est inférieure à un maximum préfixé, on analyse une grille de points; on décide alors qu'il s'agit du même segment si à l'intérieur de cette grille se répètent les conditions du segment précédent et que ce n'est pas le même segment dans le cas contraire. Il se caractérise également par le fait que les programmes de modélisation du périmètre déter- minent que si plus de n segments se suivent, tous inférieurs à une valeur donnée, il s'agit d'un arc de courbe. Il se caractérise encore par le fait que les points de ces segments sont comparés aux valeurs d'un programme de courbes conventionnelles et qu'ils sont assimilés à une courbe s'it y a similitude et à des segments s'il n'y en a pas. Il se caractérise a t.si par le fait que l'on introduit dans le système la valeur des variables et celle des seuils, à partir du clavier à commande extérieure. Il se caractérise aussi par le fait que la carte d'enregistrement des données est reliée à un moniteur à écran sur lequel apparait l'image qua- driLlée. Il se caractérise aussi par le fait qu'il comporte une interface de liaison avec le périphérique qui utilisera l'information générée par le système. La figure 1 est un diagramme des blocs du système. La figure 2 représerrte schématiquement un modèle à capter par le système. La figure 3 est un schéma du mode de fonc- tionnement du système à partir du modèle de la figure 2. Nous décrivons ci-après un exemple de réali- sation pratique, non limitative, de la présente inven- tion. D'autres modes de réalisation, dans lesquels seraient introduits de légers changements qui n'altére- raient pas son principe, ne sont en aucun cas écartés; au contraire, la présente invention porte également sur toutes ses variantes. On dispose d'une caméra matricielle (1) placée face au modèle à traiter, soit par exemple le modèle (m) de la figure 2. La caméra matricielle (1) émet un signal analogique (2) de vidéo et l'envoie à une carte d'enre- gistrement d'images (3). Le signal analogique (2) est numérisé par un convertisseur analogique (4) en temps réeL qui transforme Les intensités de lumière quantifiées par le signal analogique (2) en un signal numérique (g) de différentes tonalités de gris qui est capté par un circuit de numérisation (5) lequel dispose de moyens permettant, à partir d'un seuil de numérisation donné, de passer d'une image numérisée selon des tonalités grises à une image binaire blanc-noir; on arrive donc, sous forme numérique, à un contenu proche de celui de la figure 3, à partir de l'information fournie par le modèle (m) de la figure 2. L'information qui provient du circuit de numérisation (5) est envoyée à une mémoire d'enregis- trement d'image (6) qui fonctionne par adresses de mémoire. L'information binaire est traitée par un conve-'isseur numérique/analogique (7) dont le signal de s- e est envoyé à un moniteur (9) sur l'écran duquel est représenté le contenu de la figure 3. Le feuillet magnétique de captage d'images (3) est relié, à travers le bus (10), au reste du système qui dispose également d'une mémoire de travail (11), par exemple RAM, d'une mémoire de stockage (12) à disque dur, disquette, etc., par exemple, d'un micro- processeur principal (13) qui commande le système, d'une interface (15) pour entrer en communication avec les périphériques (16) comme, par exemple, un CNC de machine-outil. Grâce au clavier extérieur (14), l'opérateur dialogue avec l'ensemble des éléments et peut modifier les variables qui régissent le système comme, par exemple, le seuil de numérisation. L'information qui résulte de la numérisation est soumise, à travers un programme, à un processus d'extraction du périmètre A'B'C'D'E'F', au moyen de l'analyse ligne à Ligne, vertical-horizontal (figure 3) des transitions blanc (extérieur A'B'C'D'E'F')-noir (intérieur A'B'C'D'E'F') qui donne les points de tran- sition et donc le périmètre. Une fois le périmètre déterminé, l'informa- tion est soumise à un nouveau processus à travers un programme de modélisation de périmètre pour en déterminer les droites et les courbes. Ce programme utilise un code de chaîne qui établit que deux points sont alignés s'ils ont la même valeur de code. La longueur maximum de segment (s) par exemple 20 carrés, est définie à partir du clavier extérieur (14), figure 3. Supposons que les points réels ainsi obtenus soient: (B1), (B2), (B3), (B4), (B5), (B6), (BO) et (B'). On observe un changement de direction entre A'B1 et B1 B2, donc, si la longueur du segment est inférieure à la longueur maximum (s) prédéterminée, on analyse une grille de points, par exemple, les points qui entourent B1 dans un espace délimité par 4 carrés dans toutes les directions, cette longueur étant elle aussi déterminée à partir du clavier exté- rieur (14). Après analyse de la grille de points, on observe si les conditions du code de chaine relevées pour A'B1 (segment précédent) se répètent et l'on trouve que c'est le cas pour B2 B3; on décide donc que (B2) et (B3) font partie du segment A'B1; si ces conditions ne se retrouvaient pas on déciderait le contraire. C'est en suivant cette méthode que l'on détermine les segments qui forment le périmètre. Si, sur La base de ce qui a été exprimé au point précédent, il apparaissait un plus grand nombre de segments inférieurs à une longueur donnée, Les uns à la suite des autres, qu'un nombre (n) pré- déterminé, on supposerait qu'il s'agit d'un périmètre courbe qui serait alors déterminé par un programme de courbes conventionnelles, à savoir par exemple, circonférence, ellipse ou parabole, selon les carac- téristiques qui s'adaptent le mieux à ces segments. S'il ne s'agissait pas d'une courbe conventionnelle, on continuerait à traiter ces segments comme des seg- ments droits. Une fois que l'on connait les droites et les courbes du périmètre, l'information passe par un programme de définition des caractéristiques géo- métriques, les segments étant alors définis par leur point initial, leur point final, et les courbes, par exemple, un arc de circonférence, par le point initial, le point final, le centre et le rayon de la circon- férence. La figure obtenue est stockée dans une mémoire conventionnelle sous -le format DXF utilisé par les programmes CAD (de conception assistée par ordinateur); elle est ensuite utilisée pour le travail correspondant d'une machine-outil, par exemple, une machine d'électroérosion, pour obtenir des pièces qui reproduisent le modèle (m). La possibilité de modifier Les variables et les seuils du système à partir du clavier extérieur (14) permet à l'opérateur un traitement réitératif d'approche des résultats qui apparaissent sur le moni- teur (9) par rapport à ceux du plan original (figure 2). REVENDICATIONS 1. Système de génération en deux dimensions de la géométrie d'un modèle par vision artificielle, qui se caractérise par le fait qu'il comporte: a) une caméra matricielle (1) placée face au modèle, qui quadrille l'image et envoie un signal de vidéo analogique à: b) une carte (3) d'enregistrement de don- nées comprenant: bl) un convertisseur analogique-numérique (4) du signal vidéo relié à b2) un circuit de numérisation blanc-noir (5) relié à b3) une mémoire de stockage (6) de la matrice de l'image par adresse de mémoire, reliée par un bus (10) conventionnel du système à c) un microprocesseur (14) à clavier exté- rieur; d) une mémoire de travail (11) et une mémoire de stockage (12) qui comprennent. dl) des programmes d'extraction du périmètre de l'image par analyse de transitions des données provenant de la numérisation, reliés à d2) des programmes de modélisation du péri- mètre par la détermination de ses droites et courbes, reliés à d3) des programmes de définition et de délimitation des droites et courbes, reliés à e) une mémoire de stockage sous format DXF. 2. Système de génération en deux dimensions de la géométrie d'un modèle par vision artificielle, selon la revendication précédente, qui se caractérise par le fait que le convertisseur analogique-numérique transforme les intensités de lumière transmises par le signal analogique de vidéo en différentes tonalités de lumière et que le circuit de numérisation est capable, à partir d'un seuil de numérisation donné, de passer d'une image numérisée selon des tonalités grises à une image binaire blanc-noir. 3. Système de génération en deux dimensions de la géométrie d'un modèle par vision artificielLe, selon les revendications précédentes, qui se caracté- rise par le fait que les programmes de modélisation du périmètre déterminent, pour établir les droites qui font partie du périmètre: a) que, selon un code de chaîne, deux points sont alignés s'ils possèdent la même valeur de code; b) que s'il y a un changement de direction et si la longueur du segment précédent est plus petite qu'un maximum préfixé, on analyse une grille de points; on décide alors qu'il s'agit du même segment si dans cette grille se répètent les conditions du segment précédent ou que ce n'est pas le cas si elles ne se répètent pas. 4. Système de génération en deux dimensions de la géométrie d'un modèle par vision artificielle, selon la revendication 3, qui se caractérise par le fait que les programmes de modélisation du périmètre déterminent que si plus de n segments se suivent et qu'ils sont tous inférieurs à une valeur préfixée, il s'agit d'un arc de courbe. 5. Système de génération en deux dimensions de la géométrie d'un modèle par vision artificielle, selon la revendication 4, qui se caractérise par le fait que l'on compare les points de ces segments avec les valeurs d'un programme de courbes conventionnelles et qu'ils sont assimilés à des courbes s'il y a simili- tude et à des segments dans le cas contraire. 6. Système de génération en deux dimensions de la géométrie d'un modèle par vision artificielle, selon la revendication 1, qui se caractérise par le fait que l'on introduit dans le système, à partir du clavier à commande extérieure, la valeur des variables et des seuils. 7. Système de génération en deux dimensions de la géométrie d'un modèle par 'ision artificielle, selon la revendication 1, qui se caractérise par le fait que la carte d'enregistrement des données est reliée à un moniteur à écran sur lequel apparaît l'image quadrillée. 8. Système de génération en deux dimensions de la géométrie d'un modèle par vision artificielle, selon la revendication 1, qui se caractérise par le fait qu'il comporte une interface pour sa liaison avec le périphérique qui utilisera l'information géné- rée par le système.