Brevet FR2631112A1 — publié le 19891110

La presente invention concerne un procédé et un dispositif permettant de détecter, de visualiser et de mesurer automatiquement la position de la "ligne d'eau" d'une machine a papier. Le type le plus courant de machine a papier est le type à table plate. La figure 2 represente, en vue de haut, une partie de la table plate d'une machine & papier. La caisse de tête (9) déverse sur la toile (10) un melange de pâte et d'eau qui est emporté par la toile qui défile à une certaine vitesse et sous laquelle des dispositifs de succion aspirent l'eau du mélange. Lorsqu'un certain degré de siccité est atteint, le mélange (11) de pâte et d'eau prend la consistance d'une feuille de papier (13). La transition entre ces deux etats est visible plus ou moins nettement å l'oeil nu et l'on peut percevoir la ligne de demarcation (12) qui est appelée "ligne d'eau".La position de la ligne d'eau, la stabilité de sa position et l'amplitude des variations de son profil sont de nature a influencer dans des proportions diverses les paramètres qualitatifs du papier produit. Actuellement, il n'existe pratiquement pas d'exemples de dispositifs effectuant une mesure de la position de la ligne d'eau. Les dispositifs classiques envisageables, tels qu'une barette d'éléments photosensibles placée au-dessus de la plage de mesure ou qu'une caméra linéaire, fournissent des mesures dont la relation avec la position réelle å mesurer n'est pas manifeste. Dans ce cas, une mesure exploitable ne peut être obtenue qu'au prix de verifications plus ou moins fréquentes et laborieuses de l'étalonnage. Le dispositif, objet de la présente invention, présente les trois points d'intirêt énumérés ci-dessous. 1. Le dispositif fournit une mesure de position exploitable car sa validite apparat en permanence- sans ambiguité. 2. Le dispositif permet de visualiser avec précision la ligne d'eau sur toute son étendue. 3. Le dispositif permet l'acquisition des paramètres relatifs å la position et au profil de la ligne d'eau (valeurs dynamiques de la position relative de chaque point de la ligne d'eau) en vue de leur insertion dans divers programmes de calcul. Selon l'invention, on propose donc un procédé permettant de détecter, de visualiser et de mesurer automatiquement la position de la ligne d'eau d'une machine b papier, ainsi qu'un dispositif destiné å cet effet. Le procédé emploie : une caméra qui fournit un signal vidéo correspondant å l'image visée, un ensemble électronique comportant des fonctions d'analyse et de traitement du signal vidéo, un moniteur vidéo qui visualise l'image composite (image fournie par la caméra, modifiée par le traitement de l'image), une console d'entrée permettant d'agir sur les parametres de l'analyse et du traitement du signal, et une console de sortie qui délivre le signal de mesure. Les fonctions d'analyse et de traitement du signal vidéo peuvent être effectuées soit par des moyens analogiques, soit par calculateur avec digitalisation de l'image. Les figures l.A et 1.B illustrent schématiquement le procédé. Les figures 2, 3, 4 et 5 illustrent l'application du procédé. La figure 6 illustre un exemple de traitement d'image particulièrement adapté. On décrira maintenant l'invention plus en détail. Pour une meilleure compréhension, nous décrirons d'abord les figures qui illustrent l'application du procédé. La figure 2 représente, en vue de haut, la partie de la table plate d'une machine å papier sur laquelle se situe la ligne d'eau (12). La figure 3 représente l'image vidéo fournie par une caméra disposé de manière å couvrir le champ de la table od se situe et évolue la ligne d'eau. La figure 4 montre ce qui est rajoute å l'image par le traitement du signal. On y distingue - la position de base (14) servant de référence a la mesure de position - le cadre de mesure constitué par les éléments (14), (15), (16) et (17) qui délimite la surface de l'image 9 l'intérieur de laquelle s'effectue l'analyse de l'image - la trace de détection (18) de la ligne d'eau ; cette trace indique l'endroit précis ou la detection a lieu, prend ainsi la forme du contour détecte et en suit automatiquement l'évolution de la position ; - la trace de mesure (19) qui indique l'endroit ot est prise en compte la mesure, dans le cas d'une mesure en point fixe ; la longueur de ce segment visualise aussi l'amplitude de la mesure effectué. La trace de détection (18) et la trace de mesure (19) apparaissent uniquement lorsque la detection est effective. Cette visualisation permet å un opérateur quelconque de jauger la plage de réglage et simplifie a l'extrême le réglage du seuil de détection. De plus, elle constitue une verification permanente, immédiate et sans ambiguite de la validité de la mesure. La figure 5 montre l'image résultante apparaissant sur le moniteur vidéo. La figure 1.A represente-le schéma de principe du procède. I1 comporte - une caméra vidéo (1) noir et blanc ou couleur qui fournit le signal vidéo (2)~correspondant b.l'image visée - un ensemble électronique (3) ayant pour fonction, d'une part d'analyser le signal video pour effectuer la détection de la position de la ligne d'eau et délivrer un signal (4) représentatif de cette position, d'autre part, de fournir un signal vidéo composite (5) constitue par l'image visee å laquelle se rajoutent les incrustations spécifiques constituant le traitement de l'image ;; - une console d'entrée (6) au moyen de laquelle un opérateur a, d'une part, la possibilite d'effectuer des choix de paramètres et de fonctions definissant l'analyse et le traitement de l'image, d'autre part, la possibilité de choisir le réglage du seuil de détection - un moniteur vidéo (7) noir et blanc ou couleur qui visualise l'image correspondant au signal composite (5) - une console de sortie (8) qui fournit, d'une part, un signal analogique et un signal logique-calibres correspondant & la mesure de position et, d'autre part, des signaux d'alarme concernant la mesure dépassement de seuils minimum et maximum, validité de la mesure. Selon le choix du degré de complexité un dispositif réalisé selon ce procédé peut - mesurer et visualiser plusieurs positions différentes, conjointement ; - effectuer un balayage de mesure consistant å relever la mésure pour chaque point du profil selon un pas déterminé - effectuer divers calculs sur la base des mesures effectuées (moyennes, statistiques) ; - rajouter l'inscription de valeurs numériques de mesure sur l'image visualisée - utiliser deux ou plusieurs caméras et en combiner les signaux - utiliser une caméra noir et blanc avec un moniteur couleur ou vice versa - user de types de traitements d'image plus ou moins sophistiques pour faire apparattre diversement la transition matérialisée par la ligne d'eau. La figure 1.B est une représentation schematique od figurent les fonctions essentielles que comporte l'ensemble d'analyse et de traitement de l'image, ainsi que leur interconnexion. Les éléments (R), (M) et (S) constituent le traitement du signal. L'element (S) fournit un signal vidéo composite (5) constitué par le signal (2) délivré par la caméra, le signal (SR) et le signal (SM). Le signal (SR) est fourni par l'élément (R) qui élabore la visualisation du cadre de référence. Le signal (SM) est fourni par l'élément (M) qui élabore la visualisation de la trace de detection et de la trace de mesure.Dans l'exemple représente par les figures 3, 4 et 5, le signal (2) correspond à la figure 3, le signal (SR) correspond aux segments (14), (15), (16) et (17) de la figure 4, le signal (SM) correspond a la trace de détection (18) et a la trace de mesure (19), le signal vidéo composite (5) correspond å la figure 5. Par la liaison (6B), la console de sortie permet de positionner å volonte les segments représentés sur la figure 4, à l'exclusion de la trace de détection (18). L'analyse du signal vidéo (2) fourni par la camera est effectuée selon la sélection de la fonction d'analyse.Cette fonction peut être du type (L), c'est-å-dire une détection sur le signal vidéo d'une ou plusieurs lignes de l'image (détection horizontale) ou du type (T), c'est-à-dire une détection sur le signal vidéo constituant une trame de l'image (detection verticale). La sélection est effectuée à partir de la console d'entrée, par la liaison (6A). On peut ainsi choisir le type de détection par action sur l'élément commutateur (L/T) et choisir une parmi les fonctions de détection disponibles L1, L2, L3 ou Tl, T2, T3 etc., ces dernieres se distinguant par leur genre de détection : par comparaison du signal video direct avec un seuil établi, par comparaison du signal dérivé (détection de contrastes), par comparaison du signal ayant subi un filtrage par des algorithmes divers. La liaison (6A) permet aussi de faire varier å partir de la console d'entrée l'amplitude du seuil de détection. L'élement (D) de l'ensemble d'analyses fournit, d'une part, un signal de détection (SDT) destine å l'élaboration du traitement du signal pour la visualisation de la trace de détection et de la trace de mesure, d'autre part, un signal (SDM) destine a l'élaboration du signal de mesure. L'élément de conversion (CV) élabore, å partir des signaux de référence (SRC) et de détection (SDM), un signal de mesure de position (4) de type analogique ou numérique. La figure 6 montre un exemple d'incrustations rapportées a l'image, particulierement adapté au cas de la visualisation, de la mesure et du contrôle de la position de la ligne d'eau. On y distingue le cadre de mesure deja décrit, la trace de détection de la ligne d'eau (20) et la trace de mesure å un endroit choisi (21). La position moyenne de la trace detectée à l'intérieur du cadre de mesure est representee par la position du segment (22). Le segment (23) représente la consigne de position. Les segments (24) et (25) représentent les positions mini et maxi de la fourchette å l'intérieur de laquelle peut agir la régulation de position. Les segments (26) et (27) representent les positions mini et maxi de déclenchement d'alarmes. L'utilisation, facultative, d'un moniteur vidéo couleur permet, par la diversité des couleurs pouvant être attribuées aux divers éléments constituant l'image rapportée de la figure 6, une visualisation encore plus aisée. REVENDICATIONS 1. Procède pour détecter, visualiser et mesurer automatiquement la position de la ligne d'eau d'une machine à papier, employant une camera vidéo, un moniteur video, un ensemble électronique, une console d'entrée et une console de sortie, procédé caractérisé en ce que les éléments mis en oeuvre effectuent les opérations suivantes a) analyse du signal vidéo fourni par la caméra pour détecter, par un mode de détection et un seuil de détection choisis, la position de la ligne d'eau apparaissant dans l'image visee par la caméra b) traitement du signal vidéo fourni par la camera,' ce traitement consistant, d'une part, à faire apparaître sur l'image la trace de la ligne d'eau détecté, d'autre part, à ajouter sur l'image des segments horizontaux et verticaux definissant et visualisant le cadre de mesure et la position de référence choisis, ainsi qu'un segment allant de la position de référence à la position détectée, ce segment indiquant l'endroit oh est prise en compte la mesure, cet endroit pouvant être fixe ou déplace automatiquement de manière à mesurer les positions sur tout le profil de la ligne d'eau c) visualisation, sur le moniteur, de l'image composite issue du traitement du signal d) élaboration, à partir du signal de détection, de signaux de mesure calibrés représentatifs de la position de la ligne d'eau à un ou plusieurs endroits fixes, de la position moyenne et du profil de la ligne d'eau. 2. Procédé selon la revendication 1., caractérisé en ce que les opérations d'analyse et de traitement prennent en compte les signaux provenant de deux ou plusieurs caméras. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du proc.^dé selon les revendications 1 et 2, servant à détecter, visualiser et mesurer automatiquement la position de la ligne d'eau d'une machine à papier, employant une caméra vidéo, un moniteur vidéo, un ensemble électronique, une console d'entrée et une console de sortie, dispositif caracterisé en ce qu'il comprend a) des moyens d'analyse du signal vidéo fourni par la camera pour détecter, par un mode de détection et un seuil de détection choisis, la position de la ligne d'eau apparaissant dans l'image visée par la caméra ;; b) des moyens de traitement du signal video fourni par la camera, ce traitement consistant, d'une part1 à faire apparaître sur l'image la trace de la ligne d'eau détectée, d'autre part, d ajouter sur l'image des segments horizontaux et verticaux définissant et visualisant le cadre de mesure et la position de référence choisis, ainsi qu'un segment allant de la position de référence à la position détectée, ce segment indiquant l'endroit ou est prise en compte la mesure, cet endroit pouvant être fixe ou déplacé automatiquement de manière à mesurer les positions sur tout le profil de la ligne d'eau ; eau c) des moyens de visualisation, sur le moniteur, de l'image composite issue du traitement du signal d) des moyens d'elaboration, à partir du signal de détection, de signaux de mesure calibrés representatifs de la position de la ligne d'eau à un ou plusieurs endroits fixes, de la position moyenne et du profil de la ligne d'eau.