Brevet FR2637084A1 — publié le 19900330

'Procédé et installation d'analyse de l'état de surface d'une pièce de révolution" La présente invention concerne un procédé et une installation d'analyse de l'état de surface d'une pièce de révolution. Dans de nombreux domaines, il est nécessaire d'examiner l'état de surface d'une pièce et en particulier dans l'industrie alimentaire ou pharmaceutique pour contrôler l'état de propreté de récipients (bouteilles) neuves ou nettoyées avant leur remplissage. De manière générale, les installations connues font défiler les bouteilles à travers un poste d'analyse comportant un détecteur optique. Chaque pièce tourne sur elle-meme en passant dans le poste d'analyse. Ces installations qui analysent par transparence puisqu'il s'agit de récipients transparents (bouteilles, flacons, etc...) sont très compliquées car elles doivent permettre un contrôle précis de l'état de propreté des récipients. De plus, malgré leur complexité, ces installations connues ne permettent pas d'examiner des pièces opaques et de connaître l'état de leur surface extérieure. Or, de nombreux cas, en particulier dans la distribution de gaz domestiques par bouteilles, il est intéressant, voire nécessaire, pour des raisons de sécurité et de présentation, de sélectionner les récipients dont la peinture ou l'aspect extérieur soit correct et de faire passer les récipients d'aspect extérieur défectueux (peinture trop écaillée ou bouteille bosselée) par un atelier de peinture ou de réparation avant de procéder à leur remplissage. La présente invention a pour but de créer des moyens permettant de - faire automatiquement, à grande vitesse et de manière fiable, l'analyse de lté- tat de surface de pièces de révolution telles que des bouteilles de gaz. A cet effet, l'invention concerne un procédé d'analyse de l'état de surface d'une pièce de révolution à l'aide d'une caméra vidéo, procédé caractérisé en ce que - on définit un plan de visée de la caméra, - on fait défiler les pièces une à une à travers le plan de visée sans faire tourner les pièces sur el les-memes, - on éclaire les pièces suivant deux directions incli nées par rapport au plan de visée, - on analyse, par la caméra placée dans le plan de vi sée, une bande étroite mobile de la pièce pendant que la pièce passe à travers le plan de visée, - on compare les signaux de la caméra à des signaux de référence, - on identifie la pièce suivant les signaux de compa raison, - on commande le classement de la pièce. Le procédé est d'une mise en oeuvre particulièrement simple puisqu'il ne nécessite nullement la rotation de la pièce pendant son passage dans le plan de visée ou d'analyse. Comme l'entraînement en rota tion est, de manière connue, une source de difficultés sérieuses, la présente invention permet de simplifier les moyens mis en oeuvre sans que cela ne soit au détriment de la précision et de la fiabilité de l'analyse. De manière surprenante, on a constaté, selon l'invention, que le simple fait d'analyser à l'aide d'une caméra vidéo la bande mobile d'une pièce à son passage dans le plan de visée donnait un excellent résultat d'analyse (automatique ou par un observateur) si cette bande était éclairée par des moyens d'éclairage situés de part et d'autre du plan de visée et suivant une orientation fixe. De plus, on a constaté qu'il était suffisant pour sélectionner une pièce de révolution en fonction de son état de surface, de n'en analyser qu'une moitié. Si toutefois dans certains cas cette précision n'est pas suffisante, il est possible de doubler ou de multiplier les plans de visée sans toutefois faire tourner la pièce en cours d'analyse. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend - une caméra vidéo placée dans un plan de visée, - un moyen de transfert des pièces une à une sur un chemin de défilement et sans rotation des pièces sur elles-mêmes, la ligne de défilement coupant le plan de visée, - un moyen d'éclairage des pièces dans la zone d'ana lyse au niveau du plan de visée et un moyen de pro tection des pièces contre la lumière ambiante, - un circuit d'exploitation recevant les signaux de la caméra vidéo et assurant leur traitement pour leur affichage sur un écran de contrôle et la formation de signaux de commande de fonctionnement et de sé lection des pièces. Suivant une autre caractéristique, le moyen de protection des pièces contre la lumière ambiante est un tunnel. Suivant une autre caractéristique, le moyen d'éclairage est constitué par un diffuseur placé de part et d'autre du plan de visée dans un tunnel. Suivant une autre caractéristique, l'installation comporte une source lumineuse placée en regard de la améra vidéo et de l'autre côté du chemin de défilement par rapport à la caméra. Suivant une autre caractéristique, le moyen de transfert est un convoyeur muni, à l'entrée, d'un espacement pour retenir et/ou espacer les pièces une à une et un moyen de détection de bourrage, en sortie. Suivant une autre caractéristique, le moyen de sélection est constitué par au moins un aiguillage suivi d'un moyen de transfert. L'installation se distingue, comme le procédé, par les moyens extremement simples et l'efficacité de l'analyse obtenue avec ces moyens. Le procédé étant sensible à la variation de l'éclairage il est intéressant d'alimenter les lampes par l'intermédiaire d'un régulateur de tension et de capacités pour compenser le cos ç important de ces lampes. Suivant une variante intéressante l'objectif fixe à réglage manuel du diaphragme de la caméra est remplacé par un objectif à réglage automatique de l'ouverture en fonction de l'éclairement de la pièce analysée. La présente invention sera décrite de.manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma servant à expliquer le procédé selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'une installation selon l'invention. Selon la figure 1, le procédé d'analyse de l'état de surface d'une pièce de révolution à l'aide d'une caméra vidéo consiste à définir un plan de visée 1 dans lequel se trouve l'axe de visée de la caméra vidéo 2. On fait défiler (flèche A) les pièces 3A, 3B, 3C suivant un chemin de défilement 4 à travers le plan de visée 1 et sans que les pièces ne tournent sur elles-mêmes. Au niveau du plan de visée et de part et d'autre de celui-ci, on éclaire la pièce à l'aide de moyens d'éclairage 5, 6. Pour éviter les erreurs de détection il convient d'éviter la moindre variation de l'éclairage. Pour cela, une solution simple et efficace consiste à monter un régulateur de tension sur l'alimentation des lampes et des capacités pour compenser le cos ç important de ces lampes. Pour les mêmes raisons de stabilité et de constance de l'éclairement il est nécessaire de surveiller régulièrement l'état de surf-ace des lampes et des diffuseurs (voir ci-après figure 2). Il est également possible pour les mêmes fins de remplacer l'objectif fixe à réglage de diaphragme manuel par un objectif à réglage automatique de l'ouverture en fonction de l'éclairement de la pièce analysée. En regard de ia caméra 2, de l'autre côté du chemin de défilement 4, un moyen d'éclairage 7 éclaire la caméra 2 et permet de définir une impulsion de début et de fin d'analyse ; au moment où la pièce 3A, 3B, 3C coupe le plan de visée 1, la lumière de l'élé- ment 7 n'arrive plus sur la caméra 2. L'impulsion de fin d'analyse correspond à la libération du faisceau lumineux de l'élément 7 après le passage de la pièce dans le plan de visée 1. L'analyse par la caméra vidéo 2 se fait suivant une bande étroite 8 définie par un diaphragme 9 situé dans le plan de visée 1, de part et d'autre de celui-ci. Les signaux fournis par la caméra 2 sont exploités de manière automatique pour être comparés à des signaux de référence. Ces signaux peuvent également être affichés et être éventuellement, comparés à une image type. La comparaison optique des deux images permet de commander le classement de la pièce en sortie, suivant son état de surface. Selon le procédé de l'invention, il est indispensable que les pièces 3A, 3B, 3C... ne tournent pas sur elles-mêmes au cours de leur passage dans le plan de visée, mais défilent de manière continue, à vitesse constante pour que la caméra vidéo 2 détecte des signaux homogènes. L'installation pour la mise en oeuvre du procédé, représentée à la figure 2, se compose d'un transporteur 30, par exemple un transporteur à chaînes, qui traverse un tunnel 31 entourant la zone d'analyse. Ce tunnel 31 est muni d'une fente 32 formant un diaphragme d'analyse pour la caméra vidéo 33 placée devant la fente 32 et définissant avec celle-ci un plan de visée 34. Le transporteur 30 coupe le plan de visée 34 de sorte que les pièces de révolution (bouteilles de gaz 35' coupent ce plan et sont analysées suivant des tranches verticales par la caméra 33. L'installation comporte un moyen d'éclairage des pièces 35 constitué par deux diffuseurs 36, 37 placés de part et d'autre du plan d'analyse 34. Ces diffuseurs permettent d'éclairer la pièce en cours d'analyse, par ailleurs protégée contre la lumière ambiante directe par le tunnel 31. En regard de la caméra 33, de l'autre côté du tunnel 31 par rapport au chemin de défilement des pièces 35, il est prévu une source lumineuse 38 qui éclaire la caméra 33 en l'absence de pièce 35. L'entrée d'une pièce 35 dans le plan d'analyse ou de visée 34 crée une impulsion de début d'analyse en sortie de caméra 33. Il en est de façon analogue lorsque la pièce 35 quitte le plan de visée 34. A l'entrée du tunnel 31, il est prévu un moyen d'espacement de pièces 39 qui retient les pièces en amont sur le transporteur 30 et ne les libère que une à une en les espaçant pour éviter qu'elles ne traversent le plan d'analyse 34 de manière jointive et surtout pour éviter tout bourrage des pièces dans le tunnel 31, ce qui ne permettrait plus leur passage régulier à travers le plan de visée 34. En sortie du tunnel 31, il est prévu un palpeur 40 qui détecte tout bourrage en aval et commande l'arrêt du transfert à travers le tunnel 31. Un moyen de transfert de déviation 41 est prévu en regard d'un éjecteur 42. L'éjecteur est commandé en fonction du résultat de l'analyse pour éjecter sur le moyen 41, les pièces qui doivent être retraitées, par exemple en les envoyant vers un atelier de peinture, le moyen de transfert 41 est également muni d'un palpeur de bourrage 43. La caméra 33 fait partie d'une installation de traitement et d'analyse d'images composée d'un ordinateur de traitement d'images 44 et d'un écran de contrôle 45. L'ordinateur 44 reçoit les signaux de la caméra 33 et les traite soit pour les comparer automatiquement soit, ou de manière complémentaire, les afficher sur l'écran 45 et permettre un contrôle visuel avec éventuellement comparaison à une image de référence. L'ordinateur 44 est relié aux palpeurs 40, 43 et à différents autres moyens de contrôle du fonctionnement de l'installation et il commande également l'espaceur 39, l'éjecteur 42. En cas de fonctionnement non automatique ou semi-automatique, l'utilisateur se sert du clavier 46. Selon le procédé et l'installation décrits ci-dessus, l'analyse des pièces 3A - 3C, 35 ne se fait que sur la moitié de chaque pièce tournée vers la caméra vidéo 2, 33. Dans la majorité des cas d'application, l'analyse d'une moitié de pièce est suffisante pour sélectionner ou classer la pièce. Toutefois, si dans certains cas, il faut une analyse totale des pièces, il suffit de compléter l'installation par une seconde installation de ce type, utilisant éventuellement le même tunnel mais avec une autre caméra placée de l'autre côté de la ligne de défilement des pièces, en regard d'une autre fente d'analyse et suivant un autre plan de visée. En sortie, un système unique reçoit les si zonaux des deux caméras pour les analyser et les comparer à des signaux de référence, la commande de la sélection ou de l'éjection d'une pièce tenant alors compte des signaux fournis par les deux caméras. Enfin, si l'analyse des deux moitiés d'une pièces n'est pas suffisante, il est possible de multiplier les caméras en les disposant suivant des angles de visée différents, les autres moyens de l'installation décrits ci-dessus et en particulier les moyens d'éclairage étant également orientés suivant le nouveau plan de visée ou d'analyse. De façon générale, bien que décrite cidessus dans le cas de pièces de révolution, l'invention s'applique également à des formes de pièces assi milables à des formes de révolution comme des pièces ovales ou polygonales. REVENDICATIONS 1') Procédé d'analyse de l'état de surface d'une pièce de révolution à l'aide d'une caméra vidéo, procédé caractérisé en ce que - on définit un plan de visée (1, 34) de la caméra (2, 33), - on fait défiler les pièces (3A, 3B, 3C, 35) une à une à travers le plan de visée (1, 34) sans faire tourner les pièces sur elles-mêmes, - on éclaire (5, 6) les pièces suivant deux directions inclinées par rapport ac plan de visée (1, 34), - on analyse, par la caméra (2, 33) placée dans le plan de visée (1), une bande étroite (8, 32)) mobile de la pièce (3A - 3C, 35) pendant que la pièce passe à travers le plan de visée (1, 34), - on compare les signaux de la caméra (2, 33) à des signaux de référence, - on identifie la pièce (3A - 3C, 35) suivant les si gnaux de comparaison, - on commande le classement de la pièce (3A - 3C, 35). 2 ) Installation d'analyse de l'état de surface d'une pièce de révolution à l'aide d'une caméra vidéo, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, instcllation caractérisée en ce qu'elle comprend - une caméra vidéo (2, 33) placée dans un plan de vi sée (1, 34), - un moyen de transfert (30) des pièces (3A - 3C, 35) une à une sur un chemin de défilement et sans rota tion des pièces (3A - 3C, 35) sur elles-mêmes, la ligne de défilement coupant le plan de visée (1, 34), - un moyen d'éclairage (5, 6, 36, 37) des pièces dans la zone d'analyse au niveau du plan de visée (1, 34) et un moyen de protection (31) des pièces (35) con tre la lumière ambiante, - un circuit d'exploitation (44, 45, 46) recevant les signaux de la caméra vidéo (2, 33) et assurant leur traitement pour leur affichage sur un écran de con trôle (45) et la formation de signaux de commande de fonctionnement et de sélection des pièces (3A - 3C, 35). 3 ) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen de protection des pièces (3A - 3C, 35) contre la lumière ambiante est un tunnel (31). 4 ) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen d'éclairage est constitué par un diffuseur (36, 37) placé de part et d'autre du plan de visée (34) dans un tunnel (31). 50) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte une source lumineuse (38) placée en regard de la caméra vidéo (33) et de l'autre côté du chemin de défilement par rapport à la caméra (33). 6) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen de transfert (30) est un convoyeur muni, à l'entrée, d'un moyen d'espacement (39) pour retenir et/ou espacer les pièces (35) une à une et un moyen de détection de bourrage (40, 43) en sortie. 7 ) Installation selon la revendication- 2, caractérisée en ce que le moyen de sélection est constitué par au moins un aiguillage (42) suivi d'un moyen de transfert (41). 8*) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens d'éclairage (5, 6) sont des lampes électriques alimentêes par l'intermédiaire d'un régulateur de tension et de capacités compensant le cos ç des lampes (5, 6). 9 ) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la caméra vidéo a un objectif à réglage automatique de l'ouverture en fonction de l'éclairement de la pièce en cours d'analyse.