Brevet FR2647574A1 — publié le 19901130

Procédés et dispositifs pour effectuer des contrôles de fabrication visuels d'une série de pièces identiques. DESCRIPTION La présente invention a pour objet des procédés et des dispositifs pour effectuer des contrôles de fabrication visuels d'une série de pièces identiques. Le secteur technique de l'invention est celui des contrôles de fabrication ou contrôles de qualité visuels. Dans de nombreuses industries qui fabriquent en série des pièces identiques, par exemple des cartes électroniques, on effectue des contrôles de qualité de la fabrication par simple observation visuelle d'échantillons prélevés au hasard ou par observation visuelle de la totalité des pièces sortant d'une chaîne de fabrication. Les cartes électroniques en circuits imprimés comportent des composants miniaturisés, dont le nombre va en croissant et l'examen de ces cartes exige que l'observation porte plus particulièrement sur certaines zones. notamment sur les points de connexion entre les composants et les circuits imprimés et, le plus souvent, il est nécessaire d'observer avec un instrument optique, qui donne une image agrandie pour bien voir les détails. De plus. quelquefois, une vue de face ne suffit pas et il faut pouvoir regarder en biais pour apercevoir des connexions cachées par les composants. Si l'observateur effectue un examen visuel en- déplaçant la pièce sous une loupe binoculaire pour amener successivement les zones à observer sous celle-ci, en réglant chaque fois le grossissement de la loupe, il perd beaucoup de temps en déplacements de la pièce et pour régler le grossissement et se fatigue très vite. Il ne dispose d'aucune base de comparaison pour détecter un défaut et il doit se fier à sa mémoire. De plus, il ne peut conserver aucun témoin des défauts détectés auxquels il est possible de se référer en cas de contestation. Un objectif de la présente invention est de procurer des moyens qui permettent de faire défiler automatiquement, sur un écran vidéo placé devant un observateur. les images des zones successives des pièces à observer, chacune avec un grossissement prédéterminé, de sorte que l'observateur n'a plus qu'à regarder avec attention les images qui défilent et peut se concentrer entièrement sur cet examen visuel. Un autre objectif de la présente invention est de procurer des moyens qui permettent de faire apparaître sur un écran vidéo, en même temps que chaque image d'une zone d'une pièce à examiner, une image en incrustation qui est l'image de la même zone d'une pièce témoin sans défaut, de sorte que l'observateur peut déterminer avec précision la présence et la nature d'un défaut par comparaison directe des deux images qu'il voit simultanément. Les objectifs de l'invention sont atteints par un procédé de contrôle visuel de la qualité de fabrication d'une série de pièces identiques, notamment d'une série de cartes électroniques. qui comporte la suite d'opérations suivantes - on place lesdites pièces successivement dans une position bien déterminée sur une table déplaçable suivant deux axes. laquelle table est disposée audessous d'une caméra vidéo qui est équipée d'un objectif à focale variable motorisé et qui est reliée à un écran vidéo, laquelle table et lequel objectif motorisé sont commandés par un ordinateur - dans une première phase d'apprentissage, on place sur la table une pièce témoin et on déplace ladite table et ledit objectif pour amener successivement sous l'objectif les zones de la pièce à examiner; - on choisit pour chaque zone l'agrandissement qui convient en examinant l'image de cette zone sur l'écran et on registre dans la mémoire de l'ordinateur, pour chaque zone, ses coordonnées et l'agrandissement choisi; - on place ensuite, une après l'autre, sur ladite table mobile, les pièces à examiner et l'ordinateur commande automatiquement les déplacements de la table et de l'objectif pour faire apparaître successivement sur l'écran les images de ces zones avec l'agrandissement choisi pour chacune d'elles; - et on observe les images agrandies successives qui défilent automatiquement sur l'écran. De préférence, on enregistre l'image agrandie de chaque zone d'une pièce témoin sans défaut et on fait apparaître cette image en incrustation dans un coin de l'écran en même temps que l'image de la même zone de la pièce à contrôler, ce qui permet à l'observateur de mieux percevoir les défauts par comparaison de deux images. Avantageusement. chaque fois qu'un défaut est détecté. on enregistre une image de la zone présentant ce défaut. Un dispositif selon l'invention comporte, en combinaison - une table qui est déplaçable suivant deux axes parallèles au plan de la table par deux servomoteurs, associés chacun à aun capteur de position - une caméra vidéo qui est placée au-dessus de ladite table et qui est équipée d'un objectif à focale variable une table (4) qui est déplaçable suivant deux axes, parallèles au plan de la table par deux servomoteurs, associés chacun à un capteur de position; - un moniteur vidéo relié à ladite caméra; - et un ordinateur qui commande lesdits servomoteurs de la table et de l'objectif à focale variable. Avantageusement, un dispositif selon l'invention comporte un enregistreur vidéo qui est commandé par ledit ordinateur et qui est relié à ladite caméra vidéo et audit écran vidéo. Avantageusement. un dispositif selon l'invention peut comporter. en outre, des servomoteurs commandés par ledit ordinateur qui permettent d'incliner l'axe optique de la caméra par rapport au plan de la table. L'invention a pour résultat des moyens permettant de contrôler visuellement avec précision et sans perte de temps, un lot de pièces pour détecter d'éventuels défauts de fabrication. Les moyens selon l'invention permettent à l'opérateur chargé du contrôle visuel de se consacrer entièrement à examiner les images des zones de chaque pièce, qui nécessitent un examen approfondi. lesquelles images défilent les unes derrière les autres, dans un ordre déterminé et avec un agrandissement déterminé sur un écran de contrôle. Dans le cas de pièces qui comportent des zones à examiner qui sont plus ou moins cachées lorsqu'on regarde la pièce de face, un dispositif selon l'invention muni de moyens permettant d'incliner l'angle de la prise de vue par la caméra, permettent d'obtenir automatiquement une image de ces zones cachées. sans avoir à intervenir manuellement pour incliner la pièce ou la caméra l'une par rapport à l'autre. Un dispositif selon l'invention équipé d'un enregistreur vidéo et d'un écran vidéo à incrustation, permet de faire apparaître, en même temps que l'image de chaque zone de la pièce. une deuxième image en incrustation de la même zone d'une pièce témoin, sans défaut. Ainsi, l'opérateur chargé de l'examen peut comparer les deux images simultanées, ce qui facilite beaucoup la détection des défauts. Un dispositif selon l'invention permet de garder en mémoire le programme d'examen enregistré au cours d'une phase d'autour apprentissage et de réutiliser ce programme ultérieurement. chaque fois que l'on doit contrôler des pièces du même type que la pièce témoin. La description suivant se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure l est une vue d'ensemble en perspective du dispositif. La figure 2 est un schéma d'un dispositif selon l'invention simplifié. La figure 3 est un schéma d'un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention plus complexe. La figure 4 est une vue partielle de la caméra vidéo. La figure 5 est une vue schématique de la table mobile. La figure 1 représente un dispositif selon l'invention destiné par exemple à contrôler visuellement la qualité de fabrication d'une série de cartes électroniques identiques. I1 est précisé que cet exemple d'application n'est pas limitatif et qu'un dispositif selon l'invention peut être utilisé chaque fois qu'il faut contrôler visuellement une série de pièces identiques et que le contrôle exige un agrandissement pour bien voir les défauts de fabrication possibles. L'appareil selon la figure 1 comporte un boîtier 1 qui délimite un plateau 2 surmonté d'une console 3. Le plateau 2 porte une table rectangulaire 4 déplaçable par des servomoteurs suivant deux axes orthogonaux ox et oy parallèles aux côtés de la table. La table 4 comporte deux glissières 4a, 4b parallèles aux côtés de la table qui permettent de poser sur la table des cartes électroniques à examiner dans une position bien déterminée, la même pour toutes les cartes. Le boitier 1 contient avantageusement un magnétoscope 5 ou tout autre enregistreur vidéo équivalent, dont le tableau de commande est apparent sur le plateau 2. Le boîtier 1 contient une caméra vidéo 6, de préférence, une caméra en couleurs qui est placée dans la console 3, au-dessus de la table mobile 4 et dont l'axe optique est perpendiculaire à la table 4. La caméra 6 est équipée d'un objectif à focale variable ou "zoom" 6a, commandé par un servomoteur. La console 3 contient, en outre. des sources lumineuses 7 qui sont placées au-dessus de la table 4 pour éclairer les cartes électroniques posées sur celle-ci. Le boîtier l contient un moniteur vidéo dont l'écran 8 apparaît sur la face avant de la console 3 et est visible par un opérateur placé devant l'appareil. Un dispositif selon l'invention comporte, en outre. un miniordinateur 9 équipé d'un clavier 10 et d'un écran 11. La figure 1 représente un mode de réalisation dans lequel le mini-ordinateur 9 est un ordinateur courant qui est séparé du boîtier 1. En variante. le mini-ordinateur 9 peut être incorporé dans le boîtier 1. Les deux servomoteurs commandant les déplacements de la table 4 et le servomoteur de l'objectif à focale variable 6a sont connectés à l'interface entrée-sortie de l'ordinateur 9. Selon une variante, la table 4 et/ou la caméra 6 peuvent comporter, en outre. des moyens permettant d'incliner l'axe optique de la caméra par rapport au plan de la table, afin d'obtenir des images de certaines zones cachées vues sous un certain angle. Par exemple, la table 4 peut être entraînée en rotation par deux servomoteurs autour de deux axes orthogonaux, situés dans le plan de la table, qui sont avantageusement parallèles aux axes de translation ox et oy. En variante, la table 4 peut être entraînée en rotation autour d'un seul axe situé dans le plan de la table et la caméra peut être entraînée en rotation autour de son axe optique. ce qui conduit aux mêmes résultats. La figure 2 est un bloc diagramme représentant schématiquement un premier mode de réalisation simple d'un dispositif selon l'invention. On retrouve sur ce schéma la table 4 déplaçable suivant deux axes ox et oy, la caméra vidéo 6 et son objectif à focale variable 6a, l'ordinateur 10 relié à la table 4 et à l'objectif 6a et l'écran vidéo 8 relié à la caméra. La figure 3 est un bloc diagramme représentant schématiquement un autre mode de réalisation plus complexe d'un dispositif selon l'invention. On retrouve sur ce schéma les mêmes éléments que ceux de la figure 2 représentés par les memes repères. De plus, on y voit un enregistreur vidéo 5 qui est relié à la caméra 6 et à l'écran vidéo 8 et également à l'ordinateur 10. L'enregistreur video 8 peut être par exemple un magnétoscope ou un disque dur ou une mémoire numérique. La figure 3 représente un servomoteur 12. qui entraîne la table 4 en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe ox et un autre servomoteur 13 qui entraîne la caméra en rotation autour de son axe optique. Les servomoteurs 12 et 13 sont reliés à l'ordinateur 10. La figure 4 est une partielle de la caméra vidéo 6 et de l'objectif à focale variable 6a équipant celle-ci. Cet objectif est commandé par un servomoteur 14 par l'intermédiaire de deux pignons dentés 15a et 15b. Le servomoteur est équipé d'un capteur de position angulaire 16 qui comporte par exemple un disque magnétique ou optique 16a, entraîné par le servomoteur et- un émetteur d'impulsions 16b. Le servomoteur 14 et l'émetteur d'impulsions 16b sont reliés à l'ordinateur 9. La figure 5 est une représentation schématique d'une table 4 qui est entraînée en translation suivant un axe ox par un premier servomoteur 4a et suivant un axe oy par un deuxième servomoteur 4b. Les deux servomoteurs sont reliés à un circuit d'interface de sortie 9a et 9b de l'ordinateur 9. Chaque servomoteur est équipé d'un capteur de position angulaire 17. 18, analogue au capteur 16, qui est également connecté à l'ordinateur 9, auquel il transmet les mesures de position instantanée de la table au cours des déplacements de celle-ci. Un procédé pour contrôler visuellement la qualité de fabrication d'un lot de cartes électroniques identiques au moyen d'un dispositifselon l'invention, comporte les étapes suivantes. On choisit d'abord une carte témoin identique aux cartes du lot. Cette carte témoin peut être avantageusement une carte sans défaut qui a été choisie dans une série précédente et que l'on utilise pour l'examen d'une nouvelle série. Si l'on ne dispose pas d'une carte témoin sans défaut. on prend une carte du lot à examiner; On place la carte témoin sur la table mobile 4, dans une position qui est bien déterminée par les glissières luta, 4b ou par tout autre moyen. Un opérateur qui dispose sur le clavier 10 de boutons de commande volontaire des déplacement de la table. déplace celle-ci pour amener successivement sous la caméra vidéo les zones de la pièce témoin qui nécessitent un examen visuel. Avantageusement, cette opération peut se faire en suivant un ordre déterminé, par exemple en balayant des lignes successives parallèles à l'axe ox ou à l'axe oy. L'observateur observe l'image qui apparaît sur l'écran vidéo 8. pendant un déplacement de la table et, lorsque cette image correspond à l'une des zones à examiner avec précision, il immobilise la table et il commande par le clavier 10 le déplacement de l'objectif à focale variable 6a jusqu'à ce qu'il obtienne l'agrandissement nécessaire pour avoir une bonne visibilité des détails. Le capteur 16 de l'objectif ainsi que les capteurs 17 et 18 de la table transmettent en permanence à l'ordinateur les positions mesurées et l'opérateur valide alors l'écriture de ces positions en appuyant sur un bouton de validation, ce qui a pour effet d'enregistrer dans la mémoire de l'ordinateur la position de la table et le coefficient d'agrandissement qui correspondent à cette position. L'opérateur déplace ensuite la table et recommence les mêmes opérations pour toutes les zones de la carte qui nécessitent un examen. A la fin de cette phase d'apprentissage. la mémoire de l'ordinateur contient donc les coordonnées et le coefficient d'agrandissement correspondant à toutes les zones de la carte qui doivent être examinées dans un ordre déterminé. Si le dispositif utilisé est conforme à la figure 3 et comporte un enregistreur vidéo. la carte témoin est une carte sans défaut et, pour chaque zone de la carte, on enregistre alors dans l'enregistreur vidéo 5, pendant la phase d'apprentissage, une image vidéo de cette zone. Si le dispositif utilisé comporte également des moyens permettant d'incliner l'axe optique de la caméra par rapport au plan de la table. par exemple les deux servomoteurs 12 et 13 représentés sur la figure 3. au cours de la phase d'apprentissage l'opérateur peut incliner l'axe de la caméra pour mieux examiner certaines zones et. dans ce cas. la mémoire de l'ordinateur enregistre, en outre. pour chacune de ces zones, les positions angulaires mesurées par des capteurs associés aux servomoteurs 12 et 13. Une fois la phase d'apprentissage terminée, on place une après l'autre sur la table 4. dans la même position bien déterminée, chacune des pièces du lot à examiner. Pour chaque pièce. l'-ordinateur commande automatiquement les déplacements de la table ,4 en translation et, éventuellement, en rotation, ainsi que les mouvements de l'objectif à focale variable, conformément aux valeurs successives enregistrées dans la mémoire au cours de la phase d'apprentissage, de sorte qu'un opérateur placé devant l'écran vidéo, voit défiler successivement sur l'écran les images de chacune des zones à examiner avec l'agrandissement choisi pour chacune d'elles et il peut se concentrer entièrement à l'examen de ces zones. L'ordinateur peut être programmé pour commander automatiquement un temps d'arrêt déterminé sur chaque image. En variante, l'opérateur peut disposer d'un bouton ou d'une pédale de commande qu'il actionne lorsqu!il a terminé l'examen d'une image et qu'il désire passer à la suivante. Dans le cas où l'appareil comporte un enregistreur video 5, l'écran vidéo 8 est du type qui permet de faire apparaître en incrustation dans une fenetre de l'écran. l'image de chaque zone de la carte témoin enregistrée au cours de la phase d'apprentissage. Si les dimensions de l'écran le permettent. les deux images peuvent avoir le même coefficient d'agrandissement. Sinon, l'image incrustée peut avoir des dimensions plus faibles. Dans ce cas, l'observateur peut comparer les deux images simultanees de chacune des zones de la carte, ce qui facilite la détection visuelle des défauts. Le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux lorsque le lot de pièces à examiner est important. Lorsque les mêmes pièces sont fabriquées à des époques différentes, on peut garder en mémoire les données enregistrées au cours de la phase d'apprentissage et réutiliser celles-ci au cours de chacun des examens ultérieurs de pièces identiques. Lorsqu'un défaut est détecté sur une zone d'une pièce, on peut facilement mémoriser dans un enregistreur vidéo l'image de ce défaut en même temps qu'un repère de la pièce. ce qui permet de se référer à l'image enregistrée en cas de contestation ultérieure sur une pièce rejetée. Si les pièces soumises à l'examen sont des pièces très importantes. par exemple des pièces équipant un engin spatial ou un satellite. on peut facilement conserver en mémoire, au cours de l'examen de chaque pièce, des images de toutes les zones examinées, en même temps qu'un repère permettant d'identifier chaque pièce non rejetée afin de conserver une preuve à laquelle on peut se référer ultérieurement, en cas d'incident et de contestation sur l'origine de celui-ci ou pour déterminer l'origine d'un défaut de fonctionnement. REVENDICATIONS 1. Procédé pour effectuer un contrôle de fabrication visuel d'une série de pièces identiques. par exemple une série de cartes électroniques, caractérisé par la suite d'opérations suivantes - on place lesdites pièces successivement dans une position bien déterminée sur une table (4), déplaçable suivant deux axes, laquelle table est disposée au-dessous d'une caméra vidéo (6) qui est équipée d'un objectif à focale variable motorisé (6a) et qui est reliée à un écran vidéo (5), laquelle table et lequel objectif motorisé sont commandés par un ordinateur (10); - dans une première phase d'apprentissage, on place sur la table une pièce témoin et on déplace ladite table et ledit objectif pour amener successivement sous l'objectif les zones de la pièce à examiner; - on choisit pour chaque zone l'agrandissement qui convient en examinant l'image de cette zone sur l'écran et on registre dans la mémoire de l'ordinateur, pour chaque zone. ses coordonnées et l'agrandissement choisi; - on place ensuite. une après l'autre, sur ladite table mobile, les pièces à examiner et l'ordinateur commande automatiquement les déplacements de la table et de l'objectif pour faire apparaître successivement sur l'écran les images de ces zones avec l'agrandissement choisi pour chacune d'elles; - et on observe les images agrandies successives qui défilent automatiquement .sur l'écran. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on enregistre l'image de chaque zone d'une pièce témoin sans défaut et on fait apparaître cette image en incrustation dans un coin de l'écran en même temps que l'image de la même zone de la pièce à contrôler. ce qui permet à l'observateur de mieux percevoir les défauts par comparaison de deux images. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque fois qu'un défaut est détecté, on enregistre une image de la zone présentant ce défaut. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. caractérisé en ce que ladite table (4) et/ou ladite caméra (6) comportent des servomoteurs permettant d'incliner l'axe optique de la caméra par rapport à ladite table et pendant la phase d'apprentissage, on incline l'axe optique de la caméra pour prendre des images en biais de certaines zones et on enregistre dans la mémoire de l'ordinateur les angles d'inclinaison relative correspondants et l'ordinateur commande ensuite automatiquement la même inclinaison relative à l'axe de la caméra au cours de l'examen desdites zones sur le lot de pièces à examiner. 5. Dispositif pour effectuer un contrôle de fabrication visuel d'un lot de pièces identiques, caractérisé en ce qu'il comporte - une table (4) qui est déplaçable suivant deux axes (ox, oy), parallèles au plan de la table par deux servomoteurs (4a. 4b), associés chacun à un capteur de position (17, 18); - une caméra vidéo (6) qui est placée au-dessus de ladite table et qui est équipée d'un objectif à focale variable (6a), commandé par un servomoteur (14) associé à un capteur de position (15a); - un moniteur vidéo (8) relié à ladite caméra (6); et un ordinateur (10) qui commande lesdits servomoteurs (4a, 4b. 14) de la table et de l'objectif à focale variable. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un enregistreur vidéo (5) qui est commandé par ledit ordinateur (10) et qui est relié à ladite caméra vidéo (6) et audit écran vidéo (8). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6. caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des servomoteurs commandés par ledit ordinateur (10) qui permettent d'incliner l'axe optique de la caméra (6) par rapport au plan de la table (4). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens pour incliner l'axe optique de la caméra (6) par rapport à la table (4), sont constitués par deux servomoteurs qui entraînent la table (4) en rotation autour de deux axes perpendiculaires entre eux et parallèles au plan de la table. 9. Dispositif selon la revendication 7. caractérisé en ce que lesdits moyens pour incliner l'axe optique de la camera (6) par rapport à la table (4) sont constitués par un servomoteur (12), qui entraîne ladite table (4) en rotation autour d'un axe parallèle au plan de la table et par un deuxième servomoteur (13) qui entraîne la caméra en rotation autour de son axe optique.