Brevet FR2683791A3 — publié le 19930521

FR 2683791 A3 19930521 FR 9213425 A 19921106 Dispositif pour le contrôle optique de produits sous embal- lage La présente invention concerne un dispositif pour le contrôle optique de produits emballés dans un récipient ouvert et/ou transparent qui présente des évidements et/ou espaces creux disposés en plusieurs rangées et est destiné à recevoir des produits remplissant ces derniers. Des dispositifs de ce genre sont utilisés par exemple pour le contrôle d'emballages du type "blister" de comprimés, capsules ou analogues Il s'agit là de vérifier que chaque évidement ou chaque espace creux se trouve rem- pli du produit et éventuellement de déterminer si le pro- duit est exempt de brisures. Lorsque des appareils photographiques sont utili- sés pour le contrôle optique de produits emballés une image d'une surface à surveiller doit être formée, à l'aide d'un objectif, sur la partie photosensible quasiment ponctuelle de l'appareil photographique C'est notamment dans le cas de largeurs de surveillance importantes qu'il est à consi- dérer comme désavantageux qu'une grande étendue d'espace le long de l'axe optique est nécessaire, qu'au niveau du bord peuvent se produire des distorsions et une diminution de luminosité, et que la photosensibilité est faible. En conséquence, la présente invention a pour but de créer un dispositif destiné au contrôle de produits em- ballés du genre précité, en évitant les inconvénients men- tionnés, et qui puisse être fabriqué facilement et à bas prix et offre une meilleure résolution. Ce but est atteint, en ce qui concerne un dispo- sitif pour le contrôle optique de produits emballés dans un récipient ouvert et/ou transparent qui présente des évide- ï ments et/ou espaces creux disposés en plusieurs rangées et est destiné à recevoir des produits remplissant ces der- niers, selon l'invention par le fait que le récipient est déplaçable par rapport à un détecteur, qu'en tant que dé- tecteur est prévu un capteur de rangées disposé transversa- lement à la direction de déplacement et parallèlement au récipient, qu'il est prévu une source lumineuse pour éclai- rer le récipient par réflexion ou transmission, qu'il est prévu un équipement électronique de dépouillement destiné à comparer la répartition d'intensité, mesurée au moyen du capteur de rangées, de la lumière réfléchie ou transmise avec une répartition de valeurs nominales, et à délivrer un signal de commande dépendant de la comparaison, et qu'il est prévu un circuit destiné à synchroniser l'exploration par le capteur de rangées et/ou le dépouillement avec le déplacement relatif. La présente invention est fondée sur l'idée d'u- tiliser un capteur de rangées du genre connu dans le domai- ne des appareils téléfax Le capteur de rangées fonctionne avec une échelle de représentation de 1: 1, ce qui a pour conséquence qu'aucun appareil d'optique réducteur n'est né- cessaire, de sorte qu'il en résulte une hauteur de con- struction extrêment faible du dispositif dans la direction de l'axe optique Ainsi des distorsions dans la région mar- ginale se trouvent également supprimées et une photosensi- bilité remarquable est obtenue En outre, un capteur de ce genre peut être acquis à un prix avantageux Au choix il peut être détecté par le capteur de rangées, en fonction de chaque application particulière, dans le cas d'un récipient opaque, de la lumière réfléchie et, dans le cas d'un réci- pient transparent, de la lumière transmise d'une source lu- mineuse agencée en conséquence Le capteur de rangées crée, transversalement à la direction de déplacement, une répar- tition d'intensité unidimensionnelle de la lumière réflé- chie ou transmise L'intensité lumineuse mesurée varie du fait des produits emballés se trouvant sur le trajet des rayons de sorte que, par comparaison avec une répartition de valeurs nominales, il est établi que toutes les régions prévues à cet effet se trouvent correctement remplies de doses de produit sous emballage, et un signal de commande correspondant est délivré Grâce à une synchronisation de l'exploration avec le déplacement relatif du récipient par rapport au capteur de rangées on obtient que seules des ré- gions du récipient prévues à cette fin sont contrôlées en ce qui concerne leur remplissage complet avec le produit sous emballage. Une forme de réalisation préférée d'un dispositif de ce genre pour le contrôle de produits emballés sous une feuille mince emboutie qui se déplace sur une plaque de guidage à rainures longitudinales destinées à recevoir des évidements, réalisés par emboutissage, de la feuille mince se distingue par le fait qu'il est prévu dans la plaque de guidage une fente d'éclairage s'étendant transversalement à la direction de déplacement, que la source lumineuse est disposée parallèlement à la fente d'éclairage sur un côté de la plaque de guidage et que le capteur de rangées est placé parallèlement à la fente d'éclairage de l'autre côté de la plaque de guidage afin de détecter la lumière traver- sant la feuille mince par transmission. on obtient ainsi un mode de construction extrême- ment compact puisque le capteur de rangées est disposé pour ainsi dire directement sur la feuille mince ou la plaque de guidage La fente d'éclairage réduit dans une large mesure des influences dues à de la lumière dispersée ou extérieu- re Dans le cas prévu de l'éclairage par transmission de la feuille mince on obtient un degré de résolution particuliè- rement élevé de façon à permettre en particulier également de reconnaître des brisures du produit sous emballage. L'influence de lumière extérieure se trouve sen- siblement réduite par une source lumineuse infrarouge et un filtre infrarouge monté devant le capteur de rangées. Afin d'assurer une représentation nette et, par suite, une haute résolution un champ de lentilles est dis- posé devant le capteur de rangées Il est prévu notamment que le champ de lentilles présente des lentilles cylindri- ques avec un indice de réfraction qui varie sur leur éten- due radiale Des champs de lentilles de ce genre sont uti- lisés dans des appareils téléfax et scanners (SLA-Selfoc Lens Array) de sorte qu'ils peuvent être acquis à des prix relativement bas Ils se distinguent par un mode de con- struction très compact et des propriétés optiques favora- bles Grâce à l'utilisation du champ de lentilles la photo- sensibilité du dispositif se trouve accrue. De préférence, il est prévu un traitement séquen- tiel du signal électrique du capteur de rangées qui corres- pond à une répartition d'intensité lumineuse De ce fait les conditions requises du matériel sont peu rigoureuses et permettent une fabrication simple et économiquement avanta- geuse, et même pour des nombres élevés de points d'image il est obtenu une vitesse de traitement suffisante pour la surveillance de processus de fabrication traditionnels A cet égard il est prévu en particulier un traitement numéri- que du signal. Une forme de réalisation particulière se distin- gue par une unité intégratrice pour totaliser plusieurs signaux du capteur de rangées avant la comparaison avec une répartition de valeurs nominales Ainsi, par exemple, un emballage blister complet peut être contrôlé pour une trame de lignes préétablie sans qu'il faille tenir compte d'espa- ces vides, situés entre les doses de produit emballées, dans la direction de déplacement De plus, il devient ainsi également possible de contrôler l'aire de surface projetée de doses de produit individuelles emballées et, par suite, de reconnaître des brisures de celles-ci. Une forme de réalisation avantageuse se distingue par un circuit permettant de charger des modèles et une unité de mémoire destinée à l'enregistrement d'une ou plu- sieurs répartitions de valeurs nominales Ainsi des répar- titions de valeurs nominales peuvent être très aisément mises en mémoire et, en fonction du produit à surveiller, échangées. Pour régler la sensibilité il est prévu une plage de tolérance, susceptible d'être chargée en mémoire, pour la comparaison d'une répartition de signaux de capteur, éventuellement totalisés, avec une répartition de valeurs nominales. Afin d'obtenir une forme de réalisation particu- lièrement simple il est utilisé une roue de roulement avec un générateur d'impulsions de rotation destiné à enregis- trer le déplacement relatif pour la synchronisation. L'invention est décrite plus en détail ci-dessous à l'aide du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une croquis de principe d'un dis- positif selon l'invention, représenté en coupe; la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 représente le signal d'un capteur de rangées; et la figure 4 est un croquis de principe d'une tra- me de lignes. Le dispositif selon l'invention selon la figure 1 comporte une source lumineuse à infrarouges 1, un champ de lentilles 2, un filtre infrarouge 3 et un capteur de ran- gées 4 avec de multiples photodiodes Dans l'exemple de ré- alisation des rayons de lumière 5 de la source lumineuse 1 traversent un récipient 6 par transmission Ce dernier est en l'occurrence formé d'une feuille mince 7 présentant des évidements 8 obtenus par emboutissage et destinés à rece- voir des doses de produit 9, tels que comprimés, à embal- ler La feuille mince 7 se trouve sur une plaque de guidage présentant des rainures longitudinales il destinées à guider les évidements 8 La source lumineuse 1 est placée du côté inférieur de la plaque de guidage 10 transversale- ment aux rainures longitudinales il et s'étend sur toute la largeur de la feuille mince 7 En conséquence, le champ de lentilles 2, le filtre 3 et le capteur de rangées 4 sont disposés au-dessus de la plaque de guidage 10. Il ressort de la coupe de la figure 2 que la pla- que de guidage 10 présente une fente d'éclairage 12 qui s'étend transversalement aux rainures longitudinales 11. La lumière 5 tombe à travers la fente d'éclairage 12 du côté arrière sur la feuille mince 7, puis traverse cette dernière et est détectée, après avoir traversé le champ de lentilles 2 et le filtre 3, par le capteur de ran- gées 4 si aucun produit emballé 9 ne se trouve sur le tra- jet des rayons Ainsi on obtient au niveau du capteur de rangées 4, dans l'exemple de réalisation de la figure 1, une répartition d'intensité I qui, représentée sur la figu- re 3, varie en fonction de l'endroit r Le tracé du signal I(r) présente des lacunes 13 qui sont dues au produit em- ballé 9 interrompant le trajet des rayons La largeur des lacunes 13 est en corrélation avec l'étendue transversale tridimensionnelle des doses de produit emballées 9 En con- séquence, une dose de produit endommagée 9 ', en l'occurren- ce un fragment d'un comprimé, occasionne une lacune 13 ' de largeur réduite De ce fait un équipement électronique de dépouillement, non représenté, peut, à l'aide de la répar- tition d'intensité I(r) mesurée par le capteur de rangées 4, établir que les évidements 8 ont chacun été remplis d'un élément de produit 9 et éventuellement effectuer un contrô- le de brisure des doses de produit emballées 9. Sur la figure 2 est représenté par une flèche 14 comment la feuille mince 7 se déplace dans la direction des rainures longitudinales 11 Dans l'exemple de réalisation la vitesse relative de la feuille mince 7 par rapport au capteur de rangées 4 est synchronisée avec la cadence d'ex- ploration afin d'obtenir une trame de lignes uniforme 15, comme celle esquissé sur la figure 4 Il est ainsi possible de totaliser les discontinuités 13 se produisant les unes après les autres dans le tracé du signal I(r) au niveau d'une rainure longitudinale 11, de façon à obtenir une valeur représentative de la surface projetée des doses de produit 9, laquelle valeur est comparée avec une valeur nominale à des fins de contrôle de brisures Une trame de lignes uniforme 15 permet également, dans le cas d'emballa- ges du type blister individualisés, de totaliser sur chaque rangée, c'est-à-dire pour toutes les doses de produit 9 d'une rainure longitudinale 11 d'un emballage, les largeurs des discontinuités, ou espaces intermédiaires, s'y produi- sant, et de n'effectuer qu'ensuite une comparaison avec la valeur nominale Ainsi chaque emballage blister individuel est contrôlé dans son ensemble, les "valeurs de rangée" in- dividuelles pouvant éventuellement aussi encore être addi- tionnées, de sorte que le fait de déterminer si un emballa- ge blister a été complètement rempli se trouve réduite à la comparaison de deux nombres (la somme des valeurs des ran- gées et la valeur nominale). La synchronisation de la vitesse d'avance de la feuille mince avec la cadence d'exploration s'effectue dans l'exemple de réalisation à l'aide d'une roue de roulement sur la feuille mince 7, d'un générateur d'impulsions de ro- tation relié à cette roue et d'un circuit mettant l'explo- ration en corrélation avec les impulsions du générateur d'impulsions (les organes cités ne sont pas représentés sur le dessin). En vue de l'introduction d'une répartition de valeurs nominales désirée il est de préférence mesuré une pièce de référence (un modèle) et les données ainsi acqui- ses sont mises en mémoire conjointement avec toutes les indications de format nécessaires Ainsi peut s'effectuer très facilement et rapidement une introduction de valeurs nominales De plus, par l'appel d'une répartition de va- leurs nominales déterminée parmi un certain nombre de ré- partitions mises en mémoire le dispositif pour le contrôle du produit emballé peut, en cas de changement de produit, être aisément adapté à un produit à contrôler. Au moyen du capteur de rangées prévu 4 peuvent être reconnus jusqu'à 4800 points d'image pour une largeur d'exploration allant jusqu'à 295 mm On obtient donc une très bonne résolution. Grâce au champ de lentilles 2 (SLA-Optik) les coupes unidimensionnelles produites sont représentées avec netteté sur le capteur de rangées 4 de sorte qu'on obtient une haute résolution et une bonne sensibilité à la lumière. La sensibilité à la lumière dépend, d'une part, (dans une faible mesure) de la matière utilisée comme feuille mince et, d'autre part, (fortement) de la surface de pixels du capteur La haute sensibilité à la lumière est donc obtenue en premier lieu grâce au capteur de rangées même La taille des pixels du capteur de rangées est d'en- viron 60 Lm x 60 Mm = 3,6 x 10-3 mm 2, alors que la taille de pixels des capteurs courants pour des instruments d'op- tique réducteurs est d'environ 14 pm x 14 Mm = 1,96 x 10-4 mm 2 (c'est-à-dire un facteur de surface d'environ 18). L'instrument dénommé SLA-Optik améliore la sensiblité à la lumière du système capteur, en comparaison d'un système ré- ducteur, d'un facteur compris entre 1 et 8 (typiquement 2) en fonction du système d'optique. Du fait du filtre infrarouge prévu et de l'utili- sation d'une source lumineuse infrarouge l'influence de lu- mière extérieure est très considérablement réduite de sorte que le coût de protection contre la lumière extérieure peut lui aussi être sensiblement diminué. Les signaux du capteur de rangées 4 sont lus et analysés séquentiellement Les fonctions requises telles que analyse, synchronisation et la commande du déroulement du processus se réalisent de préférence à l'aide d'un cir- cuit de microprocesseur. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour le contrôle optique de pro- duits emballés dans un récipient ouvert et/ou transparent ( 6) présentant des évidements, ou espaces creux, disposés en plusieurs rangées et destinés à recevoir du produit, ca- ractérisé en ce que le récipient peut être déplacé par rap- port à un détecteur, en ce qu'il est prévu en tant que dé- tecteur un capteur de rangées( 4) disposé transversalement à la direction de déplacement et parallèlement au récipient, en ce qu'une source lumineuse ( 1) pour éclairer le récipi- ent ( 6) par réflexion ou transmission est prévue, en ce qu'une électronique d'analyse pour comparer une répartition d'intensité I(r), mesurée au moyen du capteur de rangées ( 4), de la lumière réfléchie ou transmise avec une réparti- tion de valeurs nominales et pour délivrer un signal de commande en fonction de la comparaison est prévue, et en ce qu'il est en outre prévu un circuit pour la synchronisation de l'exploration par le capteur de rangées ( 4), et/ou du dépouillement, avec le déplacement relatif. 2 Dispositif selon la revendication 1 pour le contrôle de produits emballés dans une feuille mince, transparente ou opaque, obtenue par emboutissage et qui est déplacée sur une plaque de guidage présentant des rainures longitudinales destinées à recevoir des évidements formés dans la feuille par emboutissage, caractérisé en ce qu'il est prévu dans la plaque de guidage ( 10) une fente d'éclai- rage ( 12) s'étendant transversalement à la direction de dé- placement, en ce que la source lumineuse ( 1) est disposée parallèlement à la fente d'éclairage ( 12) sur un côté de la plaque de guidage ( 10) et en ce que le capteur de rangées ( 4) est disposé parallèlement à la fente d'éclairage ( 12) de l'autre côté de la plaque de guidage pour détecter la lumière ( 5) traversant la feuille mince ( 7) par transmis- sion. 1 1 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par une source lumineuse infrarouge ( 1) et un filtre infrarouge ( 3) monté devant le capteur de ran- gées( 4). 4 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé par un champ de lentil- les ( 2) disposé devant le capteur de rangées ( 4). Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que le champ de lentilles ( 2) présente des len- tilles cylindriques avec un indice de réfraction qui varie sur leur étendue radiale. 6 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé par un traitement sé- quentiel d'un signal électrique du capteur de rangées( 4) qui correspond à une répartition d'intensité I(r) de la lumière ( 5). 7 Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé par un traitement numérique du signal. 8 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé par une unité intégra- trice pour totaliser plusieurs signaux du capteur de ran- gées avant de procéder à la comparaison avec une réparti- tion de valeurs nominales. 9 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé par un circuit pour in- troduire des modèles et une unité de mise en mémoire pour stocker une ou plusieurs répartitions de valeurs nominales. t t Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé par une plage de tolé- rance pouvant être chargée en vue de la comparaison d'une répartition de signaux de capteur, éventuellement totali-5 sés, avec une répartition de valeurs nominales. 11 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé par une roue de roule- ment avec un générateur d'impulsions de rotation pour enre- gistrer le déplacement relatif pour la synchronisation.