Brevet FR2675903A1 — publié le 19921030

La présente invention a essentiellement pour objet un dispositif de détection des défauts d'un joint d'étanchéité annulaire, tel que par exemple un joint torique. Elle vise également un procédé de contrôle d'un tel joint à l'aide de ce dispositif. On a déjà proposé des systèmes de contrôle des joints toriques comprenant, d'une manière générale, une caméra susceptible de capter l'image du joint éclairé par un faisceau de lumière. Toutefois, il y a une difficulté pour détecter les défauts de surface à l'intérieur du joint torique, car cette zone est sombre et difficilement accessible, surtout dans le cas de joints toriques tout petits et possédant des diamètres intérieurs pouvant aller jusqu'à 0,8 mm. C'est pourquoi, jusqu'à présent, il n'existe aucun système fiable permettant un contrôle vraiment satisfaisant de la surface périphérique interne des petits joints toriques. La présente invention a pour but de combler cette lacune. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de détection des défauts, en particulier de surface, d'un joint d'étanchéité annulaire, du type comprenant au moins une caméra captant l'image du joint éclairé par un faisceau de lumière, caractérisé en ce que la caméra reçoit le faisceau de lumière qui se confond avec l'axe optique de l'objectif de la caméra pour éclairer au moins une portion de la surface intérieure du joint dont l'image ainsi éclairée sera convenablement captée par ladite caméra. Ce dispositif est encore caractérisé par des systèmes émetteurs d'un deuxième et d'un troisième faisceaux de lumière situés respectivement au-dessus et en dessous du joint à contrôler pour compléter l'éclairage donné par le faisceau de lumière, ou premier faisceau, émis par la caméra, d'un côté et de l'autre de ce premier faisceau. Suivant une autre caractéristique de ce dispositif, le premier faisceau de lumière pénètre dans la caméra perpendiculairement à l'axe optique de ladite caméra où il est réfléchi vers l'objectif par une lame semi-transparente. On précisera encore ici que la caméra précitée, qui possède un capteur linéaire et est reliée à un système informatique de traitement des images, est munie d'un objectif constitué par un jeu de lentilles d'anamorphose pour restituer l'image en vrai grandeur des défauts du joint à contrôler. Selon encore une autre caractéristique de ce dispositif, la caméra et les émetteurs de faisceaux de lumière sont solidaires d'un support formant bâti sur lequel est monté tournant un plateau portant des supports pour les joints à contrôler, lesdits supports étant eux-mêmes montés à rotation sur le plateau. Les supports pour les joints à contrôler sont des supports mâles et femelles permettant d'ausculter respectivement les surfaces extérieure et intérieure du joint. Le dispositif selon cette invention est encore caractérisé en ce qu'autour du plateau, sont réparties plusieurs caméras linéaires entre lesquelles sont intercalés des systèmes de manutention des joints à contrôler pour les retourner et/ou les translater depuis un support mâle vers un support femelle ou l'inverse. Suivant un mode de réalisation préféré, l'émetteur du troisième faisceau de lumière en dessous du joint à contrôler est constitué par une fibre optique solidaire du support formant bâti et au droit de laquelle peut se placer un support femelle qui est solidaire du plateau tournant et qui est muni d'un barreau de verre transmettant la lumière. Le plateau tournant précité peut être- entraîné en rotation pas-à-pas grâce à un système d'indexage, tandis que les supports mâles et femelles des joints peuvent être entraînés en rotation sur ce plateau par un système d'entraînement à friction. L'invention vise également un procédé de contrôle d'un joint d'étanchéité annulaire à l'aide d'un dispositif répondant à l'une et/ou l'autre des caractéristiques ci-dessus, ce procédé consistant à - éclairer et capter l'image d'une première portion de la surface intérieure du joint correspondant à un angle au centre d'environ 1200 de la section transversale du joint, et ce sur toute la circonférence du joint, - retourner le joint pour ensuite éclairer et capter l'image d'une deuxième portion de la surface intérieure du joint, adjacente à la première portion et correspondant à un angle au centre d'environ 1200 de la section transversale du joint, et ce sur toute la circonférence de ce joint, et - éclairer et capter l'image de la surface restante et extérieure du joint correspondant à un angle au centre d'environ 1200 de la section transversale du joint, et ce sur toute la circonférence de ce joint, - étant entendu que les trois opérations ci-dessus peuvent être effectuées suivant un ordre quelconque. La séquence des opérations ci-dessus s'effectuant en continu, le contrôle de la surface périphérique interne et externe des joints toriques à contrôler pourra donc être réalisé avec une cadence élevée. Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels - la figure 1 illustre schématiquement et en élévation le principe d'un dispositif de détection des défauts d'un joint d'étanchéité annulaire, conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe axiale, à plus grande échelle, du joint porté par un support femelle et illustre les zones auscultées du joint à contrôler par le dispositif de l'invention ; - la figure 3 et une vue de dessus d'une machine de contrôle automatique de joints toriques, incorporant le dispositif illustré, dans son principe, sur la figure 1; - la figure 4 est une vue en coupe suivant sensiblement la ligne IV-IV de la figure 3 ; et - les figures 5 et 6 sont des vues en coupe axiale d'un support mâle et d'un support femelle respectivement, pour les joints à contrôler. En se reportant à la figure 1, on voit qu'un dispositif de détection des défauts de surface d'un joint torique J comprend essentiellement, suivant un exemple de réalisation, une caméra linéaire 1 à axe optique 0 orientée sur le joint J, et qui reçoit, perpendiculairement à l'axe optique 0, un premier faisceau de lumière Fi Le faisceau F1 est produit par une source de lumière représentée schématiquement en S1 et par un barreau de verre 2. Il est réfléchi par une lame semi-transparente ST logée dans la caméra 1, vers objectif 3 de ladite caméra qui comporte un jeu de lentilles L d'anamorphose permettant de restituer l'image sensiblement en vrai grandeur des défauts du joint J à contrôler.La caméra 1, comme connu en soi, possède un capteur linéaire et est reliée à un système informatique de traitement des images, qui n'est pas représenté ici. A la caméra 1 est associé, par l'intermédiaire d'un bras ou analogue 3, un système 4 émettant un deuxième faisceau de lumière F2 et situé au-dessus du joint torique J à contrôler. Le système émetteur 4 comprend essentiellement une source de lumière S2 et un barreau de verre 5 permettant de concentrer le faisceau F2 sur la partie supérieure du joint J, comme il sera décrit en détail ultérieurement. Le joint J est représenté sur la figure 1 comme étant porté par un support femelle 6 comportant un alésage axial 7 dans lequel passe un troisième faisceau de lumière F3 produit par une source de lumière S3 et éclairant ainsi le dessous du joint torique J. Plus précisément, et comme on le décrira en détail plus loin, la source S3 éclaire une fibre optique 8 que l'on voit sur la figure 4 et qui transmet le faisceau F3 au support femelle 6 pour éclairer le dessous du joint J via un barreau de verre 9 transmettant la lumière émanant de la fibre optique 8. En se reportant à la figure 2, on voit comment les faisceaux de lumière F1, F2 et F3 éclairent une portion de la surface intérieure du joint J pour permettre à la caméra 1 de capter une image claire et satisfaisante de cette portion. Plus précisément, on voit que ces trois faisceaux éclairent une zone Z1 correspondant à un angle au centre d'environ 1200 de la section transversale du joint J, le faisceau F1 éclairant la partie a de la zone Z1' le faisceau F2 la partie b de cette zone, et le faisceau F3 la partie c de cette zone, étant entendu que les frontières entre les trois parties a, b et c se chevauchent plus ou moins et ne sont pas aussi marquées come cela a été fait sur la figure 2 pour la commodité des explications. En tout cas, la combinaison des faisceaux de lumière F1, F2 et F3 permet d'obtenir sur la caméra linéaire 1 une image excellente de la portion de surface intérieure Z1 du joint J. De la même façon, après retournement du joint J dans le support femelle 6, la caméra linéaire 1 pourra capter l'image de l'autre portion de la surface intérieure ou zone Z3 du joint J, ladite zone Z3 correspondant aussi à un angle au centre d'environ 1200 de la section transversale du joint torique J. Enfin, l'image de la zone restante Z2 qui elle aussi correspond à un angle au centre d'environ 1200 de la section transversale du joint et qui correspond à la surface extérieure du joint, pourra être captée par la caméra 1 après que le joint J ait été positionné sur un support mâle 10, comme cela est bien visible sur la figure 5. Le transfert du joint J depuis le support femelle 6 (visible sur les figures 2 et 6) sur le support mâle 10 visible sur la figure 5 sera effectué à l'aide de moyens que l'on décrira ci-après en se reportant aux figures 3 et 4. Sur ces figures, montrant une machine de contrôle de joints toriques incorporant le dispositif décrit ci-avant, on voit un bâti 11 avec support 12 sur lequel sont fixées une pluralité de caméras linéaires 1, soit trois caméras la, lb et îc suivant l'exemple représenté, toutes ces caméras recevant le faisceau de lumière F1 comme décrit en référence à la figure 1. Aux 1 caméras la et lc, sont associés les faisceaux de lumière F2 et F3, tandis que la caméra lb travaille avec le faisceau de lumière F1 seulement. Sur le bâti 11 est monté tournant un plateau 13 pouvant être entraîné en rotation pas-à-pas grâce à un système d'indexage visible en 14 sur la figure 3. Ce plateau 13 comporte sur sa périphérie, des paires de supports mâles 10 et femelles 6 disposés radialement et agencés suivant sensiblement deux cercles sur le plateau 13. Comme on le voit bien sur la figure 4, les supports mâles 10 et femelles 6 sont eux-mêmes montés à rotation sur le plateau tournant 13 relié au bâti 11 par un arbre 15. On a montré schématiquement en 16 un système d'entranement en rotation par friction des supports mâles et femelles 10, 6 pour les joints J, ce système comprenant essentiellement un ensemble moteur M et galet 17 susceptible de coopérer par friction avec des galets 10a et 6a respectivement solidaires de blocs portant les supports 10 mâles et femelles 6. On voit encore sur la figure 4 les fibres optiques 8 solidaires du support fixe 12 et susceptibles de transmettre le faisceau lumineux F3 via le barreau de verre 9 en direction du dessous du joint à contrôler J porté par le support femelle 6. Revenant à la figure 3, on voit qu'entre les caméras linéaires la, lb et 1c sont intercalés successivement un système de pinçage 18 permettant le transfert du joint J depuis un support femelle 6 vers un support mâle 10, un autre système de pinçage 19 permettant le retournement du joint à contrôler J sur le support mâle 10, encore un autre système de pinçage 20 permettant le transfert du joint J du support mâle vers un support femelle, et un système 21 de tri et d'évacuation des joints présentant des défauts ou non. On a encore montré schématiquement sur la figure 3 en 22 un bol vibrant contenant les joints J à contrôler, en 23 un système d'alimentation automatique et pneumatique des joints sur le plateau 13 et en 24 des systèmes de codage des joints J permettant l'identification des joints avec défaut et sans défaut de façon à permettre le tri par le système 21. Tous les systèmes ci-dessus peuvent être actionnés par des moteurs ou des vérins (non représentés) commandés par une logique pneumatique, mais, pour une meilleure compréhension de l'invention, on décrira maintenant brièvement le fonctionnement de la machine en se reportant plus particulièrement aux figures 2 et 3. Les joints J à contrôler passent automatiquement, comme montré sur la figure 3, du bol vibrant 22 vers le système d'alimentation automatique 23. Toutefois, ils subissent au passage un contrôle des diamètres extérieurs et intérieurs, effectué par une caméra montrée schématiquement en 25 sur la figure 3. Le système d'alimentation 23 positionne le joint J sur un support femelle 6, et le plateau tournant 13 achemine ce joint au droit de la caméra la. A ce poste, la caméra la contrôle la portion de surface intérieure Z1, comme expliqué précédemment, et ce sur toute la circonférence du joint qui est entraîné en rotation par le système d'entraînement à friction 16 décrit précédemment. Ensuite le joint J passe au poste suivant 18 où il est transféré sur un support mâle 10. Puis il est transféré au droit de la caméra lb qui ausculte la portion de surface extérieure ou zone Z2 du joint, cette auscultation se faisant sur toute la circonférence du joint grâce encore une fois au système d'entraînement par friction 16 dont le galet 17 peut entrer en prise avec le galet l0a pour entraîner en rotation sur le plateau 13 le bloc portant le support mâle 10. Il est à noter que cette auscultation pourra ici se faire sans l'intervention des faisceaux de lumière F2 et F3, le faisceau F1 passant dans la caméra lb étant en principelO suffisant pour éclairer la surface extérieure du joint. Ensuite, le plateau 13 amène le joint au poste 19 où il et retourné sur l'élément mâle 10, pour être ensuite transféré sur un élément femelle 6 au poste 20. Le joint J étant ainsi retourné, est ausculté par la caméra lc qui capte l'image de la deuxième portion de surface intérieure, ou zone Z3, exactement de la même façon que la caméra la captait l'image de la zone Z1. Bien entendu, l'auscultation de la zone Z3 est effectuée sur toute la circonférence du joint grâce à la rotation de l'élément femelle 6 par le système d'entraînement 16. Enfin, les joints défectueux et non défectueux sont triés au poste 21, cette opération étant facilitée par le codage préalable des joints grâce aux systèmes 24. Toutes les opérations décrites ci-dessus, pourraient être effectuées suivant un autre ordre, c'est-à-dire que l'ordre d'auscultation des zones Z1' Z2' Z3 selon la section transversale du joint, et cela sur toute la circonférence dudit joint, peut être quelconque. C'est dire que l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation et de fonctionnement décrit qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection des défauts, en particulier de surface, d'un joint d'étanchéité annulaire, du type comprenant au moins une caméra captant l'image du joint éclairé par un faisceau de lumière, caractérisé en ce que la camra (1) reçoit le faisceau de lumière (F1) qui se confond avec l'axe optique (o) de l'objectif (3) de la caméra pour éclairer au moins une portion (Z1, Z3) de la surface intérieure du joint (J) dont l'image ainsi éclairé sera captée par ladite caméra. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par des systèmes émetteurs (2, 5) d'un deuxième et d'un troisième faisceau lumière (F2, F3) situés respectivement au-dessus et en dessous du joint à contrôler pour compléter l'éclairage donné par le faisceau de lumière, ou premier faisceau (F1) émis par la caméra (1), d'un côté et de l'autre de ce premier faisceau. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier faisceau de lumière (F1) pénètre dans la caméra (1) perpendiculairement à l'axe optique (o) de ladite caméra où il est réfléchi vers l'objectif par une lame semi-transparente (ST). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la caméra précitée (1), qui possède un capteur linéaire et est reliée à un système informatique de traitement des images, est munie d'un objectif (O) constitué par un jeu de lentilles (L) d'anamorphose pour restituer l'image sensiblement en vrai grandeur des défauts du joint à contrôler (J). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la caméra (1) et les émetteurs de faisceaux de lumière sont solidaires d'un support (12) formant bâti (11) sur lequel est monté tournant un plateau (13) portant des supports (6,10) pour les joints à contrôler, lesdits supports étant eux-mêmes montés à rotation sur le plateau (13). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les supports pour les joints sont des supports mâles (10) et femelles (6) permettant d'ausculter respectivement les surfaces extérieure et intérieure du joint (J). 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'autour du plateau (13), sont répartis plusieurs caméras linéaires (1) entre lesquelles sont intercalés des systèmes (18, 19, 20) de manutention des joints à contrôler pour les retourner et/ou les translater depuis un support mâle (10) vers un support femelle (6) ou l'inverse. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émetteur du troisième faisceau de lumière (F3) précité est constitué par une fibre optique (8) solidaire du support (12) formant bâti et au droit de laquelle peut se placer un support femelle (6) lui-même muni d'un barreau de verre (9) transmettant la lumière. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plateau tournant précité (13) est entraîné en rotation pas-à-pas grâce à un système d'indexage (14), tandis que les supports mâles (10) et femelles (6) des joints peuvent être entraînés en rotation sur ce plateau par un système d'entraînement à friction (16). 10. Procédé de contrôle d'un joint d'étanchéité annulaire (J) à l'aide d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à: - éclairer et capter l'image d'une première portion (Z1) de la surface intérieure du joint (J) correspondant à un angle au centre d'environ 1200 de la section transversale du joint, et ce sur toute la circonférence du joint - retourner le joint pour ensuite éclairer et capter l'image d'une deuxième portion (Z3) de la surface intérieure du joint adjacente à ladite première portion (z1) et correspondant à un angle au centre d'environ 1200 de la section transversale du joint, et ce sur toute la circonférence du joint, et - éclairer et capter l'image de la surface restante et extérieure (Z2) du joint correspondant à un angle au centre d'environ 1200 de la section transversale du joint, et ce sur toute la circonférence du joint, - les trois opérations ci-dessus pouvant être effectuées suivant un ordre quelconque.