Brevet FR2682779A1 — publié le 19930423

La présente invention a pour objet un dispositif de prise d'images linéaires à compensation automatique dtirrégularités de prises de vues, permettant notamment l'inspection de l'état de surface d'objets. Les dispositifs actuellement connus pour l'inspection de surfaces consistent en des caméras fonctionnant par interférométrie ou par polarimétrie et nécessitant des systèmes optiques complexes. Par contraste avec ces dispositifs existants, la présente invention a pour but de permettre une inspection rapide de surfaces sans système optique particulier. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de prise d'images qui se caractérise essentiellement en ce qu'il comporte une source de lumière focalisée, une série de capteurs optiques disposés sur une ligne et reliées à un circuit électronique de compensation de manière que chaque ensemble formé par un capteur et le circuit de compensation fournisse le même signal pour la même intensité de lumière incidente. La source de lumière projette une lumière intense sur la partie de I'objet dont on inspecte la surface. Par ailleurs, la ligne reliant les capteurs peut être droite ou courbe, de telle manière que chaque capteur corresponde au même angle solide autour d'un point vivement éclairé par la source de lumière focalisée. La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé dans un but explicatif et nullement limitatif, permettra de mieux comprendre les avantages, buts et caractéristiques de l'invention. Dans le dessin annexé - la figure 1 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention. - la figure 2 représente schématiquement un circuit électronique constituant chacun des capteurs optiques du dispositif de la figure 1. - la figure 3 représente le circuit électronique de compensation du dispositif de la figure 1. - la figure 4 représente un schéma du circuit de compensation capteur par capteur du dispositif de la figure 3. - la figure 5 représente un schéma du circuit de compensation générale du dispositif de la figure 3. - la figure 6 représente un circuit logique de commande des capteurs et d'interface entre le circuit de la figure 3 et un ordinateur. - la figure 7 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention adapté à la détection de défauts de rectification. Si on se réfère à la figure 1 on voit que le dispositif selon l'invention comprend une source de lumière focalisée 1 éclairant une surface inspectée 2 par des rayons lumineux 3 formant par réflexion sur la surface 2 des rayons lumineux 4, des cellules photosensibles 6 placées sur une ligne courbe 5 et électriquement reliées à un circuit de compensation électronique 7. La source de lumière focalisée 1 peut consister en un laser ou en une source de lumière du type utilisé dans les projecteurs. La surface à inspecter 2 présente un coefficient de réflexion non nul. Les cellules photosensibles 6 transforment l'intensité lumineuse les atteignant en un signal électrique. Ces cellules 6 peuvent être constituées de photo-résistances, de photodiodes ou de photo-transistors. Le circuit de compensation 7 a pour fonction de corriger la non-uniformité des réponses des cellules photosensibles 6 de telle manière que pour la même quantité de lumière atteignant deux cellules 6, le même signal représentatif soit émis par le circuit 7 en correspondance avec ces deux cellules 6. Un tel circuit 7 est représenté en figure 3. I1 est à noter que cette fonction du circuit 7 peut être réalisée sur une carte électronique unique ou sur des cartes électroniques reliées aux cellules 6, comme représenté en figure 3. Le circuit 7 a pour autre fonction de numériser et de multiplexer les signaux provenant des cellules 6 de telle manière que les signaux résultants représentent, dans un ordre prédéterminé, les intensités lumineuses reçues par les cellules 6. Si on se réfère à la figure 2 on voit qu'un capteur 6 comporte un photo-transistor 9 relié d'une part à un potentiel positif 8 et d'autre part à une résistance 10 et à un condensateur 11 connectés en parallèles et reliés par leur autre borne à la masse électrique 12. Enfin, le photo-transistor 9 est relié au connecteur de sortie 13. Le fonctionnement de ce circuit électronique est de compréhension aisée et ne nécessite pas d'autre explication : le signal fourni sur le connecteur de sortie 13 présente une tension proportionnelle à l'éclairement atteignant le photo-transistor 9. Si on se réfère à la figure 3 on voit qu'un circuit de compensation 7, destiné à être associé à un circuit de traitement d'images, comprend un ensemble 18 de cellules photo-sensibles telles que présentées en figure 2, cet ensemble 18 comportant un connecteur 47 de telle manière que chaque cellule est reliée à une liaison de ce connecteur 47, un multiplexeur 19 connecté à ce connecteur 47, un circuit de compensation général 20, un circuit de compensation cellule par cellule 21, un convertisseur analogique-numérique 22 possédant un connecteur de sortie 23, et un circuit de commande 24 possédant un connecteur d'entrée 25.Des liaisons électriques 14, 15 et 16 relient entre eux et dans cet ordre le multiplexeur 19, le circuit de compensation général 20, le circuit de compensation cellule par cellule 21 et le convertisseur analogique-numérique 22, des liaisons électriques 17 reliant le circuit de commande 24 à ces quatre circuits. Les connecteurs 23 et 25 sont destinés à être connectés à un circuit de traitement d'images, à un ordinateur ou à un calculateur. Les circuits de compensation 20 et 21 amplifient les signaux provenant du multiplexeur 19 de manière qu'ils entrent dans la gamme de fonctionnement du numériseur 22. Ces circuits sont présentés en regard des figures 4 et 5. te circuit de commande 24 synchronise le fonctionnement des autres composants électroniques. De cette manière, le signal sortant sur le connecteur 23 représente, de manière numérique et étalonnée, les intensités lumineuses successives reçues par les cellules photo-sensibles 6. Dans la figure 4 est représenté un circuit de compensation cellule par cellule 21. Ce circuit est connecté en entrée aux liaisons électriques 14 et en sortie aux liaisons électriques 15. Il comporte un convertisseur numérique-analogique 28, un amplificateur opérationnel 29, une résistance 30, les liaisons électriques 14 étant reliées à l'entrée de tension de référence du convertisseur 28 et les deux sorties du convertisseur 28 aux deux entrées de l'amplificateur 29, tandis que la résistance 30 relie d'une part les liaisons 14 et d'autre part une entrée de résistance de feed-back du convertisseur 28 et la sortie de l'amplificateur 29, l'entrée positive de l'amplificateur 29 étant reliée à la masse 12. Enfin, le bus d'entrée du convertisseur 28 est relié au circuit de commande 24 par les liaisons électriques 17. Ce circuit effectue automatiquement une compensation, capteur par capteur, des capteurs photo-sensibles 6. Dans la figure 5 est représenté un circuit de compensation général 20. Ce circuit est connecté en entrée aux liaisons électriques 15 et en sortie aux liaisons électriques 16. Il comporte un convertisseur numérique-analogique 31, un amplificateur opérationnel 32 et deux résistances 33 et 34, les liaisons électriques 15 étant reliées à l'entrée de tension de référence du convertisseur 31, dont les deux sorties sont reliées aux deux entrées de l'amplificateur 32, les résistances 33 et 34 étant d'autre part montées en pont diviseur entre les liaisons 16 et la masse 12, la sortie dudit pont diviseur étant reliée à une entrée de résistance de feed-back du convertisseur 31, l'entrée positive de l'amplificateur 32 étant reliée à la masse 12. Enfin, le bus d'entrée du convertisseur 31 est relié au circuit de commande 24 par les liaisons électriques 17. Ce circuit effectue automatiquement la compensation générale de l'ensemble des capteurs photo-sensibles 6. Après passage à travers les circuits 20 et 21 tels que représentés aux figures 4 et 5, la non-uniformité des réponses des photo-transistors 9 est corrigée et le signal reçu par le convertisseur analogique numérique 22 est étalonné. Dans la figure 6 est représenté un circuit d'interface 24 composé d'un circuit tampon à trois états 35, d'une mémoire vive 36, d'un convertisseur de niveaux de signaux 37, d'un tampon avec mémoire 38, ces trois derniers composants étant reliés entre eux par un bus 40, et d'un circuit de sélection de circuits 39. Le fonctionnement de ce circuit est le suivant : à l'initialisation initialisation du fonctionnement, un objet possédant un coefficient de réflexion isotrope est placé dans le champ du dispositif et le circuit tampon 35 impose une tension constante aux bus d'entrée des circuits 20 et 21, à travers le convertisseur 22, en sorte que l'ordinateur 41 capte sans compensation les signaux provenant des cellules 6. Après traitement de ces signaux, l'ordinateur 41 renvoie dans la mémoire 36 des coefficients de correction pour chacune des cellules 6. Au cours du fonctionnement normal, les adresses de la mémoire 36 sont utilisées de manière synchronisée au fonctionnement du multiplexeur 19 et le signal provenant de chaque cellule 6 est affecté du coefficient de correction qui lui a été attribué. Dans la figure 7 est représentée une adaptation du dispositif de l'invention à un système d'inspection de défauts de rectification de surfaces courbes. On y retrouve les éléments de la figure 1 ainsi qu'un ordinateur 41 relié à une imprimante 42. Ce système permet de détecter les défauts de rectification provenant d'une avance irrégulière d'une meule de rectification, sur toute pièce de révolution dont la section perpendiculaire à l'axe de révolution ne présente pas de courbure négative. La pièce à contrôler présente une surface 2. Eclairée par la source focalisée 1, cette pièce renvoie un faisceau réfléchi qui présente des variations plus ou moins fortes d'intensité lumineuse, suivant l'angle de réflexion et l'amplitude des défauts de l'état de la surface 2. Ce faisceau réfléchi, composé de rayons lumineux 4, est recueilli sur les cellules 6 réparties sur un arc de cercle 5 dont le centre se trouve sur l'axe de révolution de la pièce inspectée. La source de lumière 1 peut être constituée d'une diode laser équipée d'une lentille collimatrice qui produit un faisceau de lumière parallèle 3. L'ordinateur 41 analyse la répartition des maximas et des minimas des intensités lumineuses reçues par les cellules 6 et en déduit les irrégularités de la surface 2, émettant des signaux à destination de l'imprimante 42 pour que celle-ci imprime le résultat de cette analyse, et ceci selon des techniques connues. Il va de soi que la présente invention ne saurait être limitée à la description qui précède d'un de ses modes de réalisation, susceptible de subir un certain nombre de modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. F,EVENDICATIONS 1) Dispositif de prise d'images linéaires d'une surface (2), du type comportant une série de capteurs optiques (6) disposés sur une ligne (5), caractérisé en ce qu'il comprend une source de lumière focalisée (1) et un circuit électronique de compensation (21) relié aux capteurs optiques (6) de telle manière que chaque ensemble formé par un capteur optique (6) et le circuit de compensation (21) fournisse le même signal pour la même intensité de lumière incidente. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de numérisation (22) du signal émis par le circuit de compensation (21). 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un multiplexeur (19) transmettant successivement les signaux provenant des capteurs optiques (6). 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la ligne (5) reliant les capteurs optiques (6) est un arc de cercle. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'analyse (41) de la répartition de la lumière réfléchie par la surface (2) sur les différents capteurs optiques (6), ce moyen d'analyse (41) analysant la répartition des maximas et des minimas des intensités lumineuses reçues par les capteurs optiques (6). 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit de compensation (21) comporte une mémoire (36) et un convertisseur numérique-analogique (31) dont le bus d'entrée est relié à la mémoire (36) et qui reçoit sur son entrée de tension de référence le signal provenant des capteurs optiques (6). 7) Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comporte un amplificateur opérationnel (32) recevant sur ses deux entrées les signaux de sortie du convertisseur (31), et dont l'entrée positive est reliée à une masse (12).