Brevet FR2719119A1 — publié le 19951027

La présente invention concerne le domaine technique de l'inspection d'objets ou d'articles creux transparents, tels que par exemple des bouteilles ou des flacons, en vue de déceler d'éventuels défauts présentés par l'objet et possédant la caractéristique de réfléchir la lumière. Il est connu par l'état de la technique de nombreux dispositifs permettant de détecter de tels défauts, appelés généralement glaçures, en exploitant leur caractéristique essentielle qui est celle de réfléchir une lumière incidente. I est connu, ainsi, par le document FR-2 072 195, un dispositif de contrôle des défauts d'un objet en verre, comportant une source lumineuse projetant sa lumière dans un conducteur en verre placé dans une tête déplaçable en coulissement vertical. Le conducteur en verre est relié à un faisceau de fibres qui s'étendent radialement et à distance en vis-à-vis de détecteurs. Lors de l'inspection de l'objet, la tête est mise en rotation et descend à l'intérieur du goulot qui se trouve ainsi placé entre les détecteurs et les fibres optiques.Si les détecteurs reçoivent un signal de défaut, le signal est amplifié et transmis à un organe d'éjection de l'objet inspecté. L'inconvénient majeur de ce dispositif tient au fait qu'il impose que l'objet se trouve immobilisé pendant l'opération de contrôle. Une telle sujétion nuit indubitablement à l'efficacité de l'opération de contrôle. Un autre inconvénient apparaît au niveau de la difficulté de déceler un défaut réel par rapport aux réflexions dues aux filets des bagues à vis. Afin de remédier au problème d'arrêt des objets lors de l'opération d'inspection, le document DE-4 132 425 a proposé un dispositif de contrôle comportant un système d'éclairage d'un guide d'ondes lumineuses qui traverse, par un passage central, un élément optique interposé entre le système d'éclairage et l'objet à analyser. La lumière transportée par le guide d'ondes diffuse en sortie, afin d'éclairer la bague de l'objet à analyser. La présence de défauts entraîne des faisceaux lumineux réfléchis qui aboutissent, après avoir traversé l'élément optique, à des récepteurs lumineux disposés selon un cercle centré sur l'axe du guide d'ondes. Les récepteurs lumineux sont reliés à un circuit d'analyse destiné à agir sur un dispositif d'éjection en cas de présence d'un défaut. Si un tel système permet de remédier au problème d'arrêt de l'article en cours d'inspection, un tel dispositif ne donne pas satisfaction pour les raisons suivantes. La lumière sortant du guide d'ondes présente un caractère diffus, ce qui impose de placer l'émetteur à une distance relativement proche de la bague, afin d'obtenir une bonne répartition de la lumière. L'élément optique transparent, qui est utilisé pour diriger les réflexions vers les récepteurs lumineux, privilégie certaines directions de réflexion, ce qui ne permet pas de détecter certaines glaçures horizontales. Par ailleurs, la détection proposée par ce dispositif est réalisée à partir d'un niveau de seuil d'intensité lumineuse reçue par les récepteurs, de sorte qu'un signal parasite atteignant le seuil de détection sera considéré comme un défaut. L'objet de l'invention vise donc à résoudre les inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif conçu pour détecter des défauts réfléchissant la lumière et présentés par un objet creux transparent, et pour présenter la particularité d'autoriser l'inspection de l'objet sans nécessiter l'immobilisation de l'objet tout en offrant l'avantage de différencier les réflexions parasites par rapport aux réflexions lumineuses dues à un défaut réel. Pour atteindre cet objectif, le dispositif selon l'invention comprend - un système d'éclairage comportant des moyens conçus pour éclairer la paroi intérieure de l'objet, limitée à la zone d'inspection, - un élément optique constitué par une plaque translucide et diffusante conçue pour créer au moins une tâche lumineuse à partir du ou des faisceaux réfléchis, - un système de réception adapté pour visualiser l'ensemble de la plaque translucide et diffusante, - et une unité d'analyse et de traitement constituée d'un système de traitement d'images comportant, notamment, un circuit de mesure des caractéristiques de la tâche lumineuse apparaissant sur la plaque translucide et diffusante, afin d'évaluer si elle correspond ou non à un défaut. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci- dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. La Fig. I est une vue schématique en élévation de la mise en oeuvre d'un dispositif de détection conforme l'invention. La Fig. 2 est une vue partielle en perspective montrant un détail caractéristique de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention. La Fig. 3 est une vue de dessus prise sensiblement selon les lignes III-III de la Fig. 1. La Fig. 4 est un schéma-bloc fonctionnel illustrant l'unité de traitement des signaux utilisés dans le dispositif de détection selon l'invention. Les Fig. 5A à 5E sont des exemples d'images prises et traitées par le dispositif et permettant de visualiser l'effet des faisceaux réfléchis. Tel que cela apparaît à la Fig. 1, le dispositif 1 selon l'invention est apte à permettre le contrôle d'objets ou d'articles creux 2 réalisés en un matériau transparent, tel que du verre. Le dispositif 1 est conçu pour détecter des défauts, notamment des glaçures, susceptibles d'apparaître au niveau d'une zone prédéterminée d'inspection ou de contrôle Z qui, dans l'exemple illustré, correspond aux bagues des bouteilles 2. D'une manière classique, les bouteilles 2 sont déplacées par un convoyeur approprié 3, en vue de défiler devant le dispositif de détection 1 conforme à l'invention. Le dispositif de détection 1 selon l'invention comporte un système d'éclairage 4 conçu pour délivrer un faisceau lumineux incident 5, selon l'axe duquel est destiné à être aligné temporairement l'axe central des bouteilles amenées successivement par le convoyeur 3. Le faisceau lumineux incident 5 est destiné, comme cela apparaît plus précisément à la Fig. 2, à éclairer la paroi intérieure 2, de l'objet selon la zone d'inspection ou de contrôle Z. De préférence, le faisceau lumineux 5 est apte à éclairer toute la surface intérieure de la bouteille 2 s'établissant sur une hauteur déterminée de la bague. Un cylindre de lumière est donc fourni par le système d'éclairage 4 qui peut comporter, par exemple, une source lumineuse 4, associée à une lentille convergente 42. La hauteur du cylindre de lumière est déterminée par l'optique, afin de concentrer la lumière uniquement sur la surface intérieure déterminée de la bague sans éclairer le dessus de la bague. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le faisceau lumineux incident 5 présente, par rapport à la direction générale de la paroi intérieure, un angle d'incidence ae déterminé afin d'éviter la confusion entre les réflexions lumineuses 7 dues à des glaçures 8 et les reflexions lumineuses 9 dues à la présence de filets 10 aménagés sur les bouteilles, du type à bague à vis. L'angle d'incidence a choisi est compris entre 10 et 45 et, de préférence, entre 20 et 30 . Le dispositif de détection I selon l'invention comporte, également un élément optique 11 constitué par une plaque translucide et diffusante comportant un passage central 12 pour le faisceau lumineux incident 5. Tel que cela apparaît plus précisément à la Fig. 3, le passage 12 présente une section sensiblement égale à celle délimitée par le bord extérieur 22 de la bague de la bouteille 2. La plaque 11 est destinée à s'établir entre le système d'éclairage 3 et la bouteille 2. La plaque 11 est placée, par exemple, dans un plan sensiblement horizontal à quelques millimètres au- dessus du sommet de la bague, afin de ne pas gêner le déplacement des bouteilles 2. La plaque 11 présente un fort pouvoir de transmission et de diffusion de la lumière dans toutes les directions. Cette plaque a pour fonction de faire apparaître sur celle- ci des tâches ou des zones lumineuses 14 à partir du ou des faisceaux réfléchis 7, 9. Les faisceaux lumineux réfléchis 7 et/ou 9 créent une ou plusieurs zones brillantes en des endroits déterminés de la plaque 11, qui dépendent de la position et de l'orientation respectivement des glaçures 8 et/ou des filets 10. Le dispositif 1 selon l'invention comporte, également, un système de réception 15 adapté pour visualiser l'ensemble de la plaque 11. Le système de réception est constitué par au moins une et, dans l'exemple illustré, par deux caméras matricielles "CCD" placées au-dessus de la plaque, de manière à couvrir chacune la demi-surface de la plaque 11. Les caméras 15 reçoivent l'image de la plaque et transmettent leurs informations à une unité 16 d'analyse et de traitement d'images. Tel que cela ressort de la Fig. 4, l'unité d'analyse et de traitement 16 comporte un circuit d'acquisition 17 relié en entrée aux caméras 15 qui délivrent des signaux de commande représentatifs de l'intensité lumineuse reçue par chacune des cellules photosensibles des caméras et correspondant aux images apparaissant sur la plaque 11. Le circuit d'acquisition 17 assure la conversion du signal analogique en un signal numérique codé sur un certain nombre de bits suivant une échelle de gris déterminée. Ce circuit 17 contient, également, une mémoire permettant de stocker les informations relatives aux images et se trouve commandée par une unité centrale 18 reliée à un système de détection 19 de présence d'une bouteille 2. Le système 19 permet de synchroniser la prise d'images et le passage des bouteilles en position d'alignement avec l'axe du faisceau lumineux incident 5. Le circuit d'acquisition 17 transmet ses signaux à un système de traitement 21 incluant un filtre 22 permettant d'améliorer l'image numérisée tout en éliminant les informations non significatives. Le filtre 22 est relié à un circuit de convolution 23 qui, de manière classique, assure une opération linéaire de traitement sur le signal transmis, afin de permettre l'extraction d'une information ou l'amélioration de l'image facilitant ainsi le choix d'un seuil de binarisation. Le filtre 22 est également relié à une unité arithmétique et logique 24, d'une part, directement et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un circuit 25 de traitement non linéaire permettant d'extraire des données concernant la nature ou la forme du signal. L'unité arithmétique 24 et le circuit de convolution 23 sont reliés à un circuit de seuil 26 adapté pour conserver les signaux dépassant un niveau prédéterminé d'intensité lumineuse. La sortie du circuit de seuil 26 est reliée à un circuit 27 de mesure des caractéristiques des tâches lumineuses 14 apparaissant sur la plaque 11. Le circuit de mesure 27 définit les paramètres de forme des défauts, tels que la surface, le périmètre ou le centre de gravité, ainsi que le niveau de gris moyen du signal correspondant avec la luminosité de la réflexion. Le circuit de mesure 27 est relié en sortie à un circuit de rejet 28 adapté pour identifier la nature de la tâche lumineuse détectée et à assurer, en cas de correspondance à une réflexion issue d'une glaçure, le rejet de l'objet correspondant. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention découle directement de la description qui précède. Dès que le circuit 19 détecte, à proximité du dispositif de contrôle 1, la présence d'une bouteille 2, l'unité centrale 18 active les caméras 15, lorsque l'axe central de la bague de la bouteille 2 se trouve aligné avec l'axe central du faisceau lumineux incident 5. En l'absence de faisceaux réfléchis 7 ou 9, la plaque 11 présente un fond uniforme et sombre. Tel est le cas, notamment, pour une bague dont la zone d'inspection Z ne présente aucun défaut et pour une bague dépourvue de filets. La présence de filets 10 et/ou de défauts 8 conduit à l'émission de faisceaux réfléchis 7, 9 qui grâce à la plaque translucide et diffusante 11, entrainent l'apparition d'une ou de plusieurs zones brillantes sur la plaque en différents endroits suivant la position et l'orientation du défaut et/ou des filets. Les caméras 15 permettent de prendre une ou plusieurs images de la plaque Il sur laquelle apparaissent une ou diverses zones de brillance 14. Chaque image est transférée à l'unité de traitement 16 qui est destinée à déterminer si la ou les zones brillantes 14 correspondent ou non à une glaçure. Les Fig. SA à 5E permettent d'illustrer plus précisément, à partir d'un exemple pratique d'acquisition d'une image, les opérations de traitement effectuées par l'unité 16. A partir d'une image de la plaque 11, captée par les caméras 15, le circuit 17 assure l'acquisition du signal correspondant. Tel que cela ressort de la Fig. SA, il apparaît sur la plaque 11 une tâche lumineuse 14a relativement diffuse et une tâche lumineuse parasite 14b, relativement ponctuelle située à proximité du passage central 12 de la plaque. Le filtre 22 assure l'élimination du signal lumineux parasite, d'une part, en définissant une zone autorisée dans laquelle les informations sont prises en compte, et une zone interdite dans laquelle les informations sont supprimées et, d'autre part, en mettant en noir la zone interdite. Comme illustré à la Fig. 5B, la zone placée à l'intérieur du passage 12 est noircie, permettant de supprimer les parasites. L'image est ensuite traitée par les différents circuits 23, 24 ou 25, en fonction de la nature de la tâche observée, en vue de mettre en évidence la zone lumineuse (Fig. 5B). L'image traitée subit ensuite, par le circuit 26, une comparaison avec un seuil donné d'intensité lumineuse, afin de conserver les informations dépassant le seuil d'intensité lumineuse et de supprimer celles présentant une intensité lumineuse inférieure au seuil donné. Les Fig. 5C et 5D illustrent deux exemples d'images pour lesquelles un niveau de seuil différent a été appliqué. Un tel niveau de seuil peut être défini automatiquement ou manuellement. A partir de l'image sur laquelle un seuillage a été appliqué, le circuit 27 réalise différentes mesures des caractéristiques de cette tâche lumineuse (Fig. 5E). Le circuit peut ainsi déterminer, soit les paramètres de forme de la tâche lumineuse comme la surface, le périmètre ou le centre de gravité, soit le niveau de gris moyen du signal correspondant à la luminosité de la tâche. La mesure des caractéristiques de la tâche lumineuse permet au circuit 28, par comparaison, de déterminer si la tâche lumineuse correspond ou non à une réflexion due à une glaçure. Dans le cas o le circuit 28 estime que la tâche lumineuse est due à une réflexion de glaçure, le circuit 28 pilote un éjecteur pour retirer du convoyeur la bouteille 2 défectueuse correspondante. Le dispositif selon l'invention permet, à partir d'un système d'analyse d'images, d'identifier les défauts en les différentiant des signaux parasites. Le dispositif permet ainsi de détecter, notamment au niveau des bagues de bouteilles pourvues ou non de filets de visage, la présence de glaçures horizontales ou inclinées. De plus, les bouteilles peuvent être contrôlées par le dispositif selon l'invention, même au cours de leur déplacment. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 - Dispositif pour détecter des défauts (8) réfléchissant la lumière et présentés par un objet creux transparent (2), le dispositif comportant: un système d'éclairage (4) apte à fournir un faisceau lumineux incident (5) éclairant une zone d'inspection (Z) de l'objet, - un élément optique (11) placé entre le système d'éclairage (4) et l'objet (2) et comportant un passage (12) pour le faisceau lumineux incident, - un système (15) de réception du ou des faisceaux lumineux réfléchis (7, 9) par l'objet et récupérés par l'élément optique (11), - et une unité (16) d'analyse et de traitement du ou des faisceaux lumineux reçus par le système de réception, afin de déterminer si l'objet présente ou non un défaut, caractérisé en ce que: - le système d'éclairage (4) comporte des moyens conçus pour éclairer la paroi intérieure (2J) de l'objet, limitée à la zone d'inspection (Z), l'élément optique (11) est constitué par une plaque translucide et diffusante conçue pour créer au moins une tâche lumineuse (14) à partir du ou des faisceaux réfléchis, - le système de réception (15) est adapté pour visualiser l'ensemble de la plaque translucide et diffusante (11), - et l'unité d'analyse et de traitement (16) constitue un système de traitement d'images comportant, notamment, un circuit de mesure (27) des caractéristiques de la tâche lumineuse apparaissant sur la plaque translucide et diffusante (11), afin d'évaluer si elle correspond ou non à un défaut. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'éclairage (4) fournit un faisceau lumineux (5) possédant, par rapport à la paroi intérieure de l'objet, un angle d'incidence (a) compris entre 10 et 45 et, de préférence, entre 20 et 30 . 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système d'éclairage (4) fournit un faisceau lumineux (5) cylindrique apte à éclairer la paroi intérieure (21) de l'objet. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de mesure (27) détermine les paramètres de forme de la tâche lumineuse et de niveau de gris moyen du signal. 5 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité d'analyse et de traitement (16) comporte un système de traitement (21) incluant un filtre (22) relié en entrée à un circuit d'acquisition (17) des images prises par le système de réception (15). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le filtre (22) est relié à un circuit de convolution (23), à un circuit de traitement (25) non linéaire du signal et à une entrée d'une unité arithmétique dont une autre de ses entrées est connectée à la sortie du circuit de traitement (25). 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de convolution (23) et l'unité arithmétique (24) sont reliés à un circuit de seuil (27) adapté pour conserver les signaux dépassant un niveau prédéterminé d'intensité lumineuse. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le seuil (27) est connecté à un circuit de rejet (28) qui permet, par comparaison, de déterminer si la tâche lumineuse correspond ou non à une réflexion due à un défaut.