Brevet FR2721710A1 — publié le 19951229

La présente invention concerne le domaine technique du contrôle d'objets ou d'articles creux transparents ou translucides, tels que par exemple des bouteilles ou flacons, en vue de déceler d'éventuels défauts, appelés généralement glaçures, présentés par l'objet et possédant la caractéristique de réfléchir la lumière. L'objet de l'invention vise, d'une manière préférée mais non exclusive, les techniques d'inspection, dites à la volée, ne nécessitant aucune mise en rotation ou arrêt du défilement des articles à inspecter et consistant à détecter les glaçures dites verticales dans les bagues des articles creux. La détection des glaçures constitue une opération importante, dans la mesure où elle permet d'éliminer les articles qui présentent des défauts susceptibles d'affecter le caractère esthétique des objets ou, plus grave, de présenter un réel danger pour l'utilisateur. L'état de la technique a ainsi proposé de nombreux dispositifs de contrôle permettant de détecter les glaçures verticales. Il 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. Par ailleurs, il est connu une installation comportant deux postes d'inspection placés à distance l'un de l'autre, et le long du convoyeur qui entraîne en défilement les articles à inspecter. Le premier poste comporte une source lumineuse et une caméra, tandis que le second poste est équipé d'une source lumineuse et de deux caméras dont les axes optiques font un angle de 45". Le contrôle s'effectue ainsi en deux étapes, dans la mesure où les articles subissent une rotation de 90" entre les deux postes. Une telle technique impose donc une mise en rotation des articles au cours de leur déplacement, ce qui constitue une difficulté majeure en cas de défilement à grande cadence.De plus, il apparaît difficile de récupérer l'ensemble des faisceaux réfléchis par les glaçures et de distinguer un défaut réel par rapport aux réflexions dues, notamment, aux filets des bagues à vis. L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients des techniques antérieures en proposant un dispositif capable de différencier les réflexions lumineuses parasites par rapport aux réflexions lumineuses dues à un défaut réel. Pour atteinre cet objectif, le dispositif selon l'invention comporte - un système éclairant la paroi extérieure de l'objet selon une zone d'inspection prédéterminée. - un système de réception des faisceaux lumineux réfléchis par l'objet et récupérés par un élément optique, - et une unité d'analyse et de traitement des faisceaux reçus par le système de réception et permettant de déterminer si l'objet présente un défaut ou non. Selon l'invention, le dispositif comprend - un système d'éclairage constitué par une série de cellules lumineuses éclairant ensemble une circonférence prédéterminée de l'objet et orientées vers le haut de l'objet en présentant chacune, d'une part, une valeur sensiblement identique pour un angle d'incidence de site délimité entre la direction de chaque faisceau et le plan horizontal et, d'autre part, une valeur sensiblement identique pour un angle d'incidence d'azimut considéré entre chaque faisceau lumineux et la tangente à la circonférence de l'objet, - et une unité d'analyse et de traitement constituée d'un système de traitement d'images. Dans certaines applications, il apparaît le besoin de pouvoir disposer d'une technique de contrôle des articles ne nécessitant aucune mise en rotation des objets, ni leur arrêt en défilement. Le contrôle, dit à la volée, des articles pose un certain nombre de problèmes délicats à résoudre, dans la mesure où, par exemple, la source lumineuse doit éclairer la bague des articles sous des angles d'incidence identiques en chaque point, sans gêner le passage de l'article déplacé par le convoyeur. De plus, il doit être considéré que le dispositif doit être conçu pour éviter un éblouissement du récepteur dû à la lumière incidente et pour permettre la récupération de la totalité des réflexions dues aux glaçures. L'objet de l'invention vise donc à satisfaire ce besoin en proposant un dispositif apte à détecter les défauts réfléchissant la lumière et présentés par un objet creux transparent, le dispositif offrant la particularité d'autoriser le contrôle de l'objet sans nécessiter une manipulation de l'article. Pour atteindre cet objectif, I'installation selon l'invention comporte une série de dispositifs de détection. disposés les uns à la suite des autres suivant le sens de défilement des objets. en éclairant chacun une zone différente de l'objet. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous 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 montrant un exemple de réalisation d'un dispositif de contrôle selon l'invention. La fig. 2 est une vue de dessus prise sensiblement selon les lignes II-II de la fig. 1 et montrant une caractéristique selon l'invention. La fig. 3 est une vue analogue à la fig. 2 montrant, d'une manière explicite, le trajet des faisceaux lumineux. La fig. 4 est une vue schématique d'une application préférée du dispositif de contrôle selon l'invention. Tel que cela apparaît plus précisément aux fig. 1 et 2, le dispositif 1 selon l'invention est conçu pour permettre le contrôle d'objets ou d'articles creux 2, réalisés en un matériau transparent ou translucide, tel que du verre. Le dispositif 1 est apte à détecter des défauts, notamlllent des glaçures susceptibles d'apparaître au niveau d'une zone prédéterminée d'inspection qui, dans l'exemple illustré, correspond aux bagues des bouteilles 2. Le dispositif de détection I comporte un système d'éclairage 4 conçu pour éclairer la paroi extérieure de l'article 2, selon une zone d'inspection prédéterminée Z. La zone d'inspection Z correspond à une partie de la circonférence de la bague de l'article, limitée, de préférence mais non exclusivement, à un segment angulaire de l'ordre de 906 et s'établissant selon une hauteur appropriée définie par l'angle de diffusion du système d'éclairage 4. Conformément à l'invention, le dispositif d'éclairage 4 est constitué par une série de cellules lumineuses 5 délivrant chacune un faisceau lumineux incident 6. Les cellules lumineuses 5 sont orientées de manière à permettre d'éclairer la bague de la bouteille avec des angles d'incidence identiques en chaque point. Tel que cela ressort plus précisément de la fig. 2, les cellules lumineuses 5 sont ainsi orientées, de manière que chaque faisceau lumineux 6 délimite, avec la tangente t à la circonférence de la bague de l'objet, un angle d'incidence a, dit d'azimut, présentant une valeur sensiblement identique pour tous les faisceaux 6.Chaque faisceau lumineux 6 créé par une cellule 5 possède ainsi un angle d'incidence d'azimut a constant compris, de préférence. entre 300 et 50". Tel que cela ressort de la fig. 1, les cellules lumineuses 5 sont orientées vers le haut de l'objet, de manière que chaque faisceau incident 6 délimite, avec le plan horizontal H, un angle d'incidence y, dit de site, présentant une valeur sensiblement identique pour tous les faisceaux. D'une manière préférée, les faisceaux 6 créés par les cellules 5 possèdent une même valeur pour l'angle d'incidence de site Ç compris entre 30 et 50". Dans l'exemple illustré aux fig. I et 2, les cellules lumineuses 5 sont adaptées pour éclairer avantageusement un quart de la circonférence de la bague de la bouteille 2. Le nombre de cellules 5 utilisées dépend de la nature des émetteurs utilisés. A titre d'exemple. chaque cellule 5 peut être constituée par une fibre optique munie d'un embout optique de concentration de la lumière sur la bague. Selon une variante de réalisation, le nombre de cellules 5 utilisées est tel que l'axe de symétrie entre deux faisceaux 6 soit distant d'un angle 7 égal à 9". Le dispositif de contrôle 1 selon l'invention comporte, également, un élément optique 8 de récupération des faisceaux 9 réfléchis par des glaçures 10 présentées par l'objet. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, I'élément optique 8 est constitué par un niiroir présentant une surface de réflexion 11 de forme cylindrique, dont la concavité est tournée vers l'objet 2. Les fig. 2 et 3 permettent de comprendre la fonction de collecte du miroir 8 qui est à même de récupérer les deux faisceaux incidents extrêmes. A cet effet, L'angle d'ouverture du miroir 8 est choisi pour être supérieur ou égal à deux fois l'angle d'incidence d'azimut a. Pour assurer la collecte des faisceaux lumineux réfléchis, il convient théoriquement de réduire au minimum la zone de convergence 12 des rayons réfléchis 9. La dimension de cette zone de convergence 12 dépend des deux paramètres suivants, à savoir la distance du centre du miroir c2 par rapport au centre de la bague c, et du rayon du miroir RM.Pour un rayon incident I, il doit être considéré que le demi-angle A de réflexion sur le miroir 8 est donné par sin(A) = [(rb / RM) cos(a)] - [d(c,, C2) cos(a + P + i) / RM] avec c,: centre de la bague c2 : centre du miroir cylindrique. rb : rayon de la bague de la bouteille 2, RM : rayon du miroir 8, a : angle donné par faisceau incident et la tangente à la bague, : : angle donné par l'axe du miroir et l'axe OX horizontal, i : angle donné par l'axe OX et le rayon rb. Pour deux faisceaux incidents ayant A, et A2 comme angles de réflexion, le point d'intersection P. entre les deux faisceaux réfléchis par le miroir est donné par XP = [Xc2 + RM] Fsin(A1).sin(i,+a-2.A1) - sin(A,).sin(A1+a-2.A1 sin(i2-i,-2.A2+2.AI) YP = [Yc2 + RM] Isin(A,).cos(i,+a-2.A,) - sin(AI).cos(A,+a-2.A2l sin(i2-i,-2.A2+2.AI) Un système de réception 13 est donc placé dans la zone de convergence 12 des faisceaux lumineux, de manière à récupérer l'ensemble des faisceaux lumineux réfléchis.Le système de réception 13 est constitué avantageusement par l'intermédiaire d'une caméra, du type CCD reliée à une unité d'analyse et de traitement 14 des faisceaux lumineux réfléchis permettant de déterminer si l'article présente ou non un défaut. L'unité 14 assure, à l'aide d'un circuit approprié, l'acquisition des signaux délivrés par la caméra 13. Un tel circuit d'acquisition assure la conversion du signal analogique en un signal numérique codé sur un certain nombre de bits suivant une échelle de gris déterminée. Le circuit d'acquisition est relié à une unité de commande reliée à un système de détection de la présence d'une bouteille 2. L'unité de traitement comporte, également, un circuit de seuil adapté pour conserver les signaux dépassant un niveau prédéterminé d'intensité lumineuse. La sortie du circuit de seuil est connectée à un circuit de mesure des caractéristiques des tâches lumineuses apparaissant sur les limages. Un tel circuit de mesure 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 à la luminosité de la réflexion. La mesure des caractéristiques de la tâche lumineuse permet, par comparaison, de déterminer si la tâche lumineuse correspond ou non à une réflexion de glaçure. Dans le cas oii un tel circuit estime que la tâche lumineuse est due à une réflexion de glaçure, le circuit pilote un circuit de rejet de la bouteille défectueuse. Le dispositif de contrôle I selon l'invention offre l'avantage de récupérer l'ensemble des faisceaux réfléchis par les défauts susceptibles d'apparaître sur une zone d'inspection déterminée, tout en permettant de déceler ceux provenant d'un défaut parasite de ceux correspondant à des glaçures. Il est à noter que le dispositif selon l'invention peut être mis en oeuvre pour contrôler un objet amené par tous moyens appropriés dans le champ d'inspection du système d'éclairage. Par ailleurs. le dispositif selon l'invention peut assurer le contrôle de toute la circonféoence d'un objet en entraînant en rotation l'objet. Selon une caractéristique préférée de réalisation, le dispositif conforme à l'invention est destiné à être mis en oeuvre pour disposer d'une technique de contrôle des articles ne nécessitant aucune mise en rotation des objets, ni leur arrêt en défilement. Selon cette variante préférée. l'invention vise à proposer une installation 15 autorisant un contrôle de la bague des articles 2 selon leur circonférence. Tel que cela apparaît plus précisément à la fig. 4, I'installation 15 comporte au moins deux et, de préférence, quatre dispositifs 1, li, 12, 13 de détection décrits ci-dessus. montés successivement les uns à la suite des autres le long d'un convoyeur 3 permettant de faire défiler les objets 2 selon un sens de déplacement f,.Chaque dispositif de détection 1, li, 12, 13 éclaire une zone d'inspection différente, respectivement Z, Z1, Z2, Z3, correspondant, dans l'exemple illustré, à un quart de la circonférence de la bague de l'objet 2. Il est à noter que l'ordre d'inspection des zones, illustré sur la fig. 4, ne constitue qu'un exemple de disposition relative des dispositifs pouvant être, bien entendu, modifiée. Pour autoriser un libre déplacement des objets 2, les miroirs 8 à 83 des dispositifs sont placés en-dessus du plan supérieur occupé par les bouteilles, comme cela ressort clairement de la fig. 1. Dans le même but, les dispositifs d'éclairage 4 à 41 sont placés de part et d'autre de l'enveloppe de l'objet considéré selon le sens de défilement f, de façon à ne pas gêner le cheminement des bouteilles amenées successivement à défiler devant les différents dispositifs de contrôle. Par ailleurs, les caméras 13, 13î, 132, 133 sont placées en-dessus du plan supérieur occupé par les bouteilles, en occupant, par rapport à l'objet 2, une position sensiblement diamétralement opposée aux miroirs respectifs 8 à 83. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: I - Dispositif pour détecter des défauts réfléchissant la lumière et présentés par un objet creux (2) transparent ou translucide, le dispositif comportant - un système (4) éclairant la paroi extérieure de l'objet selon une zone d'inspection (Z) prédéterminée, - un système (13) de réception des faisceaux lumineux réfléchis par l'objet et récupérés par un élément optique (8), - et une unité (14) d'analyse et de traitement des faisceaux reçus par le système de réception et permettant de déterminer si l'objet présente un défaut ou non, caractérisé en ce que le dispositif comprend - un système d'éclairage (4) constitué par une série de cellules lumineuses (5) éclairant ensemble une circonférence prédéterminée de l'objet et orientées vers le haut de l'objet en présentant chacune, d'une part, une valeur sensiblenient identique pour un angle d'incidence de site (y) délimité entre la direction de chaque faisceau et le plan horizontal (H) et, d'autre part, une valeur sensiblement identique pour un angle d'incidence d'azimut (cl), considéré entre chaque faisceau lumineux et la tangente (t) à la circonférence de l'objet, - et une unité d'analyse et de traitement (14) constituée d'un système de traitement d'images. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'incidence d'azimut (a) est compris entre 30 et 50". 3 - Dispositif selon la revendication, caractérisé en ce que l'angle d'incidence de site (y) est compris entre 30 et SOC. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la série de cellules lumineuses (5) éclairent l'objet selon une circonférence de l'ordre de 90". 5 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément optique (8) est placé en-dessus du plan de supérieur de l'objet. 6 - Dispositif selon la revendication I ou 5, caractérisé en ce que l'élément optique (8) est constitué par un miroir présentant une surface (11) de réflexion cylindrique concave tournée vers l'objet pour récupérer les réflexions et les transmettre en direction du système de réception (13) placé par rapport à l'objet d'une manière sensiblement diamétralement opposée au miroir. 7 - Installation pour détecter des défauts réfléchissant la lumière et présentés par un objet creux, caractérisée en ce qu'elle comporte une série de dispositifs de détection conforme à la revendication 1, disposés les uns à la suite des autres suivant le sens de défilement des objets en éclairant chacun une zone différente de l'objet.