Brevet FR2725523A1 — publié le 19960412

APPAREIL POUR DETECTER DES DEFAUTS DANS LE FOND DE BOUTEILLES EN MANIPULANT UNE IMAGE POUR ENLEVER LES MOLETAGES DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte à l'examen de la zone annulaire moletée sur le fond d'un conteneur en verre ou en plastique. Le but de cette invention est d'évaluer le fond de conteneurs en verre ou en plastique pour détecter des défauts ou la contamination des fonds malgré la présence de particularités qui sont placées à cet endroit, de façon délibérée, pour l'identification, le marquage commercial ou le renforcement, ou de particularités qui sont des restes acceptables du processus de fabrication. Cet examen peut être effectué à l'endroit de la fabrication après que la bouteille a été produite, ou à l'endroit du remplissage avant l'opération de remplissage. Des exemples de défauts sont des matières étrangères, comprenant des bulles d'air qui sont englobées dans le fond du conteneur, des matières étrangères qui sont perdues à l'intérieur du conteneur, et des malformations dans le fond du conteneur. DESCRIPTION DE LA TECHNIQUE CONCERNEE Dans les dispositifs courants, un mécanisme de manipulation présente le conteneur à une station d'examen. La station d'examen est constituée par un éclairage arrière diffus au-dessous du conteneur dirigeant l'illumination vers le haut et par un appareil de prise de vues muni d'un objectif au-dessus du conteneur visualisant le fond du conteneur à travers l'ouverture du goulot. L'objectif prend des images du fond de la bouteille sur un capteur qui transforme l'image en un signal électronique qui, à son tour, est analysé de manière électronique par des circuits électroniques spécialisés ou par un dispositif de calcul programmé de façon appropriee. De manière classique, l'analyse compare l'intensité d'un élément d'image (pixel), ou l'intensité moyenne ou totale d'un petit groupe d'éléments d'image à un autre élément d'image ou à un groupe semblable d'éléments d'image qui est déplacé d'une distance prédéterminée et dans un sens partant de l'élément d'image sujet. Le sens et la distance du déplacement à partir de l'élément d'image sujet jusqu'à l'élément d'image de référence sont choisis de façon à tirer avantage de toute symétrie du fond de conteneur. Par exemple, dans la base d'une bouteille de verre ronde, une zone périphérique annulaire va porter un motif de protubérances sensiblement radiales appelées moletage qui est formée, de manière délibérée, pour empêcher une propagation radiale de fissure tout au long de la vie de la bouteille. Dans un processus classique d'examen, l'intensité moyenne d'une petite région d'éléments d'image à l'intérieur du moletage va être comparée à l'intensité moyenne d'un groupe d'éléments d'image semblable également à l'intérieur du moletage à une distance fixée à l'intérieur de la région de moletage annulaire à partir du premier groupe. Plusieurs zones de ce type sont comparées à des zones de référence décalées de manière similaire jusqu'à ce que la région moletée tout entière ait été examinée, dans un processus connu en tant que traitement de bloc. Dans d'autres zones de la bouteille, o le moletage est absent, le décalage entre l'élément d'image sujet ou groupe d'éléments d'image et l'élément d'image de référence ou groupe d'éléments d'image de référence peut être radial, annulaire, ou les deux dans un processus connu en tant que traitement en spirale. Un objectif de la présente invention est de proposer un algorithme amélioré pour identifier des défauts à l'intérieur de la zone moletée du fond d'un conteneur en verre ou en plastique. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue des composants physiques d'une machine d'examen réalisée selon les enseignements de la présente invention; la figure 2 est un organigramme de l'algorithme de la présente invention; la figure 3 est un organigramme d'une étape de l'algorithme représenté à la figure 2; la figure 4 est une vue montrant une représentation de l'image saisie; la figure 5 est une vue montrant une représentation de l'image saisie centrée; la figure 6 est une vue montrant une représentation de l'image et de la zone à recartographier (à transformer); la figure 7 est une vue montrant une représentation d'une image transformée; la figure 8 est une vue montrant une représentation d'une image décalée de manière latérale; la figure 9 est une vue montrant une représentation d'une image décalée soustraite de l'image d'origine; la figure 10 est une vue montrant une représentation de l'image filtrée soustraite; la figure l1 est un organigramme représentant une première variante de l'algorithme décrit; la figure 12 est une vue représentant un groupement vertical projeté de l'image déroulée suivant l'étape de projection de densité; la figure 13 est une vue représentant une image de différence pour le groupement à une dimension; la figure 14 est une vue représentant une image de différence projetée à la verticale après convolution; la figure 15 est un organigramme d'une seconde variante de l'algorithme décrit. DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERE Une bouteille 10 est transportée vers la station d'examen représentée o la vue du fond de la bouteille ne va pas être obstruée par les courroies latérales de préhension 12. Un éclairage arrière diffus 14 positionné sous la bouteille illumine le fond de la bouteille, et un appareil de prise de vues 16 et un objectif 18 positionnés au-dessus de la bouteille regardent vers le bas à travers le goulot de la bouteille pour prendre en image le fond de la bouteille sur le capteur de l'appareil de prise de vues qui est un capteur électronique matriciel. Si des conteneurs à goulot étroit, tels que des bouteilles de boisson, sont à examiner, une plage plus large de conteneurs va être adaptée si l'objectif de l'appareil de prise de vues est télécentrique dans l'espace image de sorte que la pupille d'entrée puisse être positionnée immédiatement au-dessus de l'ouverture de goulot du conteneur. Le signal de l'appareil de prise de vues est raccordé à un dispositif de calcul qui est capable de numériser le signal de l'appareil de prise de vues dans une mémoire adressable et qui est capable d'analyser l'image stockée selon un algorithme stocké. Une description de la séquence d'opérations utilisées pour identifier des défauts à l'intérieur du moletage est représentée aux figures 2 et 3. Dans la première opération 22 (Saisir une Image), une image est saisie à partie de l'appareil de prise de vues électronique pour être stockée dans un espace mémoire adressable d'un dispositif numérique de traitement d'image. L'image, stockée dans l'espace mémoire, est représentée par la vue de la figure 4. Cette image a une définition spatiale suffisamment élevée pour assurer la précision de mesure demandée (par exemple 512 éléments d'image par 512 éléments d'image) et une définition d'amplitude suffisante pour assurer que l'image projetée de la bouteille peut être distinguée de son arrière-plan (par exemple, si le signal en provenance de l'appareil de prise de vues est transformé en format numérique avec 8 binaires de définition et si la mémoire de stockage de vue peut stocker au moins 8 chiffres binaires à chaque emplacement adressable, le continuum des niveaux d'intensité présents dans l'image optique peut être représenté en tant que 256 niveaux discrets de brillance). L'image électronique peut être améliorée par l'une quelconque des techniques habituelles de traitement numérique d'image, telles que l'uniformisation d'histogramme, ou la recartographie de la représentation d'intensité, par exemple au moyen d'une table de consultation. Dans la seconde opération 24 (Trouver le Centre), le centre de l'image est trouvé, et si elle n'est pas ronde, l'orientation est également trouvée. Par exemple, les points centraux d'intersection entre un certain nombre de lignes construites, de façon numérique, déployées à l'horizontale et le périmètre d'image de la bouteille peuvent être pris en moyenne, et, de façon similaire, les points centraux d'intersection entre des lignes déployées à la verticale et le périmètre d'image de la bouteille peuvent être pris en moyenne, ces deux moyennes donnant une paire de coordonnées qui spécifie le centre de l'image en termes du nombre d'éléments d'image depuis le côté gauche de l'image et le nombre d'éléments d'image ("pixels") vers le bas à partir du côté supérieur de l'image. Ce procédé a été représenté, de manière graphique, à la figure 5. Comme variante, d'autres procédés habituellement connus, tels que l'utilisation du centre d'une boîte de limite qui est juste assez grande pour encadrer l'image, peuvent être utilisés. Dans la troisième opération 26 (Fixer la Source de Transformation), une zone annulaire 27 est définie (figure 6) qui englobe la région connue en tant que moletage et a une géométrie qui suit celle de la zone moletée. La zone annulaire peut être circulaire ou elle peut s'écarter d'un cercle afin de suivre la géométrie de la zone moletée qui peut être de forme oblongue, carrée, rectangulaire ou en forme de croissant, par exemple. Cette zone peut être seulement basée sur des informations préprogrammées et sur une position de bouteille attendue au moment de la capture d'image, mais ici, elle est représentée comme étant adaptative: la géométrie de base de la zone moletée est préprogrammée lorsque la machine est réglée à un type particulier de bouteille mais l'orientation exacte et l'emplacement de la zone source est déterminée séparément pour chaque cas, sur la base des informations extraites dans l'opération de localisation 24. Dans la quatrième opération 28 (Image Déroulée), la zone annulaire 27 est recartographiée dans un autre espace mémoire numérique de sorte que le moletage soit tracé en une ou plusieurs lignes droites (figure 7). En général, la zone d'élément d'image de la zone d'image source va être préservée dans la recartographie aussi bien que les relations spatiales globales entre les particularités dans les images source et recartographiée. Cette opération est connue dans la technique en tant que "transformation" de l'image, et est une réalisation discrète de l'opération géométrique connue en tant que transformation conforme. La transformation peut être faite avec ou sans interpolation entre les éléments d'image adjacents. Dans la cinquième opération 30 (Différence Avec Décalage), une copie de la zone moletée recartographiée peut être faite avec un décalage latéral 31 (Copie Avec Décalage) égal (ou aussi proche de l'égalité que possible) à un nombre entier de pas de moletage (figure 8). On notera que le rapport entre le pas d'élément d'image et le pas de moletage peut être un nombre irrationnel et, par conséquent, une approximation à un nombre rationnel peut devoir être faite pour s'adapter au décalage à l'intérieur des limites de définition spatiale de la mémoire d'image. Pendant le décalage, l'image est transformée. A la figure 8, l'image copiée est décalée vers la droite. Le morceau de l'image qui serait "hors de l'écran" est collé dans l'espace sur le côté gauche. De cette façon, l'image recartographiée du moletage et sa copie décalée sont alignées sur le pas de moletage et ont la même longueur, les points d'extrémité étant alignés. La copie décalée de l'image recartographiée est soustraite 33 (Soustraire la Copie) de l'image recartographiée (figure 9). Etant donné que le décalage est aligné d'un nombre entier de périodes de la structure périodique du moletage, le moletage va globalement disparaître. Cependant, les défauts ne vont pas être alignés entre l'image recartographiée et sa copie décalée et ne vont donc pas être annulés: en fait, ils vont être doublés. Le défaut dans l'image recartographiée ne va pas être aligné avec sa contrepartie dans la copie décalée, et donc ne va pas avoir une image en négatif. Le défaut dans la copie décalée ne va pas être aligné avec sa contrepartie dans l'image recartographiée et, dans l'opération de soustraction (figure 9), va résulter en une image négative du défaut, décalée de la quantité du décalage entre l'image recartographiée et sa copie décalée. De façon facultative, lorsque la zone moletée est circulaire ou, par ailleurs, symétrique, la zone moletée annulaire peut être recartographiée pour définir une image de différence dans laquelle l'image du moletage disparaît en faisant tourner une copie de l'image annulaire par rapport à l'image d'origine, d'une quantité qui permet aux motifs de moletage de s'aligner. Il n'est pas important, pour l'algorithme, que l'image de différence puisse contenir des intensités négatives. Cependant, cela peut poser un problème dans l'affichage de l'image de différence. Celle-ci peut être manipulée de plusieurs façons, par exemple, le nombre négatif peut être recartographié en tant qu'intensités positives dans un plan de couleur différent s'il y en a un de disponible. A la figure 10, l'image de différence a été recartographiée sur une image en échelle de gris de sorte que le zéro soit associé à l'intensité médiane, de sorte que l'intensité négative minimale soit associée à zéro, et de sorte que les intensités positives soient compressées dans la cartographie de zéro aux valeurs maximales sur des valeurs médianes à maximales. Les valeurs négatives sont, de manière similaire, compressées dans leur cartographie de zéro à des valeurs minimales sur des intensités médianes à zéro. - De façon facultative, dans la cinquième opération 30 (Différence Avec Décalage), l'image ou le groupement peut être différencié par une procédure de sorte que l'élément d'image ou groupement duquel on soustrait et l'élément d'image ou groupement à retrancher soient référencés individuellement à partir de la même source et sont différentiés. Le résultat peut être placé dans une image ou groupement nouvellement créé ou le résultat peut remplacer le terme duquel on soustrait ou du terme à retrancher, quel que soit celui qui ne va pas être de nouveau référencé, pour différentier le groupement "en place". Ce procédé peut procurer un certain avantage dans les exigences de vitesse ou de mémoire dans certaines architectures de traitement. Dans la sixième opération 34 (Filtrage Et Vérification de Limite), un noyau de convolution à deux dimensions est sélectionné, lequel améliore seulement les paires complémentaires avec le même décalage que celui entre les images qui sont soustraites. Les résidus avec la période de moletage et autre bruit vont être supprimés. Pour augmenter la vitesse d'exécution avec moins d'exigences de mémoire électronique (avec une certaine perte de sensibilité), une opération de Projection de densité 36 peut être ajoutée à l'algorithme représenté à la figure 2, soit avant (figure 11), comme le montre la figure 12, ou après (figure 15) l'opération de Différence avec décalage 30. L'opération de Projection de densité réduit l'image à un groupement à une dimension (figure 13) par une projection verticale (sommation le long des colonnes d'éléments d'image) ou par projection horizontale (sommation le long de rangées d'éléments d'image o l'image recartographiée est sensiblement verticale), effectuer la Projection de Densité en amont de l'opération de Différence Avec Décalage permet d'obtenir une vitesse maximale avec un coût de sensibilité potentiellement plus grand. Cette étape n'est pas fondamentalement nécessaire mais elle réduit, de façon drastique, le nombre de calculs demandés pour l'étape suivante au niveau du coût de sensibilité aux défauts. La décision d'inclure cette réduction doit être faite en considérant les exigences conflictuelles de vitesse et de sensibilité. Etant donné la capacité de calcul suffisante pendant le temps d'examen alloué, cette étape pourrait être entièrement omise. La Projection de Densité 34 sert à améliorer les signaux (figure 12) provoqués par les défauts et sert à supprimer les autres signaux, tels que le bruit et les résidus provenant du processus de soustraction. Le rapport entre le pas de moletage et le pas d'élément d'image peut être irrationnel. Cette condition peut ne pas permettre l'alignement entre le moletage des deux images (l'image recartographiée et les images recartographiées décalées) de sorte que les deux s'annulent complètement dans l'image de différence. Aussi, il pourrait exister des incompatibilités dans le motif de moletage qui donnent naissance à une structure résiduelle dans l'image de différence. Cependant, dans ces deux cas, les résidus ont une période égale au pas d'élément d'image de sorte que le signal, à cause des défauts, ait une période égale au décalage d'image. L'image filtrée va apparaître comme une représentation topographique en 3-D et la hauteur du défaut (Intensité) va être soumise à un seuil sélectionné. Si les données ont été réduites à un groupement à une dimension comme dans l'opération 5, alors un noyau de convolution à une dimension va suffire. Si les données n'ont pas été réduites, alors un noyau à deux dimensions va être nécessaire. Il REVENDICATIONS 1. Machine pour examiner la zone moletée annulaire (27) du fond d'un conteneur (10) en verre ou en plastique pour rechercher des défauts, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (12) pour supporter un conteneur (10) au niveau d'un emplacement d'examen de sorte que la lumière puisse passer à travers le fond du conteneur (10) jusqu'à l'ouverture du conteneur (10), une source de lumière diffuse (14) pour illuminer le conteneur (10) par le dessous, un appareil de prise de vues (16) à capteur matriciel électronique possédant un objectif (18) pour projeter une image du fond du conteneur (10) vu à travers l'ouverture du conteneur (10) sur la matrice, des moyens (20) pour numériser le signal d'image d'appareil de prise de vues de sorte qu'il puisse être représenté en mémoire numérique, des moyens (20) pour analyser ladite image numérisée, comprenant des moyens pour recartographier la zone moletée annulaire (27) pour définir au moins une zone en ligne droite, recartographiée, des moyens pour copier ladite zone en ligne droite, recartographiée avec un décalage latéral, des moyens. pour soustraire ladite copie décalée latéralement de ladite zone en ligne droite, recartographiée, de ladite zone en ligne droite, recartographiée, pour définir une image de différence dans laquelle le moletage disparaît, des moyens pour établir une convolution de l'image de différence pour faire ressortir les défauts, et des moyens pour définir un seuil sur ladite image de différence ayant subi une convolution pour indiquer la présence de défauts. 2. Machine pour examiner la zone moletée annulaire (27) du fond d'un conteneur (10) en verre ou en plastique selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens pour recartographier la zone moletée annulaire (27) comprennent des moyens pour copier la zone recartographiée avec un décalage sensiblement égal à un nombre entier de périodes de moletage. 3. Machine pour examiner la zone moletée annulaire (27) du fond d'un conteneur (10) en- verre ou en plastique selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens de recartographie recartographient la zone annulaire (27) en une zone rectangulaire. 4. Machine pour examiner la zone moletée annulaire (27) du fond d'un conteneur (10) en verre ou en plastique pour rechercher des défauts, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (12) pour supporter un conteneur (10) au niveau d'un emplacement d'examen de sorte que la lumière puisse passer à travers le fond du conteneur (10) jusqu'à l'ouverture du conteneur (10), une source de lumière diffuse (14) pour illuminer le conteneur (10) par le dessous, un appareil de prise de vues (16) à capteur matriciel électronique possédant un objectif (18) pour projeter une image du fond du conteneur (10) vu à travers l'ouverture du conteneur (10) sur la matrice, des moyens (20) pour numériser le signal d'image d'appareil de prise de vues pour la zone moletée annulaire (27) de sorte qu'elle puisse être représentée en mémoire numérique, des moyens pour analyser ladite zone moletée annulaire numérisée, comprenant des moyens pour soustraire, de manière sélective, des éléments d'image décalés de ladite zone moletée annulaire numérisée pour définir une image de différence dans laquelle le moletage disparaît, des moyens pour établir une convolution de l'image de différence pour faire ressortir les défauts, et des moyens pour définir un seuil sur ladite image de différence ayant subi une convolution pour indiquer la présence de défauts.