Brevet FR2741438A1 — publié le 19970523

La présente invention concerne un procédé de contrôle dimensionnel d'un cordon de matière déposée sur une surface, ainsi qu'un dispositif pour un tel contrôle dimensionnel. Le dépôt d'un joint de matiére est un procédé industriel fondamental utilisé dans beaucoup de domaines techniques. L'invention va être décrite à titre d'exemple non limitatif en relation avec le dépôt d'un cordon de colle sur la surface d'une tôle, tel que cela se pratique dans l'industrie automobile, étant entendu que l'invention peut être généralisée et étendue au contrôle du dépôt d'une matière pâteuse ou pulvérulente quelconque sur un support de toute nature. Dans l'exemple choisi comme contexte pour la description de l'invention, on recherche un dispositif qui soit en mesure d'effectuer le contrôle dimensionnel d'un cordon de colle, extrudé par une buse et posé sur une tôle portée par un robot. La buse est par exemple fixe, et la tôle est mobile par rapport à la buse selon une trajectoire tridimensionnelle. Un tel dispositif de contrôle de cordon de colle est notamment utile lors du dépôt d'un cordon de colle sur un élément de carrosserie de véhicule automobile. On connaît déjà dans l'état de la technique, des dispositifs de contrôle d'un cordon de colle. Un tel dispositif est décrit dans le brevet FR-A- 2 703 784 du même demandeur. Ce dispositif est capable d'indiquer si le cordon de colle contrôlé est continu, mais il ne donne pas d'information sur la position du cordon sur le support, ni sur le diamètre du cordon. En outre, le dispositif de contrôle connu est d'une utilisation limitée, puisqu'il est mobile autour de la buse de dépôt de colle, et ne peut pas fonctionner en association avec une buse fixe qui dépose un cordon de colle sur une tôle mobile. De ce fait, I'invention a notamment pour but de proposer un dispositif et un procédé de contrôle dimensionnel d'un cordon de colle, permettant de contrôler la position et le diamètre d'un cordon de colle extrudé par une buse fixe qui dépose le cordon sur une tôle mobile portée par un robot sur une trajectoire tridimensionnelle. L'invention a aussi pour but de proposer un dispositif et un procédé aptes à agir en temps réel de manière à présenter à un opérateur les images des défauts de qualité éventuels le plus rapidement possible, et en tous cas dès la fin du cycle de dépôt d'un cordon par un robot. Plus précisément, le dispositif recherché doit notamment pouvoir détecter, par ordre de gravité décroissante - les interruptions du cordon de colle ayant une longueur supérieure au diamètre du cordon - les manques de colle en début ou en fin de dépôt de colle - les défauts de position de la colle par rapport à la tôle, notamment en début de dépôt, et par rapport à un dépôt de référence - les variations de diamètre du cordon de colle d'un pourcentage prédéterminé en plus ou en moins, par exemple 5%, par rapport au diamètre d'un dépôt de référence. A cet effet, I'invention concerne un dispositif de contrôle dimensionnel d'un cordon de matière déposé sur un support, notamment d'un cordon de colle déposé sur une tôle, le cordon de matière étant fourni par une buse et le support étant mobile par rapport à la buse selon une trajectoire tridimensionnelle, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens d'éclairage aptes à éclairer une zone au voisinage de la partie du cordon de matière en cours de dépôt - au moins une caméra pour enregistrer les images du cordon pendant l'opération de dépôt - des moyens de traitement d'images pour traiter les images enregistrées par la caméra, et pour en déduire une information de contrôle de la qualité de l'opération de dépôt du cordon de matière. Selon d'autres caractéristiques du dispositif de contrôle selon l'invention: - il comporte des moyens de mémoire pour enregistrer les images des défauts de dépôt, et des moyens de numérisation et d'analyse des images ainsi mémorisées - de préférence, les moyens de mémoire comprennent une mémoire rapide, du type mémoire vidéo VRAM à double accès, et les moyens de numérisation et d'analyse sont constitués par un processeur connecté aux moyens de mémoire par un bus vidéo rapide - les moyens d'éclairage comportent un éclairage en lumière halogène, et sont placés de manière à émettre un faisceau dirigé de façon sensiblement parallèle à la caméra - la caméra et les moyens d'éclairage sont fixés sur la buse près de son extrémité, de façon à obtenir une image de grande taille - le processeur de numérisation et d'analyse d'images fonctionne à une cadence supérieure ou égale à la cadence d'acquisition d'images, de façon à analyser les images en temps réel. - avantageusement, le dispositif comporte des moyens de visualisation des images analysées, sous la forme d'un écran connecté aux moyens de numérisation et d'analyse des images. L'invention concerne également un procédé de contrôle dimensionnel du dépôt d'un cordon de matière sur un support, notamment d'un cordon de colle sur une tôle, le cordon de colle étant fourni par une buse et le support étant mobile par rapport à la buse selon une trajectoire tridimensionnelle, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes consistant à - réaliser un apprentissage automatique de la position et du diamètre d'un cordon de référence - déterminer la position et le diamètre courants du cordon de matière en cours de dépôt - comparer de façon automatique la position et le diamètre courants aux valeurs de référence correspondantes, et en fonction du résultat, indiquer si la position et le diamètre du cordon courant sont acceptables. Selon d'autres caractéristiques du procédé de contrôle: - pour déterminer la position du cordon courant par rapport au cordon de référence, on détermine la distance entre la médiane du cordon de référence et la médiane du cordon courant, en une pluralité de plans transversaux successifs du cordon dans le sens de formation de celui-ci - pour déterminer le diamètre du cordon courant, on détermine ses limites transversales à l'aide de niveaux de gris, le passage sur le cordon correspondant à un front montant d'un signal représentatif du niveau de gris, et le passage pour quitter le cordon correspondant à un front descendant du signal représentatif du niveau de gris, le diamètre courant du cordon étant constitué par la distance entre le front montant et le front descendant. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et aux dessins ci-annexés, dans lesquels - la figure 1 représente de façon schématique les éléments du dispositif de contrôle selon l'invention; - la figure 2 représente la structure de ia mémoire utilisée dans le dispositif de la figure 1, en correspondance avec des étapes du procédé de contrôle - la figure 3 représente les paramètres utiles pendant la phase d'apprentissage du procédé selon l'invention; - la figure 4 représente les paramètres utiles pendant la phase de contrôle automatique du procédé selon l'invention; - la figure 5 représente un organigramme fonctionnel des étapes du procédé de contrôle selon l'invention. On se réfère à la figure 1. On a représenté sur cette figure un schéma de principe du dispositif de contrôle 1 selon l'invention. Le dispositif 1 est associé à une buse d'extrusion 2 connue en soi, permettant l'extrusion d'un cordon de matière 3, qui est par exemple un cordon de colle à déposer sur un support comme une tôle 5. Le dispositif de contrôle 1 comporte des moyens d'éclairage 6 orientés vers le cordon de colle 3 à contrôler, une caméra 7 également orientée vers le cordon 3 en cours de dépôt, et destinée à enregistrer en continu les images du dépôt, des moyens de traitement 8 des images de la caméra 7, et un écran de visualisation 9 destiné à représenter pour un opérateur une image agrandie du cordon déposé 3. Les moyens d'éclairage 6 sont de préférence constitués par une lampe halogène dont le faisceau est dirigé vers le cordon 3, et de puissance suffisante pour que la zone éclairée ne soit pas perturbée par l'éclairage ambiant dans l'atelier. La caméra 7 est notamment constituée par une caméra CCD noir et blanc filmant le cordon de colle 3 déposé sur la tôle 5 juste après l'extrusion par la buse 2. La caméra 7 et les moyens d'éclairage 6 sont de préférence sensiblement coaxiaux et orientés vers le cordon 3, et sont fixés sur le corps de la buse 2 à proximité de l'extrémité de celle-ci, par l'intermédiaire d'un support commun 10. Ainsi il est possible non seulement d'obtenir une image précise et de grande taille du cordon 3, mais également une image dépourvue de vibrations parasites, puisque les mouvements de la caméra 7 et de la buse 2 sont coordonnés. Le dispositif de traitement des images 8 est un dispositif comportant un étage d'acquisition/numérisation d'images connecté à un étage d'analyse des images, ces étages étant réalisés par des circuits électroniques connus en soi, qui ne seront pas détaillés dans le cadre de la présente description. De préférence, les images fournies par la caméra 7 sont analysées à la cadence vidéo, ce qui suppose que le temps de traitement des images est inférieur à leur temps d'acquisition, L'analyse des images se faisant en temps masqué par rapport au temps d'acquisition, de sorte que le dispositif de contrôle 1 ne rallonge pas le cycle industriel de dépôt de colle. Selon l'invention, les moyens d'analyse 8 comportent des moyens de mémoire 11 (figure 2) pour sauvegarder les images des défauts du cordon 3 qui sont localisés au cours du dépôt, ces moyens de mémoire 11 étant organisés pour permettre l'analyse des images sans augmenter le temps de cycle du dépôt de colle. Les images mémorisées sont visualisées soit simultanément, soit ultérieurement à la réalisation du cordon 3. En définitive, c'est l'opérateur qui au vu des défauts relevés sur l'écran, décide de valider un dépôt de cordon ou de le refuser. On se réfère à la figure 2, où est représenté de façon schématique la structure de la mémoire 11 des moyens de traitement, servant à mémoriser les images numérisées du cordon. Le traitement des images à la cadence vidéo est rendu possible par l'utilisation d'une mémoire vidéo de type VRAM à double accès. Celle-ci permet d'une part l'acquisition de l'image numéro n dans une zone de mémoire M1 et d'autre part, simultanément, le traitement par le processeur de l'image numéro n-l qui est stockée dans une zone de mémoire M2, comme représenté en figure 2A. Puis l'image numéro n+l est numérisée en M2 pendant que le processeur accède en M1 à l'image n, comme représenté en figure 2B. Un bus de transfert vidéo 12 à haute performance assure la communication de la mémoire VRAM vers le processeur. Le temps de traitement d'une image donnée est ainsi limité à une durée inférieure au temps d'acquisition d'image, de l'ordre de 40 ms par exemple. Le dispositif 1 permet donc de contrôler 25 images par seconde dans ce cas de figure, c'est-à-dire qu'il fonctionne en temps réel vidéo. Lorsqu'un défaut est détecté sur l'image n, I'acquisition de l'image numéro n+2 est décalée dans la zone mémoire M3, comme représenté en figure 2C. A la fin du cycle, il est possible de visualiser à nouveau l'image numéro n. On se réfère aux figures 3 et 4 pour expliquer les étapes du procédé selon l'invention. La mise en oeuvre du dispositif 1 se fait selon un procédé en deux étapes principales: une phase d'apprentissage (figure 3) et une phase de contrôle automatique (figure 4). La phase d'apprentissage demande à l'opérateur de valider sur une pluralité d'images d'une séquence d'images, la position de la médiane 13 du cordon. De préférence, I'ensemble de la séquence de dépôt de colle de la phase d'apprentissage est enregistrée en mémoire, de façon à pouvoir être revisualisée à volonté. Comme indiqué en figure 3, le cordon 3 extrudé par la buse 2 se déplace de façon radiale par rapport à la buse 2. L'apprentissage va consister à donner sur chaque image la position du cordon 3 symbolisée par la médiane 13 du cordon. Considérons l'image traitée numéro n. On désigne par C1 et C2 les cercles centrés sur la buse 2, sur lesquels on recherche la présence du cordon de colle 3. On désigne par An et Bn les points d'intersection du segment médian 13 du cordon avec les cercles C1 et C2. Les coordonnées An et Bn des extrémités de la médiane du cordon sont stockées en mémoire. Le système traite l'image numéro n typiquement en un temps de l'ordre de 40 ms au plus. Sur l'image suivante, c'est-à-dire l'image numéro n+l, les points An+1 et Bn+1 seront déduits des points An et Bn précédents par un mécanisme de poursuite de proche en proche. La phase d'apprentissage ne demande que la connaissance de la position initiale du cordon, symbolisée par les points Ao et Bo. A l'issue de cet apprentissage, le dispositif 1 va calculer les diamètres et positions du cordon 3 (figure 3) sur chaque image, constituant ainsi les mesures de référence. Par la suite, chaque nouveau cordon analysé sera comparé à ces mesures de référence. La seconde phase du procédé est une phase de contrôle automatique durant chaque cycle de dépôt industriel de cordon de colle 3. Elle donne en continu les diamètres et les positions du cordon 3 au cours de chaque opération de dépôt. Considérons l'image traitée numéro n (voir figure 4). Les points An et Bn sont fournis par la phase d'apprentissage comme décrit plus haut, puis les profils Pj successifs orthogonaux au segment [An,Bn] sont positionnés. Selon l'invention, I'algorithme de contrôle permet de déterminer les bords supérieurs B2j et inférieur B2i+, du cordon 3, malgré la présence possible de reflets sur la tôle et/ou le cordon. En pratique, on utilise pour cette phase du procédé, les différents niveaux de gris correspondant à l'absence ou à la présence du cordon. En considérant les niveaux de gris sur le segment Pj, le bord B2 correspond à un front montant et le bord B2i+l à un front descendant d'un signal représentatif des niveaux de gris. Sur chacun des profils Pj, deux fronts montants et deux fronts descendants sont déterminés. Le cordon 3 détecté correspond à l'appariement d'un front montant et d'un front descendant. Le diamètre du cordon est alors défini comme étant la distance entre les deux fronts. La position du cordon 3 dans l'image est donnée par exemple par la position du front montant par rapport à la médiane du cordon de référence. Ainsi, les détections erronées, dues à des effets de bord de tôle ou à des reflets, sont éliminées. A partir des points B2 et B2i+,, représentant la position des bords du cordon 3, on compare les valeurs obtenues à celles du cordon de référence sauvegardées lors de la phase d'apprentissage décrite plus haut. Des défauts éventuels de position ou des dérives du cordon 3 sont ainsi caractérisés. L'image correspondante au défaut est de préférence sauvegardée en mémoire pendant la poursuite normale du traitement jusqu'à la fin de l'opération de dépôt. La figure 5 illustre de façon schématique le déroulement d'un algorithme mettant en oeuvre et résumant les deux principales phases du procédé, à savoir la phase d'apprentissage, représentée en 14, et la phase d'analyse, représentée en 15. On a représenté en 16 et 17 les actions de l'opérateur correspondant à chaque phase respective 14,15 du procédé. II faut noter que algorithme (bloc 15) est de préférence conçu pour éditer un rapport de contrôle en cas de détection d'un défaut, pour en donner notamment les caractéristiques dimensionnelles. L'information de détection de défaut est utilisée par l'opérateur pour juger s'il faut valider ou rejeter la pièce sur laquelle le dispositif 1 travaille. En outre, lors du réglage des paramètres (bloc 14), une référence absolue de la position du cordon par rapport à un repère sur la tôle est utilisée pour calibrer l'ensemble du dispositif 1, aussi bien pendant la phase d'apprentissage que pendant chacun des cycles de dépôt de cordon de colle. Le dispositif et le procédé selon l'invention permettent d'atteindre les buts fixés, et comportent de nombreux avantages. Le dispositif de contrôle présente une grande robustesse de détection, même en présence d'un éclairage non uniforme pour une image donnée, ou d'un éclairage variable d'une image à l'autre au cours du dépôt. II permet de calculer jusqu'à dix diamètres de colle par image et assure donc un contrôle du diamètre de colle tous les 2 mm pendant le dépôt (en considérant par exemple les paramètres du dispositif décrit figure 1). REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) de contrôle dimensionnel d'un cordon de matière (3) déposé sur un support (5), notamment d'un cordon de colle déposé sur une tôle, le cordon de matière (3) étant fourni par une buse (2) et le support (5) étant mobile par rapport à la buse (2) selon une trajectoire tridimensionnelle, caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens d'éclairage (6) aptes à éclairer une zone au voisinage de la partie du cordon de matière (3) en cours de dépôt - au moins une caméra (7) pour enregistrer les images du cordon (3) pendant l'opération de dépôt - des moyens de traitement d'images (8) pour traiter les images enregistrées par la caméra (7), et pour en déduire une information de contrôle de la qualité de l'opération de dépôt du cordon de matière (3). 2. Dispositif (i) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement d'images (8) comportent des moyens de mémoire (11) pour enregistrer les images des défauts de dépôt, et des moyens de numérisation et d'analyse des images ainsi mémorisées. 3. Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de mémoire (11) comprennent une mémoire rapide, du type mémoire vidéo VRAM à double accès, et en ce que les moyens de numérisation et d'analyse sont constitués par un processeur connecté aux moyens de mémoire (11) par un bus vidéo rapide (12). 4. Dispositif (i) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'éclairage (6) comportent un éclairage en lumière halogène, et sont placés de manière à émettre un faisceau dirigé de façon sensiblement parallèle à la caméra (7). 5. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la caméra (7) et les moyens d'éclairage (6) sont fixés sur la buse (2) près de son extrémité, de façon à obtenir une image de grande taille. 6. Dispositif (i) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le processeur de numérisation et d'analyse d'images fonctionne à une cadence supérieure ou égale à la cadence d'acquisition d'images, de façon à analyser les images en temps réel. 7. Dispositif (i) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de visualisation (9) des images analysées, sous la forme d'un écran (9) connecté aux moyens de numérisation et d'analyse des images (8). 8. Procédé de contrôle dimensionnel du dépôt d'un cordon de matière (3) sur un support (5), notamment d'un cordon de colle sur une tôle, le cordon de colle étant fourni par une buse (2) et le support (5) étant mobile par rapport à la buse (2) selon une trajectoire tridimensionnelle, caractérisé en ce qu'il comporte une phase d'apprentissage (14) et une phase d'analyse (15), la phase d'apprentissage (14) consistant à réaliser un apprentissage automatique de la position et du diamètre d'un cordon de référence, et la phase d'analyse consistant à - déterminer la position et le diamètre courants du cordon de matière (3) en cours de dépôt - comparer de façon automatique la position et le diamètre courants aux valeurs de référence correspondantes, et en fonction du résultat, indiquer si la position et le diamètre du cordon courant (3) sont acceptables par rapport à un standard prédéfini. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que pour déterminer la position du cordon courant (3) par rapport au cordon de référence, on détermine la distance entre la médiane (13) du cordon de référence et la médiane du cordon courant, en une pluralité de plans transversaux successifs (Pj) du cordon dans le sens de formation de celuici. 10. Procédé selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que pour déterminer le diamètre du cordon courant, on détermine ses limites transversales à l'aide de niveaux de gris, le passage sur le cordon (3) correspondant à un front montant d'un signal représentatif du niveau de gris, et le passage pour quitter le cordon (3) correspondant à un front descendant du signal représentatif du niveau de gris, le diamètre courant du cordon étant constitué par la distance entre le front montant et le front descendant. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la phase d'analyse d'une image est réalisée en temps masqué pendant l'acquisition d'une image subséquente.