Brevet FR2739879A1 — publié le 19970418

DISPOSITIF POUR L'INSPECTION ET LA DETECTION AUTOMATIQUE DE DEFAUTS SUR UNE BANDE EN DEFILEMENT. TELLE QU'UNE ETOFFE DE TEXTILE Domaine technique L'invention concerne un dispositif pour l'inspection et la détection automatique de défauts sur une bande en défilement, telle qu'une étoffe de textile. Elle concerne donc le domaine du contrôle de la qualité de bande de matière, plus particulièrement d'étoffe textile. Il s'agit donc d'un dispositif de visite par système de vision artificielle. Techniques antérieures De manière connue, après la fabrication d'une étoffe textile notamment d'un tissu, il est généralement procédé à une opération supplémentaire appelée "visite" effectuée juste avant l'emballage. Cette opération consiste à faire défiler l'étoffe devant un opérateur qui détecte les éventuelles défauts de fabrication ou d'aspect présents sur la bande en défilement. Matériellement, cette opération s'effectue sur une machine appelée "visiteuse" qui comprend des moyens de déroulement du tissu initialement mis sous la forme d'une ensouple, des moyens de mise sous tension dudit tissu, une table de visite et un poste d'enroulage de l'étoffe visitée. De manière générale, les tables de visite sont inclinées de façon à présenter le tissu devant les yeux de l'opérateur. Cette table de visite comporte des moyens d'éclairage par dessus et/ou par dessous le tissu qui défile à examiner. Malheureusement, les vitesses de défilement autorisées pour des inspections précises, sont limitées à vingt mètres par minute au maximum. Par ailleurs, le contrôle visuel nécessite la présence permanente d'un opérateur, dont on sait qu'il ne détecte qu'au plus la moitié des défauts présents et dont l'attention, du fait de la fatigue, fluctue en cours de journée. Dans le document US-A- 4 619 527, on a proposé de faire appel à une détection automatique des défauts basée sur l'acquisition d'une image numérique du tissu et sur le traitement de cette image. Cette acquisition utilise des capteurs opto-électriques qui transforment la lumière transmise par les fils de tissu en un signal logique qui est ensuite mémorisé. Cette image numérique obtenue est ensuite traitée en vue de détecter les éventuels défauts du tissu. Le principe utilisé consiste à effectuer la différence des valeurs de luminosité qui sont obtenues en effectuant des moyennes de luminosité. Malheureusement, ce type de visiteuse, notamment à cause de l'unité de traitement, est très sensible aux différences de variations de lumière. Par ailleurs, les traitements complexes effectués sur les images ne permettent pas d'accroître sensiblement la vitesse de défilement du tissu. Le problème que se propose de résoudre l'invention est de fournir une visiteuse fonctionnant de manière automatique, et dont l'éclairage de la zone sur laquelle a lieu le contrôle soit suffisamment puissant et réglable pour permettre une détection efficace des défauts, sans faire appel à l'opérateur, dont la présence est toutefois utile pour qualifier le défaut détecté. Description de l'invention L'invention concerne un dispositif pour l'inspection et la détection automatique de défauts sur une bande en défilement, telle qu'une étoffe textile, comprenant: - un moyen d'entraînement d'un enroulement de la bande à inspecter, - des organes de renvoi et de mise sous tension de la bande en défilement, - un plan incliné pour l'observation de la bande qui défile à plat sur ce plan, - un moyen pour éclairer sur toute la largeur une portion de la bande qui défile sur le plan incliné, - un moyen d'acquisition des images de la bande qui défilent associé à un moyen pour traiter ces images,- - un moyen pour renvider la bande inspectée sous forme d'enroulement, des moyens pour piloter les moyens d'entraînement et les moyens de renvidage, lorsque le moyen de traitement des images détecte un signal de défaut, - et un moyen pour mémoriser sur la bande le postionnement des défauts détectés. Ce dispositif se caractérise - en ce que le moyen d'éclairage est formé par une rampe lumineuse réglable en inclinaison, en direction et en position par rapport à la table, et est constituée par une pluralité de fibres optiques disposées côte à côte, alimentées par au moins une source de lumière, ladite rampe étant destinée à former sur la bande qui défile, une raie élémentaire de lumière réfléchie et stabilisée, - en ce que le moyen d'acquisition d'images est constitué par au moins une caméra comportant une barrette linéaire de capteurs photosensibles sur laquelle se forme l'image de la raie élémentaire de lumière, - en ce que le dispositif comporte un codeur asservi à la caméra pour la déclencher lorsque la bande a avancé d'une longueur prédéterminée, - et en ce que le dispositif comprend également un système électronique de traitement, destinée à élaborer les signaux de défaut en fonction des images émises par la caméra, ladite unité centrale étant reliée respectivement à la caméra, au moyen de pilotage et au codeur. En d'autres termes, la visiteuse-conforme à l'invention combine avantageusement des moyens d'éclairage, des moyens d'acquisition et une unité de traitement. Les moyens d'éclairage permettent la formation sur la bande de tissu à contrôler d'une raie suffisamment puissante pour mettre en valeur les défauts qui sont enregistrés par une ou plusieurs caméras linéaires qui font l'acquisition de l'image de la bande de la raie éclairée, ladite image étant traitée par une unité centrale, de manière à ce que le pilotage de la visiteuse provoque un arrêt du dispositif sur détection d'un défaut. Pour résoudre le problème posé de l'adaptation de l'éclairage en fonction de la nature de la bande à traiter, le réglage en inclinaison, en direction et en distance de la rampe d'éclairage par rapport au tissu est commandé par l'unité centrale en fonction de l'état de surface de la bande en défilement. Pour résoudre le problème de l'éclairage puissant et concentré de la zone sur laquelle a lieu le contrôle, la source lumineuse est constituée d'une lampe halogène stabilisée associée à un filtre anticalorique disposé à une extrémité d'un faisceau compact de fibres optiques, dont l'autre extrémité se présente sous la forme d'une rampe rectiligne dans laquelle les fibres élémentaires sont disposées côte à côte. Le système d'éclairage utilise des fibres optiques pour former une bande rectiligne de lumière à partir de sources élémentaires lumineuses ponctuelles. Ainsi, l'invention utilise une pluralité de faisceaux de fibres optiques, une des extrémités du faisceau regroupant et concentrant toutes les fibres optiques de manière à ce qu'elle capte la lumière émise par la source lumineuse, l'autre extrémité du faisceau étant déployée, écartée pour former une autre partition rectiligne de ces fibres optiques. Toujours dans le but de former une raie de lumière aussi puissante et précise que possible, l'extrémité des fibres optiques disposée sous forme de rampe est associée à un barreau de verre destiné à focaliser la lumière émise. Pour permettre un déclenchement de la caméra lorsque la bande a défilé d'une longueur correspondant à la hauteur de l'image acquise par la caméra, et ceci en tenant compte des rapports optiques de réduction de cette caméra, le pas de codage du codeur est inférieur à la longueur de bande dont l'image est obtenue par le capteur photosensible linéaire. De cette manière, le déclenchement de la caméra est asservi au défilement de la bande, de sorte que les images prises successivement par la caméra permettent de reconstituer l'image complète de la bande défilante. Avantageusement, l'unité centrale électronique de traitement comprend des cartes électroniques d'acquisition d'images connectées à la caméra et au codeur, des cartes électroniques de traitement parallèle, connectées à ladite carte d'acquisition, et des cartes électroniques de dialogue avec les moyens de pilotage du dispositif. Ainsi, le traitement parallèle des images reçues de la caméra permet de diminuer notoirement le temps de traitement, et ainsi d'augmenter la vitesse de d'inspection, qui peut être doublée, voire triplée. Dans une forme avantageuse de l'invention, le plan incliné d'inspection comprend une barre polie, réfléchissant la lumière, disposée à l'envers de la bande défilante, pour coïncider avec la raie élémentaire de lumière. Cette barre est destinée à réfléchir la partie de la lumière ayant traversé la bande défilante au travers des trous ou orifices ménagés dans la bande. De cette manière, on utilise au maximum la puissance lumineuse disponible au niveau de la rampe d'éclairage, et on améliore ainsi la détection des défauts. La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de l'exemple de réalisation qui suit à l'appui des figures annexées. Description sommaire des dessins La figure 1 est un synoptique général d'ensemble de la visiteuse conforme à l'invention et de ses principaux organes de contrôle. La figure 2 est une vue de détail de côté de la zone d'éclairage. La figure 3 est une vue de côté d'un ensemble élémentaire formant une partie de la rampe d'éclairage. La figure 4 est une coupe selon les flèches IV-IV de la figure 3 du faisceau de fibres optiques dans sa partie concentrée. La figure 5 est une vue en coupe selon les flèches V-V de la figure 3 du faisceau de fibres optiques dans sa partie terminale étalée. La figure 6 est un synoptique général de l'unité centrale de traitement. Manière de réaliser l'invention L'invention concerne un dispositif de contrôle de l'état de surface d'une bande en défilement qui trouve son intérêt tout particulier dans l'application à la visite d'étoffe textile telle qu'un tissu sur des machines généralement appelées "visiteuse". Une visiteuse comporte un circuit de défilement du tissu devant un opérateur (A), ainsi qu'un ensemble d'éléments de contrôle et de commande du défilement. La figure 1 illustre une architecture particulière de cette visiteuse perfectionnée selon l'invention. Le tissu (1) à inspecter se présente sous la forme d'une ensouple (2) formant un rouleau de diamètre important, entraîné en rotation par des moyen d'alimentation connus (3). Le tissu déroulé (1) passe dans un pantin (4) formé de deux rouleaux accouplés (5, 6), destinés à le maintenir sous une tension suffisante. Le tissu rencontre ensuite un rouleau de renvoi supérieur (7) après lequel il redescend sur la table de visite (8). Cette table de visite (8) est inclinée vers l'arrière pour permettre une vision optimale de l'opérateur (A). Le défilement du tissu (2) est assuré sur la table de visite (8) par deux rouleaux moteurs (9, 10) en pression. Concomitamment, le tissu est amené à la zone d'enroulage par un ensemble de rouleaux (11) permettant la mise du tissu sous forme d'une ensouple (12). Bien entendu, les vitesses des systèmes de déroulage, de défilement et d'enroulage sont couplées. Généralement, l'opération de renroulage s'effectue derrière l'opérateur de sorte que le tissu passe sous le plancher sur lequel se trouve l'opérateur, au moyen d'une pluralité de rouleaux de renvoi (14, 15). Les moteurs (3) 16 et 17 respectivement associés au système de déroulage de 1' ensouple, au système de défilement (9, 10) et au système d'enroulage (11) sont du type asynchrones, commandés par des variateurs de type connu. La gestion de ces onduleurs est effectuée par un automate programmable (20) qui réalise le synchronisme entre les différents moteurs et assure la gestion des différentes séquences d'arrêt et démarrage lors de la détection d'un défaut. Cet automate (20) est connecté à un clavier (21), disposé sur le pupitre de la visiteuse à portée de l'opérateur. Ce clavier (21) permet, lors de la détection d'un défaut, d'en indiquer le type. Ces informations sont transmises à l'automate (20) qui dialogue avec un micro-ordinateur (22) chargé de la mémorisation des défauts observés. Pour localiser les défauts, le système d'entraînement des rouleaux moteurs (9, 10) est associé à une roue codeuse (23) entraînée par un des cylindres d'entraînement (10). L'information délivrée par cette codeuse est fournie à l'automate (20), afin qu'il détermine l'éventuelle longueur à renvider. Cette information est également transmise au micro-ordinateur (22), afin que celui-ci associe au type de défaut identifié sa localisation précise sur la bande de tissu (1) en défilement. Par la suite, l'ensemble de données concernant le défaut peut être stocké pour une utilisation ultérieure, imprimé ou encore visualisé en temps réel. Le micro-ordinateur (22) est également relié à un système de visée laser classique (25) en soi permettant de déterminer la largeur de la laize contrôlée, afin d'en éditer les éventuelles variations. Comme déjà dit, l'invention consiste à affranchir l'opérateur de la détection fastidieuse des défauts tout en lui permettant de concentrer son attention sur les tâches viables d'interprétation des défauts détectés. A cet effet, selon l'invention la visiteuse comprend des moyens de détection automatique des défauts. Ces moyens sont essentiellement constitués par une caméra (30), une rampe d'éclairage (31), une unité centrale électronique de traitement (32), une roue codeuse supplémentaire (33) et une plaque polie (34) située sur le plan incliné (8) sur l'envers du tissu. La rampe d'éclairage (31) permet d'obtenir une raie de lumière (36) disposée perpendiculairement à la direction de défilement du tissu, dans la partie haute de la table (8) de visite. Cette raie (36) doit être aussi puissante que possible afin de permettre la détection de tous types de défauts. Pour tenir compte des différents états de surface du tissu, cette rampe (31) d'éclairage est réglable en position par rapport à la table, donc par rapport au tissu. Ainsi, il est possible de régler la distance de la rampe (31) par rapport à la table (8) en la déplaçant selon une direction particulière à ladite table. Par ailleurs, il est également possible de régler l'angle d'incidence de la raie lumineuse (36) en faisant effectuer à ladite rampe (31) une rotation autour d'un axe parallèle au plan de défilement et perpendiculaire à la direction de défilement. Enfin, pour tenir compte des différentes tolérances mécaniques, il est également possible de modifier l'inclinaison de la rampe (31) en la faisant pivoter autour d'un axe parallèle à la direction de défilement. De la sorte, on parvient à approcher une extrémité latérale de la rampe tout en éloignant du tissu l'extrémité opposée de ladite rampe. Chaque rampe élémentaire (31), (voir figure 4), comporte une source lumineuse (40) qui contient dans un boîtier (41), une lampe halogène de puissance typique cent cinquante Watts, et un moyen de refroidissement du type ventilateur (43). Ce boîtier est connecté à un faisceau (45) de fibres optiques. Compte- tenu de la puissance lumineuse mise en jeu, afin d'éviter la dégradation de la colle formant l'extrémité (50) du faisceau (45), on insère entre la lampe (42) et ledit faisceau un filtre anticalorique (44). Le faisceau comprend plusieurs dizaines de milliers de fibres optiques parallèles rassemblées de manière concentrée sous forme d'un cylindre dans la zone extrêmale connectée à la source lumineuse (40). Comme on l'a vu, une des caractéristiques principales de l'invention est de former une raie (36) de lumière grâce à la rampe lumineuse (31). A cet effet, 1' extrémité terminale du faisceau (45) est déployée et écartée afin de former un ensemble aussi rectiligne que possible. Les milliers de fibres optiques sont réparties de manière rectiligne pour former sensiblement un rectangle ayant par exemple une petit côté de trois millimètres et une longueur de vingt millimètres, comportant dans sa largeur environ quatre à six fibres optiques élémentaires superposées. La puissance lumineuse dissipée par la source lumineuse (40) est mise sous la forme d'une raie (36) grâce au faisceau caractéristique de fibres optiques. Pour améliorer la focalisation de l'arrêt de lumière, on peut avantageusement insérer un barreau de verre cylindrique (49) disposé à la sortie du faisceau de fibres optiques. Cette rampe (31) est présente sur toute la largeur du tissu. Elle est réalisée à partir de rampes élémentaires de largeur sensiblement égale à vingt centimètres. Ainsi, pour une laize qui pique d'un mètre soixante de large, il est nécessaire d'associer huit rampes élémentaires. La raie de lumière ainsi obtenue est observée par une caméra (30) également caractéristique. Cette caméra (30) comprend un système classique d'objectif et comporte à son foyer image un détecteur photosensible linéraire (58). Ce détecteur photosensible linéraire est une barrette de 2048 pixels de longueur, chaque pixel étant typiquement un carré de 14 micromètres de côté. Ainsi, et compte-tenu du rapport optique dû aux objectifs, cette barrette observe une largeur unitaire du tissu (1) en défilement. Concomitamment, toujours en fonction du rapport d'objectifs, cette barrette est apte à mesurer une longueur "'T'" du tissu dans son sens de défilement. Au fur et à mesure du défilement du tissu, et à chaque fois qu'une longueur "'T'" élémentaire unitaire est parcourue, la caméra (30) capte une image et la met à disposition de l'unité centrale (32). La détection du défilement de ladite longueur "'T'" est assurée grâce à la présence d'une roue codeuse supplémentaire (33) analogue à (23) associée au cylindre rouleau de renvoi (7). Cette roue codeuse (33) dont le pas de codage est bien évidemment inférieur à la distance caractéristique "'T'", est reliée à une carte d'acquisition (56) de l'unité centrale de traitement (32). En fonction de l'information de défilement fournie par la roue codeuse (33), cette carte d'acquisition (56) envoie les ordres de déclenchement à la caméra (30). Dans le même temps, le système électronique (32), (voir figure 6), qui comprend classiquement des cartes interfaces (55), des cartes d'acquisition (56) et un sous-ensemble de cartes (57) des traitements parallèles, analyse les images émises par la caméra selon des algorithmes de traitement permettant de détecter la présence d'une irrégularité ou d'un défaut sur le tissu en défilement. Avantageusement, le système de traitement des images comporte une pluralité (57) de cartes à micro-processeurs mises en parallèle, ce qui bien entendu augmente la rapidité du traitement. Sommairement le fonctionnement du dispositif est le suivant. Lorsque le tissu défile (2), la roue codeuse (33) communique en permanence la formation de longueur déroulée à l'unité centrale qui ordonne à la caméra les déclenchements séquences. Après traitement des images émises par la caméra (30), l'unité centrale (32), en cas de détection d'un défaut, ordonne à l'automate programmable (20) de provoquer une séquence d'arrêt. A ce moment là, le tissu (2) étant arrêté, l'opérateur interprète le défaut observé et code le type de défaut sur le clavier (21). Cette information est alors transmise au micro-ordinateur (22) qui l'emmagazine en l'associant à la position du défaut sur la longueur totale du tissu, grâce au codeur (23) Il ressort de ce qui précède que le dispositif de visite conforme à l'invention présente des avantages notables, en particulier: - l'augmentation notoire de la vitesse de défilement visant une vitesse de soixante à quatre vingt voir cent mètres par minute; - par ailleurs, il permet d'éliminer la fatigue de l'opérateur qui dorénavant ne concentre son intention que sur les tâches viables d'interprétation à proprement parler; - enfin, il permet d'obtenir une constance du contrôle ainsi qu'une augmentation du taux de défauts identifiés. En effet on estime que 50 % seulement des défauts sont détectés par vision humaine, tandis que plus de 80 % des défauts sont détectés grâce au système de vision automatique selon l'invention. REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour l'inspection et la détection automatique de défauts sur une bande en défilement, telle qu'une étoffe textile, comprenant: - un moyen d'entraînement (3, 9, 10) d'un enroulement de la bande à inspecter, - des organes de renvoi (7, 14, 15) et de mise sous tension (4, 5,6) de la bande en défilement, - un plan incliné (8) pour l'observation de la bande qui défile à plat sur ce plan (8), - un moyen (31) pour éclairer sur toute la largeur une portion de la bande qui défile sur le plan incliné (8), un moyen d'acquisition (30) des images de la bande qui défilent associé à un moyen (32) pour traiter ces images, - un moyen (11, 17) pour renvider sous forme d'enroulement (12) la bande inspectée, - des moyens (20) pour piloter les moyens d'entraînement (3, 16) et les moyens de renvidage (17), lorsqu'on détecte un signal de défaut, - et un moyen pour mémoriser (22) le conditionnement sur la bande des défauts détectés, caractérisé: - en ce que le moyen d'éclairage (31) est formé par une rampe réglable en inclinaison, en direction et en position par rapport au plan incliné (8), et est constitué par une pluralité de fibres optiques (45) disposées cote à cote, alimentées par au moins une source de lumière (40), destinée à former sur la bande qui défile, une raie (36) élémentaire de lumière réfléchie et stabilisée, - en ce que le moyen d'acquisition d'images est constitué par au moins une caméra (30) comportant une barrette linéaire de capteurs photosensibles (58) sur laquelle se forme l'image de la raie (36) élémentaire de lumière, - en ce qu'il comporte un codeur (33) asservi à la caméra (30) pour déclencher celle-ci lorsque la bande a avancé d'une longueur prédéterminée 'T'"", - et en ce que le dispositif comprend également un système électronique de traitement (32) destiné à élaborer les signaux de défaut en fonction des images émises par la caméra (30), ledit système électronique (32) étant relié à la caméra (30), au moyen de pilotage (20) et au codeur (33). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réglage en inclinaison, en direction et en distance de la rampe d'éclairage (31) est commandé par le système électronique (32) en fonction de l'état de surface de la bande en défilement. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la source lumineuse (31) est constituée d'une lampe halogène (42) stabilisée associée à un filtre anticalorique (44) disposé à une extrémité (47) d'un faisceau (45) compact de fibres optiques (46), dont l'autre extrémité (48) se présente sous la forme d'une rampe rectiligne dans laquelle les fibres élémentaires (46) sont disposées côte à côte. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité (48) des fibres optiques disposées sous forme de rampe est associée à un barreau de verre (49) destiné à focaliser la lumière émise. / Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le pas de codage du codeur est inférieur à la longueur de bande dont l'image est obtenue par le capteur photosensible linéaire (48). 6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le système électronique (32) de traitement comprend des cartes électroniques d'acquisition d'images connectées à la caméra (30) et au codeur (33), des cartes électroniques de traitement en parallèle des données issues de ladite carte d'acquisition, des cartes électroniques de dialogue avec les moyens de pilotage (20) du dispositif. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 1, 6, caractérisé en ce que le plan incliné (8) comprend une barre (51) polie, réfléchissant la lumière, disposée à l'envers de la bande défilante (1), pour coïncider avec la raie élémentaire (36) de lumière, destinée à réfléchir la partie de la lumière ayant traversé la bande défilante.