Brevet FR2743147A1 — publié le 19970704

La présente invention concerne un appareil de contrôle visuel des caractéristiques de surface de pièces reproduites suivant un modèle de référence prédéterminé, utilisable notamment pour le contrôle de cartes de circuits imprimés. Dans de nombreux domaines industriels, il est courant, après une étape de fabrication finale de pièces d'un modèle prédéterminé, de procéder à un examen visuel de chacune de ces pièces afin de vérifier la qualité de la fabrication et notamment la précision des pièces obtenues et leur correspondance avec le modèle dont elles constituent une reproduction. Les appareils qui sont actuellement connus pour effectuer un tel contrôle visuel, comportent généralement une caméra vidéo braquée sur la pièce à vérifier, comportant un objectif permettant d'agrandir les zones des pièces observées, et un moniteur permettant d'afficher, sur son écran, l'agrandissement des zones observées.Dans le cas d'une application de l'appareil de contrôle à la vérification de cartes de circuits imprimés, le contrôle permet de vérifier que les composants appropriés sont bien implantés aux endroits corrects sur les différentes cartes et que les soudures ont été effectuées correctement. Un but de la présente invention est de fournir un appareil de contrôle visuel du type précité qui permet à l'opérateur effectuant le contrôle d'apprécier très rapidement et très commodément si la pièce à vérifier présente bien toutes les caractéristiques désirées. A cet effet, cet appareil de contrôle visuel des caractéristiques de surface de pièces reproduites conformément à un étalon de référence prédéterminé, notamment pour la vérification de cartes de circuit imprimé, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un support sur lequel sont montés et fixés, dans les mêmes positions relatives, l'étalon de référence et la pièce à vérifier, au moins une paire de caméras vidéo montées de manière à être dirigées respectivement vers les mêmes zones de l'étalon de référence et de la pièce à vérifier et à produire des signaux vidéo respectifs de référence et de mesure correspondant aux images captées par les deux caméras, des moyens pour provoquer un déplacement relatif, suivant au moins une direction, entre le support de l'étalon de référence et de la pièce à vérifier et la paire de caméras vidéo de manière à examiner simultanément des zones correspondantes sur l'étalon de référence et la pièce à vérifier, et un ordinateur à écran d'affichage auquel sont connectées les deux caméras vidéo, cet ordinateur comportant un moyen pour traiter séparément les signaux vidéo de référence et de mesure et pour afficher simultanément, dans deux parties distinctes de l'écran, des images agrandies des zones respectives de l'étalon de référence et de la pièce à vérifier examinées par les deux caméras, afin de permettre d'effectuer un contrôle visuel rapide et précis de chaque zone de la pièce à vérifier par une comparaison de son image avec l'image de la zone correspondante de l'étalon de référence qui se trouve à côté d'elle sur l'écran d'affichage. Suivant une forme d'exécution avantageuse de l'invention, le support est constitué par une table sur laquelle sont montés et fixés l'étalon de référence et la pièce à vérifier, et la table support peut être déplacée suivant au moins une direction dans le champ d'observation des deux caméras vidéo. Cette table support peut être avantageusement déplacée suivant deux directions perpendiculaires l'une à l'autre. Suivant une variante d'exécution, l'étalon de référence et la pièce à vérifier peuvent être placés et fixés sur deux supports respectifs indépendants, et des moyens sont alors prévus pour déplacer ces deux supports à la même vitesse et en phase, de telle façon qu'à chaque instant les deux caméras vidéo analysent les mêmes zones respectives de l'étalon de référence et de la pièce à vérifier. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé qui est une vue en perspective schématique d'un appareil de contrôle visuel à deux caméras vidéo suivant la présente invention. Sur la figure unique du dessin, on peut voir que l'appareil de contrôle visuel suivant la présente invention est destiné à permettre à un opérateur d'effectuer une comparaison visuelle entre des zones agrandies d'un modèle ou étalon de référence A et une pièce B fabriquée en série et devant reproduire les caractéristiques de l'étalon de référence A. Dans la description qui va suivre, on considérera que l'étalon de référence A et la pièce à vérifier B sont tous les deux des cartes de circuit imprimé portant chacune un tracé conducteur prédéterminé et sur lesquelles sont fixés, en des endroits correspondants appropriés, divers composants tels que condensateurs, résistances, etc... Toutefois, il va de soi que l'appareil de contrôle pourrait être aussi utilisé pour la vérification de n'importe quel type de pièce. Dans la forme d'exécution non limitative représentée sur le dessin, l'appareil suivant la présente invention comporte un bâti 1, représenté schématiquement, sur lequel est monté un support mobile 2 constitué par une table horizontale. Cette table support 2 peut être déplacée horizontalement suivant une direction, par exemple la direction X, ou bien encore deux directions orthogonales, suivant ìes directions X et Y. Les mouvements de la table 2, suivant les directions X et/ou Y, sont commandés par des dispositifs 3x et 3y, qui peuvent être des dispositifs de commande manuelle ou automatique. Dans ce dernier cas, les dispositifs 3x et 3y d'entraînement de la table support 2 sont avantageusement constitués par des moteurs pas à pas.Les mouvements suivant les directions X et Y peuvent être totalement libres, en étant laissés à la disposition de l'opérateur, ou bien ils peuvent être coordonnés de manière à déplacer automatiquement la table support 2 entre des positions prédéterminées, pour aller de l'emplacement d'un composant prédéterminé à l'emplacement d'un autre composant prédéterminé, grâce à une interface 4 reliée aux deux moteurs 3x et 3y et reprenant les données d'implantation automatique des composants. La carte A constituant l'étalon de référence et la carte B constituant la carte à vérifier sont placées et fixées sur la table 2 dans les mêmes positions relatives, c'est-à-dire des positions qui sont superposables par un mouvement -de translation. L'appareil de contrôle visuel comporte par ailleurs, audessus de la table support mobile 2, deux caméras vidéo à grossissement variable 5 et 6 montées sur une partie la du bâti 1. Les positions des deux caméras vidéo 5 et 6 sont réglables l'une par rapport à l'autre, l'une de ces caméras pouvant être fixe et l'autre étant réglable en position sur la partie la du bâti 1 ou bien encore les deux caméras 5 et 6 pouvant être toutes les deux réglables en position. Le montage est réalisé de telle façon qu'avant le début de chaque opération de vérification, les axes de visée 5a et 6a des caméras 5 et 6, matérialisés par l'émission de croix virtuelles au centre des images produites, soient dirigés vers les mêmes points de référence sur la carte étalon de référence A et sur la carte à vérifier B. Les deux caméras vidéo 5 et 6 qui émettent respectivement des signaux vidéo de référence et de mesure, sont connectées à un ordinateur 7 comportant un écran d'affichage 8. Cet ordinateur comporte une carte vidéo permettant de traiter séparément les signaux vidéo de référence et de mesure et de reproduire les images correspondantes a et b prises par les deux caméras 5 et 6, dans deux parties distinctes de l'écran 8 de l'ordinateur. Le fonctionnement de l'appareil de contrôle visuel suivant la présente invention résulte clairement de la description qui précède. Une fois la carte étalon de référence A et la carte à vérifier B placées dans des positions appropriées sur la table support mobile 2, en dessous des caméras 5 et 6 et dans leurs axes de visée, il suffit de déplacer successivement cette table support 2, dans les directions X et/ou Y, pour faire apparaître simultanément, dans les deux zones distinctes de l'écran d'affichage 8 de l'ordinateur 7, les images a et b produites respectivement par les caméras vidéo 5 et 6 et qui correspondent, en étant agrandies, aux zones correspondantes analysées par les deux caméras.L'opérateur peut alors aisément comparer, sur l'écran, les agrandissements des images des circuits imprimés et vérifier la qualité des soudures et la correspondance des composants dont les références sont autrement illisibles à l'oeil nu. Le travail de vérification de la qualité des cartes de circuit imprimé fabriquées B est donc grandement facilité et il peut être effectué d'une manière beaucoup plus sûre. Bien que dans la description qui précède, on ait indiqué que la carte étalon de référence A et la carte à vérifier B sont portées par un seul et même support mobile 2, on pourrait également envisager d'utiliser deux supports indépendants, à condition que ces deux support s se déplacent à la même vitesse et en phase, c'est-à-dire que les deux cartes A et B conservent la même position relative. Par ailleurs, les supports indépendants pourraient être animés de mouvements de rotation respectifs synchronisés au lieu de mouvements de translation. Suivant une variante, l'étalon de référence A et la pièce à vérifier B pourraient être montés dans des positions fixes et les deux caméras vidéo 5 et 6 seraient alors déplacées conjointement pour pouvoir être braquées, successivement, sur des zones correspondantes de l'étalon A et de la pièce B maintenues fixes. L'appareil de contrôle visuel pourrait être également utilisé pour vérifier des caractéristiques de surface de pièces à trois dimensions. Dans ce cas, pour effectuer une vérification de pièces dans le sens de la hauteur, par rapport à un étalon de référence, l'appareil comporterait une paire de caméras vidéo disposées horizontalement et dirigées l'une vers l'étalon de référence et l'autre vers la pièce à vérifier. La vérification de la pièce s'effectuerait alors par un mouvement relatif vertical entre les deux caméras vidéo d'une part et l'étalon de référence et la pièce à vérifier d'autre part. REVENDICATIONS 1. Appareil de contrôle visuel des caractéristiques de surface de pièces (B) reproduites conformément à un étalon de référence prédéterminé (A), notamment pour la vérification de cartes de circuit imprimé, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un support (2) sur lequel sont montés et fixés, dans les mêmes positions relatives, l'étalon de référence (A) et la pièce à vérifier (B), au moins une paire de caméras vidéo (5,6) montées de manière à être dirigées respectivement vers les mêmes zones de l'étalon de référence (A) et de la pièce à vérifier (B) et à produire des signaux vidéo respectifs de référence et de mesure correspondant aux images captées par les deux caméras, des moyens (3x,3y) pour provoquer un déplacement relatif, suivant au moins une direction, entre le support (2) de l'étalon de référence (A) et de la pièce à vérifier (B) et la paire de caméras vidéo (5,6) de manière à examiner simultanément des zones correspondantes sur l'étalon de référence (A) et la pièce à vérifier (B), et un ordinateur (7) à écran d'affichage (8) auquel sont connectées les deux caméras vidéo (5,6), cet ordinateur comportant un moyen pour traiter séparément les signaux vidéo de référence et de mesure et pour afficher simultanément, dans deux parties distinctes de l'écran (8), des images agrandies (a,b) des zones respectives de l'étalon de référence (A) et de la pièce à vérifier (B) examinées par les deux caméras (5,6), afin de permettre d'effectuer un contrôle visuel rapide et précis de chaque zone de la pièce à vérifier (B) par une comparaison de son image (b) avec l'image (a) de la zone correspondante de l'étalon de référence (A) qui se trouve à côté d'elle sur l'écran d'affichage (8). 2. Appareil suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le support (2) est constitué par une table sur laquelle sont montés et fixés l'étalon de référence (A) et la pièce à vérifier (B), et la table support (2) peut être déplacée, par des moyens d'entraînement (3x,3y), suivant au moins une direction dans le champ d'observation des deux caméras vidéo (5,6). 3. Appareil suivant la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte une interface (4) reliée à des moyens d'entraînement automatique pour déplacer la table support (2) entre des positions prédéterminées. 4. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que la table support (2) peut être déplacée suivant deux directions (X,Y) perpendiculaires l'une à 1 'autre. 5. Appareil suivant la revendication 1 caractérisé en ce l'étalon de référence (A) et la pièce à vérifier (B) sont placés et fixés sur deux supports respectifs indépendants, et des moyens sont alors prévus pour déplacer ces deux supports à la même vitesse et en phase, de telle façon qu'à chaque instant les deux caméras vidéo analysent les mêmes zones respectives de l'étalon de référence (A) et de la pièce à vérifier (B). 6. Appareil suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'étalon de référence (A) et la pièce à vérifier (B) sont montés dans des positions fixes et les deux caméras vidéo (5) et (6) sont déplacées conjointement pour pouvoir être braquées, successivement, sur des zones correspondantes de l'étalon (A) et de la pièce (B) maintenues fixes.