Brevet FR2742865A1 — publié le 19970627

PROCEDE DE CONTROLE D'UN RECIPIENT EN VERRE L'invention concerne un procédé de contrôle d'un récipient en verre consistant à dénombrer, mesurer et classer des bulles formées dans la paroi dudit récipient. Bien qu'elle ne se limite pas à une telle application, l'invention sera plus particulièrement décrite en référence au contrôle d'une bouteille en verre. Un tel contrôle opéré de façon régulière lors de la fabrication des bouteilles est important. Tout d'abord, il permet d'éliminer les bouteilles qui présentent un nombre trop important de bulles d'une dimension donnée qui pénalisent l'esthétique de l'article ainsi que sa résistance mécanique. Ensuite, la connaissance de tels défauts permet notamment de réguler les paramètres de contrôle du verre fondu et d'améliorer ainsi l'affinage du four.Le plus souvent, cette opération de contrôle est effectuée par un opérateur qui prélève des récipients de façon aléatoire, et compte les bulles en les classant selon différentes catégories de dimension. Une telle technique de contrôle présente différents inconvénients. Tout d'abord, les résultats, et plus particulièrement la détermination de la dimension des bulles, sont liés à l'appréciation de l'opérateur et sont donc très subjectifs. De plus, I'opérateur n'effectue ce contrôle que sur une zone limitée d'une bouteille qu'il considère comme étant la zone la plus représentative de la présence de tels défauts que sont les bulles. A partir des résultats obtenus sur cette zone, I'opérateur extrapole ces résultats à toute la bouteille, ce qui conduit le plus souvent à surestimer le nombre de bulles. La mesure effectuée par l'opérateur est donc très imprécise. Par ailleurs, une telle mesure est fatalement très longue et bien souvent, ne sera pas répétée souvent; en effet, il n'est pas rare que ce type de contrôle ne soit opéré qu'à un seul moment de la joumée. L'invention a pour but un tel procédé de contrôle d'un récipient en verre conduisant à des résultats précis et pouvant être effectué rapidement et aussi souvent que le souhaite le responsable de fabrication. Ce but est atteint selon l'invention par un procédé de contrôle de récipient en verre consistant à dénombrer et classer des bulles formées dans la paroi du récipient ; selon ce procédé, on capte une image dudit récipient avec un capteur sensible aux ondes lumineuses traversant le récipient, ledit récipient étant placé entre une source lumineuse et le capteur, puis l'image captée est analysée par un algorithme de traitement d'images basé sur l'identification d'une bulle par l'intensité lumineuse qui la caractérise. Selon un mode préféré de réalisation, on crée un mouvement relatif entre le récipient en verre et le système source lumineuse - capteur, en rotation et/ou selon une à trois dimensions linéaires. Le procédé selon l'invention permet un contrôle plus précis puisque rexamen peut porter sur une grande partie de la paroi du récipient ; aucune extrapolation n'intervient dans la mesure. L'obtention de l'image complète du récipient est obtenue, par exemple, dans le cas d'une bouteille cylindrique et de symétrie de révolution, grâce notamment aux mouvements de rotation et au déplacement vertical de la bouteille par rapport au système capteur - source de lumière. Dans le cas, par exemple, de récipients de formes rectangulaires, limage complète est obtenue en outre grâce au déplacement relatif du récipient selon une direction horizontale perpendiculaire à l'axe formé par la source de lumière. Par ailleurs, I'image captée peut l'être rapidement, notamment du fait qu'elle peut être analysée par un algorithme de traitement d'images basé sur l'identification d'une bulle par l'intensité lumineuse qui la caractérise. Les inventeurs ont notamment su mettre en évidence que la lumière reçue par le capteur en transmission à travers le récipient permet au capteur de bien visualiser les bulles du fait du contraste qui leur est lié. Lors du contrôle, l'invention prévoit avantageusement une mise au point du capteur au centre de la paroi du récipient qui lui fait face. Cette épaisseur n'étant le plus souvent pas régulière, la mise au point est basée sur la valeur de consigne, c'est-à-dire l'épaisseur que l'on souhaite obtenir. Une telle mise au point peut, par exemple, être obtenue par un déplacement relatif du capteur par rapport au récipient selon une direction parallèle à l'axe passant par la source de lumière et le capteur. Le contrôle du récipient se basant notamment sur le contraste des bulles sur l'image, I'invention prévoit avantageusement de tenir compte de la teinte de verre constituant le récipient. Pour cela, par exemple, une étape préalable consiste à capter des images avec des temps d'exposition différents et choisir celui conduisant au contraste le plus comportant. Ces opérations de mise au point et de réglage du temps d'exposition peuvent par ailleurs être effectuées automatiquement de façon très simple selon les connaissances de l'homme du métier. Le procédé selon l'invention améliore donc les résultats obtenus selon les techniques antérieures et peut être adapté à un grand nombre de récipients en verre, couvrant un large éventail de formes et de couleurs. D'autre part, et de façon totalement inattendue, les inventeurs proposent des variantes de l'invention selon lesquelles la précision peut encore être améliorée, notamment en diminuant le contraste des bulles sur l'image captée. Selon une telle réalisation avantageuse de l'invention, les dimensions et la position de la source lumineuse sont définies pour atténuer le contraste de l'image. Selon cette réalisation, il est ainsi possible d'atténuer fortement les contrastes de surface dus, par exemple, à des irrégularités de surface, des poussières, etc... tout en conservant un contraste suffisant pour les bulles. Selon une autre réalisation, éventuellement combinée à la précédente, la profondeur de champs du capteur est réglée pour éliminer de l'image les objets ou défauts de la paroi du récipient directement face à la source lumineuse, et atténuer les contrastes de surface de la paroi face au capteur. Selon une autre réalisation avantageuse de l'invention, éventuellement combinée à l'une ou aux deux réalisations précédentes, le gain du capteur est choisi faible pour contribuer à une diminution du contraste de l'image capturée. II s'avère en effet que selon une ou plusieurs des réalisations évoquées précédemment, une image saisie avec un contraste diminué améliore la détection et la reconnaissance des bulles, notamment du fait de l'absence d'un grand nombre de défauts de surface sur l'image. De façon préférée encore, L'image du récipient est captée, sous forme d'images partielles, en plusieurs étapes liées au déplacement relatif entre le récipient et le système source lumineuse - capteur, ledit déplacement assurant une visualisation complète du récipient par le capteur. Chaque image partielle captée du récipient est ensuite divisée en zones élémentaires. Cette réalisation préférée de l'invention permet de s'affranchir des variations de teinte du récipient sur l'image, dues notamment aux variations d'épaisseur. Une telle réalisation, notamment combinée à la diminution de contraste précédemment évoquée, permet une reconnaissance aisée des bulles sur une zone élémentaire, de teinte quasi uniforme. Selon une autre réalisation avantageuse de l'invention et dans le souci d'une analyse rapide, les zones élémentaires dont l'histogramme présente au moins deux pics sont sélectionnées avant le traitement par l'algorithme de traitement d'images. L'histogramme d'une zone élémentaire est la représentation de ladite zone sous forme d'un diagramme qui associe à chaque teinte, ou plus exactement chaque niveau de grise d'une image monochrome, le nombre de pixels lui correspondant. Chaque zone élémentaire possède au moins un pic correspondant au fond de l'image, c'est-à-dire notamment l'image obtenue due à l'épaisseur de la paroi du récipient. La présence d'un second pic est notamment caractéristique de la présence d'une bulle.Cette sélection des zones élémentaires, dont l'histogramme présente au moins deux pics, c'est-à-dire des zones élémentaires susceptibles de comporter une bulle, conduit à un gain de temps considérable. En effet, il est connu que, lors de l'utilisation d'un algorithme de traitement d'images, les opérations consistant à lire les pixels, ou images, saisis, sont très coûteuses en temps d'exécution. Or, selon cette réalisation préférée de l'invention, les pixels correspondant aux zones élémentaires dont l'histogramme ne possède qu'un pic, ne seront lus qu'une fois. L'invention ainsi décrite autorise donc une analyse plus précise et plus rapide que les techniques antérieures et plus particulièrement, que l'analyse effectuée par un opérateur. Elle permet notamment de réaliser ce contrôle de récipient aussi souvent que l'on veut et donc à plusieurs reprises dans une même journée ; on aboutit ainsi à un réglage plus précis de l'affinage du verre fondu dans le four avant son utilisation. De plus, les contacts avec le récipient sont très limités, I'invention permet ainsi, contrairement au cas d'un contrôle par un opérateur, d'effectuer ledit contrôle immédiatement après fabrication, c'est-à-dire dès la sortie du moule de fabrication. En effet, dans le cas de l'opérateur, les contrôles se font habituellement après les étapes de recuisson du récipient ; le retard du contrôle par rapport à la période d'affinage du verre dans le four est, dans ce cas, considérable. Selon l'invention, le contrôle du récipient étant réalisé plus rapidement, la régulation du four s'en voit améliorée, les risques de dérive des paramètres du four étant beaucoup plus limités. Par ailleurs, il est usuel que les résultats soient présentés sous forme d'un nombre de bulles de dimension donnée par kilogramme de verre contrôlé. Ce résultat est habituellement donné après calcul du nombre de bulles en rapportant celui-ci à la masse du récipient Pour ce faire, connaissant la masse volumique du verre, on obtient sa masse par le calcul de son volume à partir des dimensions extérieures du récipient et son épaisseur moyenne. Ce calcul reste approximatif car la valeur de l'épaisseur est approximative. Une variante avantageuse de l'invention prévoit une mesure d'épaisseur de la paroi du récipient sur chaque partie de ladite paroi correspondant aux images partielles. II est alors possible d'effectuer un calcul plus juste. Une telle mesure d'épaisseur peut notamment être effectuée par la technique décrite dans la demande de brevet WO 94/22 740. Cette technique présente notamment l'intérêt de ne nécessiter aucun contact avec le récipient L'invention propose également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit. D'autres détails et caractéristiques avantageux de l'invention ressortiront ci-après de la description d'un exemple de réalisation selon l'invention, en référence à la figure qui représente un schéma d'un exemple de dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention, pour le contrôle d'une bouteille. Sur la figure est représenté un schéma simplifié d'un exemple de dispositif. Celui-ci se compose d'un bâti métallique 1 assurant le support et le déplacement de la bouteille 2. Ce déplacement peut être effectué, d'une part selon une direction verticale indiquée par la flèche 3, d'autre part selon une direction horizontale indiquée par la flèche 4, et enfin selon un mouvement de rotation indiqué par la flèche 5. La combinaison de ces trois mouvements permet au capteur, ou caméra, 6 de saisir une image complète de la bouteille 2, celui-ci restant en position fixe. Le déplacement horizontal selon la flèche 4 est notamment utilisé dans le cas d'une bouteille présentant une face plane, dont la longueur nécessite un tel déplacement pour que son image soit totalement captée. La caméra 6 est supporté par un dispositif 7 pouvant être déplacé selon la direction horizontale indiquée par la flèche 8. Ce déplacement permet, selon cette réalisation, d'effectuer la mise au point de la caméra. Positionnée de l'autre côté, se trouve la source lumineuse 9. Les inventeurs ont mis en évidence que l'image obtenue par un éclairage en transmission permet de mieux visualiser les bulles qu'avec un autre type d'éclairage, notamment en réflexion. La source lumineuse est, par exemple, rectangulaire et uniforme. Lors du contrôle d'une bouteille 2, celle-ci est placée sur le bâti 1. Un opérateur saisit simultanément les caractéristiques de la bouteille 2 sur un logiciels qui pilotera ensuite l'ensemble des opérations, et notamment les déplacements, de façon automatique. Les caractéristiques nécessaires de la bouteille 2 sont son diamètre, son épaisseur de consigne, c'est-à-dire l'épaisseur voulue, et les hauteurs entre lesquelles on veut effectuer l'analyse. L'analyse ne doit pas notamment être effectuée sur la partie basse de la bouteille sur laquelle sont présents différents types de marquage qui fausseraient le contrôle. La source lumineuse 9 étant opérationnelle, la caméra 6 règle automatiquement le temps d'exposition en fonction de la teinte de la bouteille, par des prises de vue successives avec des temps d'exposition différents. On effectue ensuite la mise au point de la caméra 6, par exemple, par déplacement de celle-ci selon la direction indiquée par la flèche 8. Celle-ci est effectuée automatiquement au coeur de la paroi faisant face à la caméra 6, I'épaisseur et la position de la bouteille étant connues. Connaissant le diamètre et l'épaisseur de la bouteille 2, la profondeur de champs est ensuite réglée comme expliquée précédemment pour diminuer le contraste de l'image. Par ailleurs, la position et la dimension de la source lumineuse 9 et le gain de la caméra 6 ont été prévues pour diminuer le contraste de l'image. Lors du contrôle, les déplacements de la bouteille 2 et les prises de vue sont commandées par un logiciel. Des essais ont été réalisés avec un tel dispositif. La source de lumière est une source indirecte constituée d'un tube fluorescent alimenté par un ballast haute fréquence (40 Khz). Le tube est placé au fond d'un manchon courbé pour assurer l'éclairage indirect qui est conforté par l'utilisation d'un dépoli en sortie du mancoon. L'éclairement ainsi uniforme sur une fenêtre rectangulaire est stabilisé dans le temps. La caméra utilisée est du type monochrome matricielle avec un objectif focale 50 mm. Les déplacements motorisés et les temps d'exposition sont pilotés par un logiciel sur un ordinateur du type 486 DX4, selon les connaissances de l'homme du métier. Les essais ont été réalisés sur des bouteilles de teintes différentes (vert, blanc, ambre) et de dimensions différentes. Les mesures lors des essais ont été effectuées avec des temps inférieurs à 0,4 /cm2, ce qui conduit à des temps compris entre 30 secondes et 2 minutes, en fonction des dimensions de la bouteille analysée. Par ailleurs, la visualisation des bulles et leur reconnaissance en fonction de leurs diamètres, qui sont effectuées par un algorithme de traitement d'images pouvant être adapté par un homme du métier, sont satisfaisantes. II est en effet possible d'accéder rapidement au nombre et au classement par taille des bulles présentes dans la paroi de la bouteille, notamment sans étape d'extrapolation qui conduit à un résultat imprécis. Lors des essais, ont notamment été détectées des bulles présentant un diamètre de 100 p. L'invention prévoit encore d'autres variantes permettant de l'adapter à tout type de récipient. Tout d'abord, dans le cas d'une bouteille non cylindrique, par exemple pour le contrôle de la partie supérieure d'une bouteille qui est approximativement conique, I'invention prévoit un déplacement progressif de la caméra, c'est-à-dire que la position de la caméra, ou plus précisément la mise au point de la caméra, soit asservie à la hauteur de la zone analysée de la bouteille. Pour le contrôle d'une bouteille sans symétrie de révolution, par exemple une bouteille comportant un renfoncement localisé, la position de la caméra est asservie au déplacement, par exemple, en rotation de la bouteille. L'invention prévoit encore le contrôle de bouteille présentant une marque sans que celle-ci perturbe l'analyse ; à cet effet, elle prévoit, à partir d'un repère, mécanique ou optique, solidaire de la bouteille, d'établir un masque optique de la zone comportant la marque pour ne pas la contrôler. L'invention ainsi décrite permet donc un contrôle de tout type de récipient pour déterminer la présence de bulles et classer ces bulles par taille, de façon précise et rapide. Elle permet ainsi de répéter le contrôle fréquemment et d'optimiser la zone d'affinage du verre dans le four. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de récipient en verre consistant à dénombrer et classer des bulles formées dans la paroi du récipient, caractérisé en ce que l'on capte une image dudit récipient avec un capteur sensible aux ondes lumineuses traversant le récipient, ledit récipient étant placé entre une source lumineuse et le capteur et en ce que l'image captée est analysée par un algorithme de traitement d'images basé sur l'identification d'une bulle par l'intensité lumineuse qui la caractérise. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on crée un mouvement relatif entre le récipient et le système source lumineuse - capteur en rotation et'ou selon une à trois dimensions linéaires. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la mise au point du capteur est réalisée au coeur de la paroi qui lui fait face. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le temps d'exposition est réglé en fonction de la teinte du récipient. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dimensions et la position de la source lumineuse sont définies pour atténuer le contraste de l'image. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la profondeur de champs est réglée pour éliminer de l'image les objets de la paroi du récipient face à la source lumineuse. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gain du capteur est choisi faible et contribue à diminuer le contraste de l'image capturée. 8. Procédé selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'image du récipient est captée sous forme d'images partielles, en plusieurs étapes liées au déplacement relatif entre le récipient et le système source lumineuse - capteur, et en ce que chaque image partielle captée du récipient est divisée en zones élémentaires. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on sélectionne les zones élémentaires dont l'histogramme présente au moins deux pics. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'une mesure d'épaisseur de la paroi du récipient est effectuée sur chaque partie de ladite paroi correspondant aux images partielles. 11. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit selon l'une des revendication 1 à 10, constitué d'une source lumineuse, d'un capteur et d'un support et d'un algorithme de traitement d'images, la position relative du support par rapport au système source lumineuse - capteur étant variable.