Brevet FR2799051A1 — publié le 20010330

Etat de la technique La présente invention concerne un composant ayant au moins un marqueur reconnaissable par un système de traite- ment optique d'image. L'invention concerne également un procédé de re- connaissance d'au moins un marqueur d'un composant ayant au moins un marqueur reconnaissable par le système de traitement d'image optique, et un procédé pour déterminer une position de montage d'au moins un composant dans un système de traite- ment d'image optique avec un composant ou au moins un. Dans le cas des montages très précis de puces électroniques ou de composants dans ou sur des circuits, on utilise des systèmes de traitement d'image appliquant une technique d'éclairage optique, une caméra d'observation et un calculateur d'exploitation pour déterminer une position de montage permettant de commander un système de positionnement avec le composant que l'on veut monter. La reconnaissance d'une position de montage utilise l'arrondi en général non voulu mais lié à la fabrication des arêtes dans la zone de la position de montage de la puce électronique. Ces zones arron- dies apparaissent par un éclairage de champ clair, sous la forme d'une lumière réfléchie coaxiale d'une source lumi- neuse, comme sombre dans la caméra d'observation et consti- tuent ainsi un contraste exploitable par rapport aux zones planes qui apparaissent claires. Les inconvénients sont liés au fait que les ar- rondis sont très peu prononcés, ce qui ne donne pas de con- traste suffisant entre un arrondi et la zone de l'envi- ronnement de l'arrondi. Cela ne permet pas de détecter de ma- nière précise la position de l'arête ou même de ne pas la dé- tecter du tout; de plus, les arrondis peuvent varier du fait des fabrications, de sorte que le contraste varie et le com- posant risque d'être positionné dans des emplacements diffé- rents. Les arrondis provoqués par exemple par des retraits de matrice sont dépendants de l'affûtage des outils de fabrica- tion et changent au cours du temps. Il serait possible d'adapter le système de traitement d'image à la variation continue de l'arrondi. Mais, si l'on utilise plusieurs systè- mes de fabrication, on rencontre des difficultés, car les ar- rondis des composants fabriqués en même temps dans différents systèmes de fabrication sont différents et c'est pourquoi il serait difficile d'adapter de manière appropriée le système5 de traitement d'image. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un composant du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'au moins un mar- queur présente au moins une arête qui est inclinée, arrondie ou aplatie. L'invention concerne également un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le système de traite- ment d'image comprend une source d'éclairage optique, une ca- méra d'observation et un calculateur d'exploitation et pour reconnaître au moins un marqueur, on utilise un éclairage de champ clair ou un éclairage de champ sombre avec éclairage incident coaxial. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention on réalise d'abord par une détermination relative de position, au moins un marqueur sur le composant à l'aide du système de traitement d'image pour définir une position de montage du composant, puis on transmet la position de montage au système de positionnement et enfin au moins la pièce est placée par le système de positionnement dans une position de montage définie sur le composant. Le composant selon l'invention ou le procédé ont l'avantage par rapport à l'état de l'art, d'être indépendants de la technique de fabrication, de la technique d'éclairage ou de la qualité de la matière et de constituer ainsi des marqueurs ou repères beaucoup plus stables à long terme, de sorte que le système de traitement d'image n'a pas à être adapté à des conditions variables mais correspond à une forme définie des arêtes ou de la mise en forme. Le contraste du marqueur par rapport à sa zone d'environnement est tellement bon que les arêtes et ainsi la position de montage d'une pièce dans ou sur le composant se définissent de manière plus précise et sont plus reproductibles. Cela réduit le temps de fabrication en évitant des adaptations longues du système de traitement d'image. Le positionnement plus précis améliore entre autres le fonctionnement de la puce électronique par exemple le comportement reproductible vis-à-vis du courant d'attaque d'une puce de capteur dans un support de capteur d'un dispositif de débitmètre massique d'air. Le coût de la fabrication est également diminué grâce à une meilleure qua- lité. Selon un avantage particulièrement intéressant, une modification géométrique simple ou la forme du composant sans influencer la fonction donne le résultat souhaité. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: une surface inclinée, un arrondi ou une surface à plat d'au moins un marqueur est accentué pour donner un bon contraste dans le système de traitement d'image, au moins un marqueur se trouve en dehors ou dans la zone d'une position de montage d'au moins un composant à monter en position de montage sur le composant, on saisit une position relative d'au moins une arête sur le composant par le système de trai- tement d'image pour qu'à partir de la position d'au moins une arête existante, on puisse définir la position de montage d'au moins un composant à monter, au moins un marqueur est réalisé par une cavité ou un bossage sur l'élément avec une arête, au moins un marqueur présente une surface de section ronde et/ou polygonale au niveau d'une surface supérieure du composant, le composant est un support de capteur avec une cuvette à capteur en forme de cavité pour recevoir pour un élément de mesure d'un dispositif de mesure massique d'air, en particulier la masse de l'air aspiré du moteur à combus- tion interne, au moins un marqueur est formé par une arête à congé ou une cavité le long des arêtes dans la cavité, le composant est en métal, en semi-conducteur, en céramique ou en matière plastique. L'application du ou des marqueurs pendant le pro- cédé de fabrication du composant et une saisie complète du contour de la cavité ou du bossage sont particulièrement avantageuses. De plus, il est avantageux d'installer le mar- queur dans la zone de la position de montage. Dessins: La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de différents exemples de réalisation représentés de manière simplifiée dans les des- sins annexés dans lesquels: - les figures la-lg montrent une vue de dessus et une vue en coupe de différents modes de réalisation de marqueurs pour un composant, - les figures 2a-2f montrent différentes vues d'une cavité sans marqueur et deux possibilités de marqueur sur un com- posant, - la figure 3 montre un exemple d'un support de capteur d'un dispositif de débit massique d'air, - la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la fi- gure 3, - la figure 5 montre deux marqueurs sur un composant à l'extérieur d'une cavité, - la figure 6 montre l'image originale d'une caméra d'observation, - la figure 7 est une vue schématique de l'éclairage de champ clair et d'un champ sombre, - la figure 8 montre l'effet de l'éclairage de champ clair sur un marqueur. Description des exemples de réalisation Les figures la-lg sont des vues de dessus et des vues de côté d'un composant 2 avec des exemples de marqueurs (repères). La figure la est une vue de dessus du composant 2 avec un marqueur 1 ayant au moins une arête 3. Le marqueur 1 a par exemple une section carrée à la hauteur de la surface supérieure 12 du composant 2. La surface de la section en hauteur de la surface supérieure 2 peut par exemple également être triangulaire, rectangulaire ou polygonale. Les figures lb et lc montrent à titre d'exemple deux réalisations différentes du marqueur 1 en coupe selon la ligne A-A de la figure la. Le marqueur 1 est par exemple constitué par un bossage triangulaire 6 sur le composant 2 (figure lb) ou par une cavité triangulaire 7 (figure lc) dans le composant 2. Le bossage 6 ou la cavité 7 présente au moins une surface inclinée 8. Peu importe le côté duquel est prévue la surface inclinée 8. L'alignement différent de la surface inclinée 8 est également représenté aux figures lb, lc. L'arête 3 des figures lb, lc est par exemple perpendiculaire à la surface 12. Le bossage 6 peut également être par exemple conique. Un autre exemple de forme de marqueur 1 du composant 2 est donné par la figure ld. La figure ld est une vue de dessus du composant 2 avec un marqueur 1 ayant au moins une arête 3. Le marqueur 1 a par exemple une surface de section semi-circulaire à la hauteur de la surface 12 du composant 2. La surface de la section à la hauteur de la surface supérieure 12 peut par exemple être également en forme de demi-ellipse. Le marqueur 1 est réalisé à titre d'exemple comme bossage 6 comme le mon- tre la vue en coupe selon la ligne B-B de la figure ld donnée à la figure le. Le marqueur peut également être réalisé sous la forme d'une cavité 7. Le marqueur est constitué alors par un bossage 13. La courbure du bossage 13 peut être convexe ou concave. L'arête 3 de la figure le est par exemple perpendi- culaire à la surface 12. La figure if montre un autre exemple de forme de marqueur 1 pour le composant 2. La figure if est une vue de dessus du composant 2 avec le marqueur. Le marqueur 1 a par exemple une surface de section ronde à la hauteur de la surface supérieure 12. La surface de la section au i'veau de la surface supérieure 12 peut également être de formite par exemple elliptique. Le mar- queur 1 est par exemple réalisé comme une cavité 7 de section tronconique comme le montre la figure lg par une coupe le long de la ligne C-C à la figure lf. La cavité 7 peut également avoir une section se- mi-circulaire ou semi-elliptique. La figure 2 montre à titre d'exemple comment une cavité rectangulaire 15 peut recevoir des marqueurs 1. La fi- gure 2a est une vue de dessus d'un composant 2 ayant une ca- vité 15 de forme rectangulaire au niveau de la surface supé- rieure 12. La cavité a un fond rectangulaire 16 et limitée par des arêtes 3. La cavité 15 et le fond 16 peuvent égale- ment avoir une autre géométrie polygonale et/ou ronde.5 La figure 2b montre une coupe suivant la ligne a- a de la figure 2a sans marqueur 1 réalisée directement. L'arête 3 est perpendiculaire à la surface 12 et/ou le fond 16. A la figure 2c, le composant 2 est réalisé pour former un marqueur 1 résultant de la finition de l'arête 3 sur ou dans la cavité du composant 2 selon la figure 2a ou encore fabri- qué directement. Des développements possibles de ce marqueur 1 sont donnés aux figures 2d, 2e représentant une coupe selon la ligne b-b de la figure 2c. La figure 2d montre une arête 3 inclinée comme celle de la figure 2b à la hauteur de la surface supérieure 12 au moyen de la surface inclinée 8 par rapport à la cavité pour que la section de la cavité 15 soit plus grande au niveau de la surface supérieure 12 qu'au niveau du fond 16. A la place de la surface inclinée 8, on pourrait également pré- voir n'importe quel arrondi 13. La surface inclinée 8 ou l'arrondi 13 peuvent aller du niveau de la surface supérieure 12 jusqu'au niveau du fond 16. Mais cela n'est pas nécessaire comme le montre également la figure 2d. Le marqueur 1 peut également être réalisé pour former une cavité 7 dans le fond 16 de la cavité 15 comme le montre la figure 2e. Par comparaison avec la figure lc ou la figure lg, le fond 16 constitue la surface supérieure 12 à partir de laquelle on réalise une cavité 7. A la place de la cavité 7, on peut également réaliser un bossage 6 au niveau de l'arête 3 (figure 2b). La cavité 7 ou un bossage 6 éven- tuellement existant peuvent être réalisés comme cela a déjà été décrit à la figure 1. En particulier, l'alignement de la surface inclinée 8 de la cavité 7 ne joue aucun rôle. La surface inclinée 8 des arêtes inclinées 3 (fi- gure 2b) de la cavité rectangulaire 15 de la figure 2d défi- nit la position et la taille de la cavité, ce qui permet de déterminer une position de montage pour une puce électronique ou un composant. Pour déterminer la position de montage, il n'est pas nécessaire de saisir l'ensemble du contour du fond 16 de la cavité 15 ou la section de la cavité 15 au niveau de la surface supérieure 12. Il suffit de déterminer une posi- tion de deux marqueurs non opposés. Il s'agit par exemple des marqueurs 17, 18 représentés à la figure 2f. Les marqueurs 17, 18 forment une partie du marqueur 1 des figures 2d, 2e. Le marqueur 1 de la figure 2c est indiqué en traits interrom- pus. La réalisation des marqueurs 17, 18 dépend des modes de réalisation des figures 1, 2d, 2e. Les marqueurs 17, 18 ne se touchent pas nécessai- rement, car le point d'intersection de ces deux arêtes peut se calculer, si la forme de la cavité 15 (par exemple un rec- tangle) est connue. Comme la taille de la cavité connue, on peut également calculer d'autres sommets de la cavité 15, ce qui permet de positionner de manière précise le composant dans la cavité 15. Pour chaque autre forme géométrique et dimension ou position de montage d'une puce électronique ou autres com- posants dans une cavité 15 qui existent par exemple et qui sont connus du système de traitement d'image, il faut déter- miner au préalable le nombre et la nature des marqueurs 1 qui sont nécessaires pour définir la position et la taille de la cavité 15. Au moins un marqueur 1 peut être réalisé par une cavité supplémentaire 7 ou un bossage 6 ou comme congé d'au moins une arête 3 du composant 2 pendant une fabrication d'un composant 2 ou au moins pendant une étape supplémentaire. La figure 3 montre un support de capteur 20 comme exemple d'un composant qui fait partie d'un dispositif pour mesurer la masse d'un fluide notamment la masse de l'air as- piré par un moteur à combustion interne. La construction du support de capteur 20 et du dispositif de mesure massique de l'air est décrite dans les documents DE 44 26 102 C2 ou35 US 5 693 879. Le support de capteur 20 comporte un élément de tôle 22 relié à un support de base 21; cet élément de tôle est muni d'un entourage de matière plastique 23. Le support de capteur 20 a une arête amont 24. Le support de capteur 20 est muni d'une cavité 27 avec un fond 28. Le fond 28 de la cavité est divisé par un canal 35 en une surface d'appui 36 et une surface de base de capteur 28. La surface d'appui 36 possède quatre arêtes 42a-d; une arête 42d constitue une arête pour le canal 35. De même la surface 38 du fond du cap- teur possède quatre arêtes 43a-d; une arête 43b constitue une arête pour le canal 35. Dans la cavité 27 du capteur, on a monté un composant ou un élément de mesure 46 représenté ici en traits interrompus; ce composant est balayé par le fluide. La procédure au montage sera décrite ultérieurement. La cavité 27 du capteur est munie de deux découpes 47, 47' parallèles au bord d'attaque amont 24 et formant les arêtes de la cavité 27 du capteur. Les découpes 47, 47' ont une rampe 8 qui existe déjà et ne sera plus considérée dans cette construction comme le marqueur 1. Au niveau des arêtes 42a-c, 43a, c, d de la sur- face d'appui 36 et de la surface de base du capteur 38, en commençant par exemple creuser comme cela est représenté à la figure 2e, on réalise une rampe 8 qui constitue alors un mar- queur 1. Le marqueur 1 peut être constitué par une surface inclinée de l'arrête 42d, 43b du canal 35 au niveau du fond 27 de la cavité du capteur ou au niveau du fond du canal 35. On peut par exemple utiliser la rampe existant 8 des cavités 47, 47' comme marqueur 1. La figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3. Elle montre l'élément de tôle 22 entouré par l'élément en matière plastique 23. Le marqueur 1 est par exemple prévu dans une cavité 7 sous la forme d'une rampe 8 dans la surface du fond du capteur 38. Ce marqueur 1 peut être réalisé comme cela a été décrit dans la partie de des- cription à la figure 2e. Les marqueurs 1 sont réalisés direc- tement par un outil de mise en forme approprié pendant la mise en forme de l'élément en matière plastique 23 du support de capteur 20. Le montage de l'élément de mesure 46 dans la cavité du capteur est de ce fait plus précis. La figure 5 montre un composant 2 avec une cavité rectangulaire 15 dans laquelle on veut placer une puce élec- tronique ou un composant représenté ici comme élément de me- sure 46 qui doit être positionné au milieu de manière très précise. Sur le composant 2, en dehors de la position de mon- tage de l'élément de mesure 46 et de la cavité 15, il y a deux marqueurs 1, 1' (voir figures la-lg). Le nombre de mar- queurs 1, 1' entre eux ne correspondent pas nécessairement à la longueur d'une arête 51 ou à celle de l'arête de la cavité 15 à l'opposé de l'arête 51. La liaison directe des marqueurs 1, 1' forme une droite virtuelle 52. La droite virtuelle 52 est à une distance prédéterminée 56 de l'arête 51 ou de l'arête opposée à l'arête 51 dans la cavité 15, car l'arête 51 ou l'arête opposée et la ligne 52 sont parallèles. Mais il n'est pas nécessaire que la ligne 52 et que l'arête 51 ou l'arête opposée soient parallèles. Il suffit seulement d'une position de la ligne 52 et de l'arête 51 ou de l'arête oppo- sée, qui soit connue. Il existe un système de coordonnées 57 ayant un point nul, déterminé par rapport au composant 2. Si l'on connaît la distance des marqueurs 1, 1' l'un par rapport à l'autre, la position des marqueurs 1, 1' dans le système de coordonnées 57, la distance 56 ou la position de la ligne 52 et de l'arête 51 ou de l'arête opposée, ainsi qu'une géomé- trie de la cavité 15, on peut monter l'élément de mesure 46 et procéder à son installation. Il est ainsi possible de réaliser des marqueurs 1, 1' sur un composant 2 et qui ne se trouvent pas à l'extérieur de la position de montage. Comme certaines infor- mations d'une cavité telles que la forme (par exemple rectan- gulaire) et les dimensions sont connues, par un choix approprié d'au moins un marqueur 1 sur le fond 2 et de la po- sition relative du marqueur par rapport à la cavité 15, on peut définir la position de montage. Mais il est également nécessaire que le composant à monter soit placé dans une ca- vité 15 ou sur un bossage. La position de montage peut n'être qu'une partie d'une surface plane du composant 2. La figure 6 représente l'image d'une caméra d'un système de prise de vues. Cette image de caméra est traitée par un calculateur d'exploitation 81 (figure 7), puis selon un algorithme déterminé pour former une image à l'échelle. Les arêtes arrondies forment un passage optimum dans la sai- sie d'image donnant un contraste idéal. C'est ainsi que l'on peut définir de manière précise un cintrage 63 et une arête 64. Le cintrage 63 et l'arête 64 sont indiqués par un trait interrompu. Une surface du composant 2, lisse, brillante, fait qu'il n'y aura pas de perturbation dans l'image à l'échelle. La figure 7 montre schématiquement une installa- tion de mesure d'un éclairage par un champ clair. Le compo- sant 2 est éclairé par une source lumineuse 70 avec une lumière coaxiale 71. La caméra 72 reçoit l'image réfléchie 75 venant du composant 2. La caméra 72 et la source d'éclairage 70 font entre elles un angle ax. La lumière dispersée 76 par le composant 2 n'est pas reçue par la caméra 72. Les surfaces réfléchissantes apparaissent comme claires, car elles sont perçues par la caméra 72 alors que les surfaces de dispersion apparaissent comme sombres, puisque non reçues par la caméra 72. Le principe de l'éclairage par un champ sombre est analogue. La source d'éclairage 70 éclaire un composant 2 avec de la lumière coaxiale. La caméra 72 est représentée dans ce cas en position en traits interrompus, car cette po- sition est différente de celle du composant 2 et reçoit toute la lumière dispersée 76, de sorte que les surfaces dispersées et les surfaces réfléchissantes apparaissent comme sombres. La caméra 72 est reliée à un calculateur d'exploitation 81 qui exploite les données de la caméra 72 et transmet les pa- ramètres nécessaires à la détermination de la position de montage vers un système de positionnement 82. La figure 8 montre schématiquement le fonctionne- ment de l'éclairage par un champ clair sur une arête de forme idéale, verticale 3 (figure 8a) et sur une arête inclinée 3. L'angle x entre la source d'éclairage 70 et la caméra 72 est égal à zéro ou voisin de zéro. L'arête 3 idéalement verticale selon la figure 8a réfléchit chacun des quatre rayons 87 indiqués schématique- ment, de sorte que l'image de la caméra selon la figure 8b, c'est-à-dire la vue de dessus donnée à la figure 8a repré- sente une surface blanche. A la figure 8c, l'arête 3 est par exemple incli- née, si bien que deux des faisceaux 87 ne sont pas réfléchis vers la caméra 72. Cela est vrai pour tous les faisceaux ar- rivant au niveau du marqueur 1 dans sa surface inclinée 8. L'image de caméra (figure 8d) donne une bande de largeur 88 correspondant à la projection verticale du marqueur 1 à la figure 8c. Le montage d'une puce électronique ou d'un compo- sant dans un autre composant 2 se fera comme cela a déjà été indiqué à propos des figures 3 et 5. Après la saisie optique à la détermination de la position de montage de la puce électronique ou du composant par le calculateur d'exploitation 81, cette information est transmise au système de positionnement 82; pour positionner le composant tel que l'élément de mesure 46, le système ef- fectue à l'aide du système de pince 84 la prise et le dépla- cement pour que le composant, après son déplacement dans un plan parallèle à la position de montage, puis par un déplace- ment perpendiculaire au plan de montage, puisse être mis en position prédéfinie de montage. On peut avoir un montage en- core plus précis si par l'installation de la source d'éclairage et de la caméra, on définit une nouvelle fois la position de montage après pondération du système de prise dans le plan et éventuelle correction erreur/tolérance du système de préhension par la système de positionnement 82 à l'aide d'un mouvement de correction qui en assure la compen- sation. Par un déplacement perpendiculaire à la position de montage, on peut alors placer le composant dans sa position de montage. R E V E N D I C A T I ON S ) Composant ayant au moins un marqueur reconnaissable par un système de traitement optique d'image, caractérisé en ce qu' au moins un marqueur (1) présente au moins une arête (3) qui est inclinée (8), arrondie (13) ou aplatie. 2 ) Composant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' une surface inclinée (8), un arrondi (13) ou une surface à plat d'au moins un marqueur (1) est accentué pour donner un bon contraste dans le système de traitement d'image. 3 ) Composant selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' au moins un marqueur (1) se trouve en dehors ou dans la zone d'une position de montage d'au moins un composant à monter en position de montage sur le composant (2). 4 ) Composant selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' on saisit une position relative d'au moins une arête (3) sur le composant (2) par le système de traitement d'image pour qu'à partir de la position d'au moins une arête existante (3), on puisse définir la position de montage d'au moins un composant à monter. ) Composant selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' au moins un marqueur (1) est réalisé par une cavité (7) ou un bossage (6) sur l'élément (2) avec une arête (3). 6 ) Composant selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' au moins un marqueur (1) présente une surface de section ronde et/ou polygonale au niveau d'une surface supérieure (12) du composant (2). 7 ) Composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le composant (2) est un support de capteur (20) avec une cu- vette à capteur (27) en forme de cavité (15) pour recevoir un élément de mesure (46) d'un dispositif de mesure massique d'air, en particulier la masse de l'air aspiré du moteur à combustion interne. 8 ) Composant selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' au moins un marqueur (1) est formé par une arête à congé ou une cavité (7) le long des arêtes (42, 43) dans la cavité (27). 9 ) Composant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant (2) est en métal, en semi-conducteur, en cérami- que ou en matière plastique. ) Procédé de reconnaissance d'au moins un marqueur d'un composant ayant au moins un marqueur reconnaissable par le système de traitement d'image optique, selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le système de traitement d'image comprend une source d'éclairage optique (70), une caméra d'observation (72) et un calculateur d'exploitation (81) et pour reconnaître au moins un marqueur, on utilise un éclairage de champ clair ou un éclairage de champ sombre avec éclairage incident (71) coaxial. 11 ) Procédé pour déterminer une position de montage d'au moins un composant dans un système de traitement d'image op- tique avec un composant ou au moins un composant et d'un mar- queur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on réalise d'abord par une détermination relative de posi- tion, au moins un marqueur (1) sur le composant (2) à l'aide du système de traitement d'image pour définir une position de montage du composant (46), puis on transmet la position de montage au système de positionnement (82) et enfin au moins la pièce (46) est placée par le système de positionnement (82) dans une position de montage définie sur le composant (2)