Brevet FR2802643A1 — publié le 20010622

Z La présente invention concerne un procédé de contrôle de la qualité d'un article, notamment en verre. Elle s'applique en particulier au contrôle de récipients en verre tels que des bouteilles. On connaît déjà dans l'état de la technique un procédé de contrôle de la qualité d'un article susceptible de présenter au moins une particularité, notamment un défaut, visible de l'extérieur de l'article, parmi des particularités de types différents TI,..., Ti,..., Tn, dans lequel: - on réalise l'acquisition d'une image numérique de l'article, - on traite cette image de façon à y extraire une région (R1, R2) correspondant à la particularité visible, - on calcule un paramètre de référence PR caractérisant la région, - on compare ce paramètre PR de référence à un paramètre-seuil, - on décide en fonction du résultat de cette comparaison si la qualité de l'article est suffisante ou insuffisante. Habituellement, une bouteille en verre, fabriquée par un procédé de moulage classique, est susceptible de présenter certaines particularités visibles de l'extérieur de cette bouteille, correspondant à des défauts ou non. Les types de particularité les plus courants sont précisés ci- dessous. (a) Type de particularité ne correspondant pas à un défaut: marque du plan de joint du moule de formage de la bouteille, appelé couramment " joint de moule ". (b) Types de particularité correspondant à des défauts critiques: - " ailette " formée par une saillie externe à la bouteille, dans le prolongement du joint de moule. - " balançoire " formée par un fil de verre interne à la bouteille s'étendant entre deux points de la surface interne de cette bouteille. (c) Types de particularité correspondant à des défauts majeurs. - " bouillon " formé par une bulle d'air dans la paroi de la bouteille: " inclusion " correspondant par exemple à des fragments de plomb, de matériaux réfractaires ou à des corps étrangers pris dans la masse de la bouteille. (d) Type de particularité correspondant à un défaut mineur: - " pli " de la surface externe de la bouteille. Ces différents types de particularité sont illustrés sur les figures annexées qui seront décrites par la suite. Seuls les types de particularité des paragraphes (b), (c) et (d) cidessus constituent des défauts susceptibles de nuire à la qualité d'une bouteille. Le procédé de contrôle de qualité du type précité permet de détecter ces défauts par vision artificielle, sans contact avec la bouteille contrôlée. A chaque défaut correspond une région de l'image traitée. On notera qu'on appelle " région " d'une image numérique un ensemble de pixels connexes possédant une propriété commune que ne possèdent pas les ensembles voisins. Une région est donc entourée d'un contour fermé. Une région est reconnue comme telle à partir uniquement de propriétés de l'image: niveau de gris, etc... Pour plus d'informations concernant le traitement d'image en général on pourra se référer par exemple aux " Techniques de l'Ingénieur ", 1996, volume " Informatique H3 ", pages H3 608-2 et suivantes. Le paramètre de référence associé à une région de l'image traitée est généralement le nombre de pixels de cette région qui caractérise la taille de la région. Le paramètre-seuil correspond donc à une taille critique de la région, c'est-à-dire à un nombre de pixels en-dessous duquel le défaut est considéré acceptable et au-dessus duquel le défaut est considéré inacceptable. Lorsque le défaut est inacceptable, la bouteille défectueuse est généralement extraite de la ligne de production puis recyclée par retour en début de filière de fabrication dans une cuve amont de verre fondu. Le nombre de pixels d'une région ne permet pas de déduire le type du défaut correspondant à cette région. Or selon que le défaut est d'un type ou d'un autre la taille critique de la région de l'image correspondant à ce défaut peut varier. Ainsi, un pli (défaut mineur) auquel, après traitement d'image, correspond une région de taille importante, peut être acceptable, alors qu'une balançoire (défaut critique) à laquelle, après traitement d'image, correspond une région de taille réduite, et généralement inacceptable. De façon classique, les procédés de contrôle du type précité détectent les bouteilles défectueuses à partir d'un paramètre-seuil commun à tous les types de défaut. De ce fait, ces procédés classiques sont généralement soit trop sévères, soit pas assez sévères à l'égard de certains types de défaut. L'invention a pour but de proposer un procédé de contrôle de la qualité d'un article notamment en verre, permettant une discrimination précise des articles défectueux en fonction de la gravité des défauts. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de contrôle de la qualité d'un article, du type précité, caractérisé en ce que la valeur du paramètre-seuil dépend du type de la particularité visible, et en ce que, préalablement à la comparaison du paramètre de référence PR avec le paramètre-seuil, on identifie le type de la particularité visible parmi les différents types Ti en calculant au moins un paramètre discriminant Pl,...,Pj,..., Pn caractérisant la région. Suivant d'autres caractéristiques de ce procédé: - pour identifier le type de la particularité visible parmi les types Ti de particularité, a) on associe à chaque paramètre discriminant Pj, un paramètre discriminant flou PjF, et pour chaque type Ti de particularité, une distribution de possibilité Dij sur l'ensemble des valeurs possibles du paramètre discriminant Pj, cette distribution exprimant le degré avec lequel il est possible qu'un type Ti de particularité - soit identifié au vu du paramètre discriminant Pj, b) on évalue la compatibilité du paramètre flou PjF avec la distribution de possibilité Dij pour déduire la possibilité Aij d'avoir identifié le type Ti de particularité au vu du paramètre discriminant Pj; - on calcule au moins deux paramètres discriminants distincts Pj, Pk et pour chaque type Ti de particularité, on calcule les deux possibilités correspondantes Aij, Aik d'avoir identifié le type Ti de particularité au vu des deux paramètres discriminants Pj, Pk et on détermine la possibilité minimale min(Aij, Aik) d'avoir identifié le type Ti de particularité, et on compare entre elle les possibilités minimales min(Aij, Aik) de chaque type Ti de particularité pour décider lequel des types Ti de particularité correspond à la particularité visible; - on considère que le type de la particularité visible est le type Ti de particularité ayant la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée; - on considère que le type de la particularité visible est le type Ti de particularité ayant la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée, à condition que cette possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée soit supérieure à un seuil prédéterminé; - on considère que le type de la particularité visible est le type Ti de particularité ayant la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée, à condition que la différence entre la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée et la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus faible soit supérieure à un seuil prédéterminé; - en cas de décision d'insuffisance de qualité de l'article, celui-ci est acheminé vers une filière de recyclage ou de rejet qui dépend du type Ti de particularité identifié; - chaque paramètre discriminant d'une région est choisi parmi des paramètres caractérisant l'allongement de la région, l'orientation de cette région par rapport à une direction de référence, la forme de la région par rapport à une forme de référence, telle qu'un rectangle englobant cette région ou l'aspect ajouré de la région; - l'article est en verre et constitue par exemple un récipient; le procédé est mis en oeuvre par un programme d'ordinateur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels: - les figures 1 à 6 sont des vues de bouteilles en verre présentant des particularités visibles de l'extérieur de celles-ci, la qualité de ces bouteilles pouvant être contrôlée par un procédé selon l'invention; - les figures 7 et 8 sont des vues schématiques de régions d'images traitées correspondant à des particularités telles qu'illustrées sur les figures 1 à 6; - les figures 9 à 29 sont des schémas illustrant des outils mathématiques de logique floue mis en oeuvre pour identifier le type d'une particularité telle qu'illustrée sur les figures 1 à 6; - les figures 30 et 31 sont des tableaux regroupant des résultats obtenus par les outils de logique floue illustrés sur les figures 9 à 29. On a représenté sur les figures 1 à 6 des bouteilles présentant des particularités visibles de l'extérieur de celles-ci. La figure 1 illustre une bouteille sur laquelle est visible un joint de moule Tl. La figure 2 illustre une bouteille sur laquelle est visible une ailette T2. La figure 3 illustre une bouteille sur laquelle sont visibles des balançoires T3, une première balançoire s'étendant dans la région du col de la bouteille et la seconde balançoire s'étendant dans la région du culot de cette bouteille. La figure 4 illustre une bouteille présentant des bouillons T4. La figure 5 illustre une bouteille présentant des inclusions T5. La figure 6 illustre une bouteille présentant des plis T6. Le joint de moule T1 illustré sur la figure 1 ne correspond pas à un défaut. Les particularités T2 à T6 illustrées sur les figures 2 à 6 correspondent à des défauts qui, selon leur gravité, sont susceptibles d'être incompatibles avec la qualité requise pour les bouteilles. Les figures 1 à 6 illustrent donc chacune un type différent de particularité. Bien entendu, une bouteille en verre peut présenter d'autres particularités visibles de l'extérieur de celle-ci que celles illustrées à titre d'exemple sur les figures 1 à 6. Le procédé selon l'invention permet de contrôler la qualité d'un article, tel qu'une bouteille en verre, susceptible de présenter au moins une particularité, notamment un défaut, visible de l'extérieur de l'article parmi des particularités de types différents T1 T,..., Ti,, Tn (i est un entier naturel 2 1), tels que les types de particularité illustrés sur les figures 1 à 6. Selon ce procédé, on réalise l'acquisition d'une image numérique de la bouteille, de préférence à haute résolution, puis on traite cette image de façon à y extraire, en cas de présence d'un particularité visible, une région correspondant à cette particularité visible. L'image numérique est traitée de façon connue en soi, notamment par filtrage et segmentation de cette image, de façon à extraire toute région correspondant à une particularité visible. Sur les figures 7 et 8, on a représenté schématiquement deux régions Rl et R2 correspondant à deux particularités visibles, obtenues après traitement d'image. Après extraction d'au moins une région, on identifie le type de la particularité visible (correspondant à la région extraite de l'image) parmi les différents types Ti en calculant au moins un paramètre discriminant Pl,..., Pj,..., Pn (j est un entier naturel 2 1) caractérisant la région. Ensuite, on calcule un paramètre de référence PR caractéristique de la région. Ce paramètre de référence est de préférence le nombre de pixels de la région. Puis, on compare le paramètre de référence PR à un paramètre-seuil dont la valeur dépend du type de la particularité visible. Le paramètre-seuil est un nombre-seuil de pixels de la région considérée au-delà duquel cette région correspond à un défaut incompatible avec la qualité requise de la bouteille. Bien entendu, le paramètre-seuil aura une valeur différente selon que le type de particularité identifié est une ailette, une balançoire, un bouillon, une inclusion, un pli, etc... Enfin, on décide, en fonction du résultat de la comparaison entre le paramètre de référence PR et le paramètre-seuil, si la particularité identifiée est incompatible avec la qualité requise de la bouteille. Bien entendu, si le type de particularité identifié est un joint de moule, la bouteille est considérée sans défaut. Lorsque la qualité de la bouteille est considérée insuffisante car présentant une particularité correspondant à un défaut grave incompatible avec la qualité de cette bouteille, la bouteille est recyclée ou rejetée selon le type du défaut identifié. Ainsi, si le type de défaut est par exemple une ailette, une balançoire, un bouillon ou un pli, la bouteille sera recyclée par retour en début de filière de fabrication, en particulier dans une cuve amont de verre fondu. Par contre, si le type de défaut est une inclusion, c'est-àdire un corps étranger pris accidentellement dans la masse de la bouteille, celle-ci n'est pas recyclée dans la même filière de fabrication de façon à ne pas polluer la cuve de verre fondu en amont de la filière. Par ailleurs, après avoir identifié le type de la particularité visible, si cette particularité est un défaut, on peut agir en retour sur la filière de fabrication des bouteilles, notamment sur le réglage du moule de fabrication de cette bouteille de façon à corriger le défaut. On indiquera ci-dessous un procédé pour identifier le type de la particularité visible parmi les types Ti de particularité en utilisant la logique floue. En ce qui concerne les principes généraux de la logique floue, on pourra se référer utilement à l'ouvrage de la collection " Que sais-je ? ", "La Logique Floue " de Bernadette BOUCHON-MEUNIER, Presses Universitaires de France, deuxième édition corrigée, avril 1994. Tout d'abord on donnera des exemples de paramètres discriminants susceptibles de caractériser une région d'image. Sur la figure 7, on a déterminé, par des calculs classiques, le rectangle RT englobant la région Ri. La plus grande dimension de ce rectangle L1 est parallèle à la direction principale de la région Ri qui est déterminée par un calcul classique de vecteurs propres (Vl, V2) associés à la région Ri. La région Ri est délimitée, dans l'exemple illustré, par des contours interne CI et externe CE. L2 étant la plus petite dimension du rectangle englobant RT, on peut définir un paramètre discriminant Pl par le rapport L2/L1. Ce rapport P1 caractérise l'allongement de la région Ri. Plus cette région Ri est allongée, plus le rapport Pl tend vers 0. Un autre paramètre discriminant P2 peut être défini par l'angle a entre une direction verticale de référence V et le vecteur propre VI parallèle à la direction principale de la région Ri. Ce paramètre discriminant P2 caractérise l'orientation générale de la région Ri. Un autre paramètre discriminant P3 peut être défini par le rapport: nombre de pixels de la région R1/nombre de pixels du rectangle englobant RT. Ce rapport P3 caractérise la capacité de la région Ri à remplir le rectangle englobant RT. Plus le rapport P3 tend vers 1, plus la région Ri a une forme rectangulaire et moins cette région Ri présente de trous. Un autre paramètre discriminant P4 peut être défini par le rapport:nombre de pixels du contour CI de la région R1/nombre de pixels du contour CE de la région R1. Ce rapport P4 permet d'apprécier l'aspect ajouré de la région Ri. Plus P4 tend vers 1, plus la région Ri est ajourée. Plus P4 tend vers 0 plus la région R1 est pleine. Un autre paramètre discriminant P5, particulièrement adapté à une région correspondant à un pli telle que la région R2 représentée sur la figure 8, peut être défini par le rapport: nombre de pixels du contour CE/ nombre de pixels de la région R2. Plus Ps tend vers 1, plus on caractérise un pli. Plus P5 tend vers 0, plus on caractérise une inclusion. On identifie le type de la particularité visible parmi les types Ti de particularité de la façon suivante. Tout d'abord, on associe à chaque paramètre discriminant Pj: - un paramètre discriminant flou PjF traduisant une connaissance imprécise de Pj (" environ Pj "), et - pour chaque type Ti de particularité, une distribution de possibilités Dij sur l'ensemble des valeurs possibles du paramètre discriminant Pj, cette distribution exprimant le degré avec lequel il est possible qu'un type Ti de particularité soit identifié au vu du paramètre discriminant Pj. Le paramètre discriminant flou PjF est défini de façon classique par une fonction de forme triangulaire telle qu'évoquée dans l'ouvrage précité " La Logique Floue ", chapitre II, paragraphe II, point 3. La distribution de possibilité Dij est une fonction définie de façon classique comme indiqué dans l'ouvrage précité " La Logique Floue ", chapitre III, paragraphe I, point 2. Les figures 9 à 29 concernent un exemple dans lequel on a considéré trois paramètres discriminants P1 à P3, qui ne sont pas nécessairement les paramètres discriminants évoqués à titre d'exemple précédemment et portant le même indice. Par ailleurs, l'exemple des figures 9 à 29 prend en compte uniquement trois types Ti de défaut. Sur les figures 9, 16 et 23, on a illustré des paramètres discriminants flous P1F à P3F associés aux paramètres discriminants P1 à P3. Ces figures 9, 16 et 23 traduisent que le paramètre discriminant Pj est connu imprécisément. Le paramètre discriminant flou PjF traduit la notion de " environ Pj ". Sur les figures 10 à 12, 17 à 19 et 24 à 26, on a représenté trois distributions de possibilité Dij correspondant aux trois types Ti de défaut et associées respectivement à chacun des paramètres discriminants Pi(Dij = 1: il est certain que la particularité soit de type Ti au vu du paramètre Pj; Dij = 0: il est impossible que la particularité soit de type Ti au vu du paramètre Pj). Après avoir établi les paramètres discriminants flous PjF et les distributions de possibilité Dij, on évalue la compatibilité de chaque paramètre flou PjF avec chaque distribution de possibilité Dij pour déduire la possibilité Aij d'avoir identifié le type Ti de particularité au vu du paramètre discriminant Pj. Les définitions de " compatibilité d'un paramètre flou avec une distribution de possibilité " et de " possibilité " sont classiques et rappelées par exemple dans l'ouvrage précité, " La Logique Floue ", chapitre III, paragraphe IV. Les figures 13 à 15, 20 à 22 et 27 à 29 illustrent la compatibilité des paramètres flous P1F à P3F avec les distributions de possibilité Dij illustrées sur les figures à 12, 17 à 19 et 24 à 26. Les possibilités Aij, correspondant aux exemples illustrés sur les figures, sont indiquées sur les figures 13 à 15, 20 à 22 et 27 à 29. Généralement on calcule au moins deux paramètres discriminants distincts Pj, Pk- Dans ce qui suit, on précisera comment déterminer le type de la particularité visible parmi les types Ti de particularité en considérant uniquement deux paramètres discriminants distincts Pj, Pk, le procédé s'extrapolant à un plus grand nombre de paramètres discriminants sans difficulté. Pour chaque type Ti de particularité, on calcule les deux possibilités correspondantes Aij, Aik d'avoir identifié le type Ti de particularité au vu des deux paramètres discriminants Pj, Pk, et on détermine la possibilité minimale min(Aij, Aik) d'avoir identifié le type Ti de particularité. Ensuite, on compare entre elles les possibilités minimales min(Aij, Aik) de chaque type Ti de particularité pour décider lequel des types Ti de particularité correspond à la particularité visible. Sur la figure 30, on a regroupé dans un tableau les possibilités Aij d'avoir identifié un type Ti de particularité au vu du paramètre discriminant Pj dans le cas de l'exemple des figures 9 à 29. Sur la figure 31, on a représenté le tableau regroupant, pour chaque type Ti de particularité la possibilité minimale parmi les valeurs de possibilité apparaissant dans le tableau de la figure 30. Le tableau de la figure 31 se lit donc de la façon suivante: il y a 15% de possibilités que la particularité visible soit de type T1, 60% de possibilités que la particularité visible soit de type T2 et il est impossible que la particularité visible soit de type T3. Pour déduire le type de la particularité visible, on peut décider que le type de cette particularité est le type Ti ayant la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée. Dans le cas de la figure 31, le type identifié est alors le type T2. En variante, on peut considérer que le type de la particularité visible est le type Ti de particularité ayant la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée, à condition que cette possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée soit supérieure à un seuil prédéterminé. Ceci peut conduire à ce qu'aucun type Ti de particularité soit reconnu. Dans ce cas, on prévoira d'éliminer ou de conserver la bouteille contrôlée en conséquence. Suivant une autre variante, on peut considérer que le type de la particularité visible est le type Ti de particularité ayant la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée, à condition que la différence entre la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée est la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus faible soit supérieure à un seuil prédétermine. Ceci peut également conduire à ce qu'aucun type Ti de particularité soit reconnu. Une fois le type Ti de la particularité identifié, on compare le paramètre de référence PR (nombre de pixels de la région) au paramètre-seuil associé au type Ti. En fonction du résultat de cette comparaison, on peut décider si la qualité de la bouteille est suffisante ou insuffisante. De préférence, le procédé selon l'invention est mis en oeuvre par au moins un programme d'ordinateur. Parmi les avantages de l'invention, on notera que celle-ci permet de contrôler la qualité d'articles, notamment en verre, en discriminant de façon précise les bouteilles défectueuses en fonction du type de défaut et de la gravité de ce défaut. Le procédé de contrôle selon l'invention permet de réguler la filière de fabrication de bouteilles en verre en fonction du type de défaut identifié, notamment en agissant sur le réglage des moyens de moulage des bouteilles. Bien entendu, le procédé de contrôle selon l'invention peut s'appliquer à des articles en verre autres que des bouteilles, en particulier des récipients divers. De plus, ce procédé peut s'appliquer à des articles fabriqués dans d'autres matériaux que le verre. Enfin, on notera que l'identification du type de la particularité visible parmi les différents types Ti peut être réalisée en traitant les paramètres discriminants Pj caractérisant la région avec d'autres outils mathématiques que ceux proposés par la théorie de la logique floue. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de la qualité d'un article susceptible de présenter au moins une particularité, notamment un défaut, visible de l'extérieur de l'article, parmi des particularités de types différents T1, ..., Ti,..., Tn, dans lequel: - on réalise l'acquisition d'une image numérique de l'article, - on traite cette image de façon à y extraire une région (R1, R2) correspondant à la particularité visible, - on calcule un paramètre de référence PR caractérisant la région, - on compare ce paramètre PR de référence à un paramètre-seuil, - on décide en fonction du résultat de cette comparaison si la qualité de l'article est suffisante ou insuffisante, caractérisé en ce que la valeur du paramètre- seuil dépend du type de la particularité visible, et en ce que, préalablement à la comparaison du paramètre de référence PR avec le paramètre-seuil, on identifie le type de la particularité visible parmi les différents types Ti en calculant au moins un paramètre discriminant P1,...,Pj,...., Pn caractérisant la région. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour identifier le type de la particularité visible parmi les types Ti de particularité, a) on associe à chaque paramètre discriminant Pj, - un paramètre discriminant flou PjF, et - pour chaque type Ti de particularité, une distribution de possibilité Dij sur l'ensemble des valeurs possibles du paramètre discriminant Pj, cette distribution exprimant le degré avec lequel il est possible qu'un type Ti de particularité soit identifié au vu du paramètre discriminant Pj, b) on évalue la compatibilité du paramètre flou PjF avec la distribution de possibilité Dij pour déduire la possibilité Aij d'avoir identifié le type Ti de particularité au vu du paramètre discriminant Pj. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que: - on calcule au moins deux paramètres discriminants distincts Pj, Pk et - pour chaque type Ti de particularité, on calcule les deux possibilités correspondantes Aij, Aik d'avoir identifié le type Ti de particularité au vu des deux paramètres discriminants Pj, Pk et on détermine la possibilité minimale min(Aij, Aik) d'avoir identifié le type Ti de particularité, et - on compare entre elle les possibilités minimales min(Aij, Aik) de chaque type Ti de particularité pour décider lequel des types- Ti de particularité correspond à la particularité visible. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on considère que le type de la particularité visible est le type Ti de particularité ayant la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on considère que le type de la particularité visible est le type Ti de particularité ayant la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée, à condition que cette possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée soit supérieure à un seuil prédéterminé. 6. Procédé selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'on considère que le type de la particularité visible est le type Ti de particularité ayant la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée, à condition que la différence entre la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus élevée et la possibilité minimale min(Aij, Aik) la plus faible soit supérieure à un seuil prédéterminé. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en cas de décision d'insuffisance de qualité de l'article, celui-ci est acheminé vers une filière de recyclage ou de rejet qui dépend du type Ti de particularité identifié. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque paramètre discriminant d'une région (Rl, R2) est choisi parmi des paramètres caractérisant l'allongement de la région (R1, R2), l'orientation de cette région par rapport à une direction de référence (V), la forme de la région (Ri, R2) par rapport à une forme de référence, telle qu'un rectangle englobant cette région (Rl, R2) ou l'aspect ajouré de la région (Rl, R2). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'article est en verre et constitue par exemple un récipient.