Brevet FR2817964A1 — publié le 20020614

La présente invention concerne un procédé d'inspection automatique de surface d'une bande en défilement, en particulier une tôle laminée, ou de plaques défilant à grande vitesse, pour la détection de défauts de surface. Une première technique classique d'inspection de surface d'une bande consiste à effectuer un contrôle visuel de la surface de cette bande. Une telle technique présente des inconvénients du fait qu'elle est très contraignante pour l'opérateur, et subjective et ne garantit pas une constance de l'inspection des bandes. De plus, elle nécessite de faire passer la bande sur une ligne spécifique opérant à vitesse réduite ce qui pénalise la productivité de fabrication des bandes. Une autre technique connue d'inspection de surface consiste à contrôler l'état de surface de la bande de façon automatique au moyen, d'une part, d'un appareil de prise de vues dont l'axe optique est dirigé vers la surface à inspecter et formant sur ladite surface une ligne de visée transverse par rapport à la direction de défilement de la bande et, d'autre part, d'un système d'éclairage illuminant la largeur de la bande au niveau de la ligne de visée, et enfin d'une unité de traitement de signaux pour l'analyse en temps réel des images délivrées par l'appareil de prise de vues. Les systèmes d'éclairage conventionnels des dispositifs d'inspection automatique de surface produisent un éclairage dont les rayons émis sont, selon la direction transverse, perpendiculaire à la bande. Il en résulte que, en chaque point de la ligne de visée transverse, la direction d'observation de l'appareil de prise de vue forme avec le rayon réfléchi spéculaire un angle variable. Mais, avec ce genre de systèmes d'éclairage, certains types de défauts sont mal ou pas détectés. C'est le cas notamment des défauts mécaniques longs dans le sens de laminage. Pour améliorer, la détection de ce type de défauts, une solution consiste à réaliser un éclairage dont les rayons ne sont plus émis perpendiculairement à la bande. A cet effet, il existe des systèmes capables de produire un tel type d'éclairage dont l'angle d'émission principal des rayons est constant selon la direction perpendiculaire au sens de défilement de la bande. Toutefois, l'application de ces systèmes présente deux inconvénients majeurs. D'une part, la visibilité d'un défaut donné n'est pas constante en fonction de la position de ce défaut le long de la ligne de visée et, d'autre part, le signal enregistré par l'appareil de prise de vues et constituant l'image de la bande présente des variations d'amplitude selon la direction transverse. Ces inconvénients sont un véritable obstacle à une exploitation efficace des images obtenues au moyen de telles sources lumineuses. L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients en proposant un dispositif d'inspection automatique qui permet un accroissement significatif de la visibilité des défauts et l'obtention d'un signal constant selon le sens transverse enregistré par un appareil de prise de vues, améliorant de ce fait la détection de ceux-ci. L'invention a donc pour objet un dispositif d'inspection automatique de surface d'une bande en défilement, pour la détection de défauts de surface, du type comprenant, d'une part, au moins un appareil de prise de vues dont l'axe optique est dirigé vers la surface à inspecter et formant avec ladite surface une ligne de visée transverse par rapport à la direction de défilement de la bande et, d'autre part, au moins un système d'éclairage dont les rayons incidents sont dirigés vers la ligne de visée transverse et répartis sur toute la longueur de ladite ligne, caractérisé en ce qu'au niveau de chaque point de la ligne de visée transverse, la direction d'observation de l'appareil de prise de vues forme avec le rayon réfléchi spéculaire audit point un angle constant. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le rayon réfléchi spéculaire sur la ligne de visée forme avec la normale à la surface à inspecter un angle dont la valeur varie continûment le long de la ligne de visée, sa valeur minimale correspondant au centre de cette ligne de visée et sa valeur maximale à l'extrémité de ladite ligne de visée, - ledit système d'éclairage est formé par au moins une rangée de fibres optiques, - ledit système d'éclairage est formé par au moins une rangée de diodes électroluminescentes, - ledit système d'éclairage est formé par une source lumineuse linéaire associée à au moins un élément optique pour diriger les rayons incidents vers la ligne de visée transverse, - l'appareil de prise de vues est incliné, par rapport à un axe perpendiculaire à la surface à inspecter et passant par le point d'intersection de l'axe optique dudit appareil sur ladite surface, d'un angle compris entre 0 et 700. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif d'inspection de surface d'une bande en défilement, conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique montrant la configuration optique du dispositif d'inspection conforme à l'invention. Le dispositif représenté à la Fig. 1 est destiné à inspecter une surface d'une bande 1 en cours de défilement à grande vitesse, par exemple une bande laminée sortant d'une ligne de laminage, pour détecter les défauts de surface. Chaque surface de la bande 1 est inspectée au moyen d'un appareil de prise de vues 10 dont l'axe optique Xi X2 est dirigé vers la surface à Inspecter. Dans l'exemple de réalisation représenté, le dispositif comporte un seul appareil de prise de vues 10 dirigé sur une des surfaces de la bande 1, mais bien entendu, le dispositif peut être équipé de deux appareils de prise de vues adaptés pour former des images de chaque surface de ladite bande 1. L'appareil de prise de vues 10 peut être constitué par tout type d'appareil approprié pour l'utilisation envisagée, comme par exemple une caméra formant sur la surface de la bande 1 une ligne de visée transverse L par rapport à la direction de défilement de ladite bande 1. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, la largeur de champ de l'appareil de prise de vues 10 est égale ou légèrement supé- rieure à la largeur de la zone d'inspection de la bande 1. Ainsi, la ligne de visée transverse L est égale ou légèrement supérieure à la largeur de la bande 1. Dans le cas où un appareil de prise de vues ne suffit pas pour couvrir toute la largeur de la bande 1, on utilise plusieurs appareils de prise de vues répartis sur la largeur de cette bande 1. L'appareil de prise de vues 10 fait l'acquisition de l'image de la surface de la bande 1 au fur et à mesure de son défilement et pour améliorer la visibilité d'éventuels défauts sur cette surface à inspecter, comme par exemple des rayures ou des griffures, le dispositif d'inspection comporte également au moins un système d'éclairage telle qu'une rampe lumineuse 15. Ainsi que représenté à la Fig. 1, les rayons incidents R, sont dirigés vers la ligne de visée transverse L et répartis sur toute la longueur de cette ligne de visée. Comme représenté à la Fig. 2, le système d'éclairage 15 est conçu de telle manière qu'au niveau de chaque point de la ligne de visée transverse L, la direction d'observation y de l'appareil de prise de vues 10 forme avec le rayon réfléchi Rr spéculaire audit point un angle 8 constant. Le rayon réfléchi Rr spéculaire est le rayon réfléchi qui forme avec une normale au point d'impact sur la surface de la bande 1, un angle qui est égal à l'angle formé par le rayon incident R, audit point avec cette normale. Sur la Fig. 2, on a choisi, à titre d'exemple, deux points respectivement Pi et P2, situés sur la ligne de visée transverse L et de part et d'autre de l'axe optique Xi X2 de l'appareil de prise de vues 10. Ainsi, le point Pi est à une distance di de l'axe optique X1X2 de l'appareil de prise de vues 10 et le point P2 est à une distance d2 de cet axe optique qui est inférieure à la distance di. Le rayon incident R, émis par la source lumineuse 15 au point Pi forme un angle pi avec la normale N1 à la surface de la bande 1 au niveau du point Pi et la direction d'observation Y1 de l'appareil de prise de vues 10 forme avec cette normale N1 au point Pi un angle a1. Le rayon réfléchi Rr spéculaire au point Pi forme avec la direction d'observation Y1 au point Pi un angle 8. De même, le rayon incident RI émis par la source lumineuse 15 forme au point P2 avec la normale N2 au niveau de ce point P2 un angle ss2 et la direction d'observation Y2 de l'appareil de prise de vues 10 forme avec ladite normale N2 au point P2 un angle as. Le rayon réfléchi Rr spéculaire forme avec la direction d'observation Y2 au point P2, un angle 8 égal à l'angle 8 formé avec le rayon réfléchi Rr spéculaire et la direction d'observation Y1 dudit appareil de prise de vues 10 au niveau du point Pi. Ainsi, pour réaliser des conditions d'inspection constantes selon le sens transverse, les rayons incidents forment avec une normale au niveau de chaque point de la ligne de visée transverse, un angle qui varie continûment le long de ladite source lumineuse. La direction d'observation Yx de l'appareil de prise de vues 10 forme, en tout point de la ligne de visée L transverse, avec le rayon réfléchi spéculaire au niveau de chacun desdits points, un angle qui res- pecte la relation : Px'C (. x Oconstant Par ailleurs, le rayon réfléchi Rr spéculaire et bien évidemment le rayon incident RI en un point pris sur la ligne de visée L forme un angle y dont la valeur varie continûment le long de ladite ligne. La valeur maximale de cet angle est située au centre de la ligne de visée L et sa valeur minimale en extrémité de ladite ligne de visée. A titre d'exemple, dans le cas d'un appareil de prise de vues 10 disposé dans l'axe longitudinal de la bande 1, comme représenté sur les figures, l'angle du rayon réfléchi Rr spéculaire ou du rayon incident Ri varie sur la ligne de visée L entre 30 et 600 et cela pour chaque demi-bande entre un point situé sur la rive et un point situé sur l'axe optique Xi X2 dudit appareil de prise de vues 10. Dans le cas de deux appareils de prise de vues 10, situés cha- cun sur l'axe longitudinal d'une demi-bande, l'angle du rayon réfléchi Rr spécu- laire ou du rayon incident RI varie entre 150 et 300 et cela pour chaque quart de bande. Le système d'éclairage 15 est formé par au moins une rangée de fibres optiques ou par au moins une rangée de diodes électroluminescentes de façon à pouvoir incliner le rayon incident selon un angle déterminé en fonction du point de la ligne de visée transverse sur lequel est dirigé ledit rayon incident. Selon une autre variante, le système d'éclairage 15 est formé par une source lumineuse linéaire associée à au moins un élément optique pour diriger les rayons incidents vers la ligne de visée transverse et pour donner à ces rayons incidents l'inclinaison souhaitée en fonction du point situé sur ladite ligne de visée transverse. L'appareil de prise de vues 10 est incliné, par rapport à un axe perpendiculaire à la surface à inspecter de la bande 1 et passant par le point d'intersection de l'axe optique Xi X2 dudit appareil sur ladite surface, d'un angle compris entre 0 et 70 . Le dispositif d'inspection selon l'invention utilisant un système d'éclairage éclairant la surface à inspecter de la bande par le côté par rapport à la direction de défilement de cette bande permet un accroissement significatif de la visibilité de certains types de défauts, comme par exemple des défauts méca- niques longs dans le sens de laminage. Par ailleurs, ce dispositif permet d'obtenir une visibilité maximale et constante des défauts sur toute la largeur d'une bande, comme par exemple une bande de deux mètres de large en défilement, et cela quelle que soit la posi- tion du défaut sur cette bande. Ainsi, la fiabilité des contrôles de la qualité des bandes est ac- crue permettant donc une intervention rapide au niveau du procédé de fabrication de la bande pour corriger ces défauts dans les meilleurs délais et éviter des re- buts importants. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'inspection automatique de surface d'une bande (1) en défilement, pour la détection de défauts de surface, du type comprenant, d'une part, au moins un appareil de prise de vues (10) dont l'axe optique est dirigé vers la surface à inspecter et formant avec ladite surface une ligne de visée transverse par rapport à la direction de défilement de la bande (1) et, d'autre part, au moins un système d'éclairage (15) dont les rayons incidents sont dirigés vers la ligne de visée transverse et répartis sur toute la longueur de ladite ligne, caractérisé en ce qu'au niveau de chaque point de la ligne de visée transverse, la direction d'observation de l'appareil de prise de vues (10) forme avec le rayon réfléchi spéculaire audit point un angle constant. 2. Dispositif d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayon réfléchi spéculaire sur la ligne de visée forme avec la normale à la surface à inspecter un angle ss dont la valeur varie continûment le long de la ligne de visée, sa valeur minimale correspondant au centre de cette ligne de visée et sa valeur maximale à l'extrémité de ladite ligne de visée. 3. Dispositif d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système d'éclairage (15) est formé par au moins une rangée de fibres optiques. 4. Dispositif d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système d'éclairage (15) est formé par au moins une rangée de diodes électroluminescentes. 5. Dispositif d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système d'éclairage (15) est formé par une source lumineuse linéaire associée à un élément optique pour diriger les rayons incidents vers la ligne de visée transverse. 6. Dispositif d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vues (10) est incliné, par rapport à un axe perpendiculaire à la surface à inspecter de la bande (1) et passant par le point d'intersection de l'axe optique dudit appareil sur ladite surface, d'un angle compris entre 0 et 70 .