Brevet FR2841010A1 — publié le 20031219

La presente invention concerne le domaine technique du controle du fonctionnement d'une machine de traitement thermique au sens general. L' obj et de [ ' invention trouve une application particuliere avantageuse dans le domaine du controle du fonctionnement d'une machine de traitement thermique de pieces telles que par exemple formees d'un support sur loquel vent montes des composants du type, par exemple, electronique, electrique, electromecanique ou mecanique, a ['aide d'un materiau d'apport depose ponctuellement en relation des pastes de fixation des composants. L ' obj et de [' invention trouve ainsi une application particulierement lO avantageuse dans la technique relative a ['assemblage de composants par refusion dans laquelle le materiau d'apport est forme par un alliage ou par toutes autres operations telles que polymerisation ou reticulation pour lesquelles le materiau d'apport est respectivement, un polymere ou une resine. Dans le domaine technique prefere de ['invention, il est connu divers types de lS machines permettant d'assurer la fixation des composants sur un support par le changement d'etat du materiau d'apport. Il est ainsi connu d'utiliser une machine de traitement thermique tel qu'un four de type a infrarouge, a convection, ou a convection forcee, equipee ou non d'une atmosphere controlee. Il est aussi connu les machines de traitement par l'intermediaire de la vapeur d'un liquide de transfert thermique telles que les machines cites en phase vapeur ou les fours a condensation. Une telle machine de traitement thermique vise a clever rapidement et uniformement la temperature du support et des composants jusqu'a une temperature legerement superieure au point de changement d'etat du materiau d'apport permettant d'obtenir, le soudage par brasure, reticulation ou polymerisation du materiau d'apport. La connaissance du point exact de la fusion, de la reticulation ou de la polymerisation est importante afin de reduire le temps de cycle de traitement et eviter ainsi la surchauffe inutile des pieces a traiter apres que le changement d'etat du materiau d'apport ait ete effectue. Afin d'assurer un changement d'etat sur et complet pour la totalite du materiau d'apport place sur la piece a traiter, le temps de traitement thermique de la piece est augmente dans la mesure ou le controle de la qualite de ['assemblage ne peut etre effectue qutapres la sortie des pieces de la machine de traitement thermique. L' obj et de ['invention vise done a remedier aux inconvenients enonces ci-dessus en proposant un procede permettant de contrGler le fonctionnement d'une machine de traitement thermique de maniere que le cycle de traitement thermique puisse etre ajuste au mieux pour assurer le traitement de la piece et notamment le changement d'etat du materiau d'apport. Pour atteindre un tel objectif, ltobjet de ['invention concerne un procede pour controler le fonctionnement d'une machine de traitement thermique de pieces pourvues d'un materiau d' apport changeant d' etat avec la temperature et consistent a detecter par un dispositif de prise et de traitement d'images, le changement d'etat du materiau d'apport pour contr81er le fonctionnement thermique de la machine de traitement. Un autre objet de ['invention vise a permettre de controler ltetat des pieces traitees par une telle machine de traitement. Pour atteindre cet objectif, le procede selon ['invention consiste a ['aide du dispositif de prise et de traitement dtimages: À a prendre des images avant, pendant et apres le traitement thermique de la piece, À a analyser les images prises et a les comparer a des images de reference de la piece correspondent a un etat de reference de la piece avant et apres traitement de maniere a assurer un controle qualite de la piece avant et apres traitement. Un autre objet de ['invention vise a proposer une installation pour controler le fonctionnement de machine de traitement thermique de pieces pourvues d'un materiau d' apport changeant d' etat avec la temperature. Conformement a ['invention, une telle installation comporte: À un dispositif de prise et de traitement d'images (5) comportant: - au moins une camera apte a prendre des images des pieces a travers un hublot amenage sur la machine de traitement, - et une unite de traitement des images prises par la camera comportant des moyens d'analyse des images apses a detecter le changement d'etat du materiau d'apport, À et des moyens de commande du fonctionnement des moyens de chauffage de la machine de traitement thermique, pilotes par ['unite de traitement des images. Diverses autres caracteristiques ressortent de la description faite cidessous en reference a la figure unique annexce qui montre, a titre d'exemple non limitatif, une installation de controle conforme a ['invention. Selon la ffgure unique, ['objet de ['invention concerne une installation 1 adaptee pour controler le fonctionnement d'une machine de traitement thermique 2 au sens general. Par exemple une telle machine de traitement thermique 2 constitue un four de type infrarouge, convection, convection forcee ou une machine cite en phase vapeur ou un four de condensation tel que decrit par le brevet FR 2 774 013. Une telle machine de traitement thermique 2 qui ne fait pas partie proprement dit de ['objet de ['invention n'est pas decrit en detail car sa constitution et son mode de fonctionnement vent connus de lthomme du metier. La machine 2 permet d'assurer le traitement thermique d'une piece 3 formee par exemple d'un support equipe de composants de tous types en combinaison ou non tels qu'electroniques, electriques, mecaniques ou electromecaniques organises de maniere appropriee pour assurer des fonctions specifiques en relation de leur application visee. La machine de traitement 2 permet ainsi d'assurer ['assemblage des composants sur le support par le changement d'etat d'un materiau d'apport depose ponctuellement en relation des pastes de fixation des composants. D'une maniere classique, le materiau d'apport est forme par une resine, un polymere ou par un alliage. Par exemple, le support constitue un circuit imprime qui est equipe de ces divers composants pour constituer une carte ou piece 3. L' installation 1 comporte un dispositif de prise et de traitement d' images 5 comportant au moins une camera 6 de tout type connu en soi. La camera 6 est adaptee pour prendre des images d'au moins une, et d'une maniere generale, d'une serie de pieces 3 placees a l'interieur de la machine de traitement 2. A cet effet, la machine de traitement 2 comporte un hublot 7 a travers lequel la camera 6 peut visualiser les pieces 3 placees a l'interieur de la machine de traitement 2. La camera 6 peut etre montee sur un support place fixement ou apte a etre deplace pour assurer une visualisation de differentes pieces 3 ou de differentes parties des pieces 3. Le dispositif de prise de traitement d'images 5 comporte egalement une unite 9 de traitement des images prises par la camera 6. Cette unite de traitement d'images 9 comporte des moyens d'analyse des images prises, apses a detecter le changement d'etat du materiau d'apport. Cette unite de traitement 9 est reliee en sortie a des moyens 10 de commande du fonctionnement des moyens de chauffage 11 de la machine de traitement 2. En d'autres termes, il doit etre compris que le dispositif de prise et de traitement d'images 5 permet de detecter ['instant ou le materiau d'apport change d'etat de sorte que le fonctionnement des moyens de chauffage 11 de la machine de traitement 2 peut etre pilote pour abaisser la temperature a l'interieur de la machine de traitement 2 dans la mesure ou le changement d'etat du materiau d'apport est intervenu. Selon une caracteristique preferee de realisation, les moyens d'analyse des images vent adaptes pour detecter au moins une zone d'etude ou de test correspondent a un endroit ou se situe le materiau d' apport. En d' autres termes, la camera 6 est placee de maniere a prendre une image d'une zone de la piece 3 comportant au moins un materiau d'apport. Une telle image peut ensuite etre analysee de maniere a detecter la zone d'etude correspondent a la visualisation du materiau d'apport. Selon une variante preferee de realisation, une serie de zones d' etude est choisie et des caracteristiques vent determinees sur chacune de ces zones d' etude de maniere a conclure au changement d'etat du materiau d'apport sur ['ensemble de la piece 3. En d'autres termes, un changement d'etat du materiau d'apport, constate sur les diverges zones d'etude choisies permet de conclure que ['ensemble du materiau d'apport present sur la piece 3 a change d'etat. Selon une caracteristique preferee de realisation, les moyens d'analyse permettent de determiner les caracteristiques telles que la forme et/ou la couleur d'une telle zone d'etude. En effet, le changement d'etat du materiau d'apport au moment de la refusion se traduit par un changement d'aspect important parfaitement visible. Ainsi, avant la fusion, le materiau d'apport est de couleur gris fonce, mat et de structure granuleuse, alors qu'apres refusion, le materiau d'apport est de couleur gris tres clair, brillant en presentant une structure lisse et homogene. Les moyens d'analyse vent ainsi adaptes pour detecter cette ou ces caracteristiques d'aspect telles que la couleur, la brillance et/ou la structure du materiau d'apport. Les moyens d'analyse comportent egalement des moyens de comparaison des caracteristiques determinees sur les differentes images prises au cours de ['operation de traitement thermique afin d'en deduire le changement d'etat du materiau d'apport. Le procede pour controler le fonctionnement d'une machine de traitement thermique 2 decoule directement de la description qui precede. Apres introduction de pieces 3 a l'interieur de la machine de traitement 2, les moyens de chauffage 11 vent commandes pour clever la temperature a l'interieur de l O la machine de traitement 2. L'unite de traitement 9 pilote la camera 6 afin de prendre des images d'au moins une zone de la piece 3 comportant un materiau d'apport. L'unite de traitement 9 analyse les differentes images afin de detecter la zone d' etude correspondent au materiau d'apport. L'unite de traitement 9 analyse cette zone d' etude afin d' en determiner des caracteristiques telles que la forme et/ou la couleur. l5 L'unite de traitement 9 suit ainsi ['evolution des caracteristiques de la zone d'etude apparaissant sur les differentes images prises au cours du temps lors de la phase de traitement thermique des pieces 3. Des que ['unite de traitement 9 detecte une evolution des caracteristiques tel que par exemple le passage du materiau d'apport d'une couleur claire a une couleur foncee et/ou d'une structure granuleuse a une structure homogene, il peut etre considere que le materiau d'apport change d'etat. Les moyens de commande 10 pilotent alors le fonctionnement des moyens de chauffage 1l pour abaisser la temperature a l'interieur de l'enceinte de la machine de traitement. Par exemple, ces moyens de commande 10 peuvent commander l'arret total des moyens de chauffage 1l dans la mesure ou il est considere que la refusion du materiau d'apport est terminee. Selon une variante preferee de realisation de ['invention, le dispositif de prise et de traitement d'images 5 est adapte pour prendre des images avant, pendant et apres le traitement thermique de la piece 3. De telles images vent ensuite analysees et comparees a des images de reference de la piece prealablement enregistrees et correspondent a un etat de reference de la piece avant et apres traitement, de maniere a assurer un controle qualite de la piece avant et apres traitement. Il est a noter que le controle qualite en entree des pieces 3 c'est-a-dire avant le debut de ltoperation de traitement thermique proprement cite, permet eventuellement lors de la detection de defauts, de ne pas executer le traitement thermique en raison du rejet des pieces ou de proceder au marquage des pieces et/ou des zones incorrectes des pieces detectees. De meme, le controle qualite en sortie des pieces 3, c'est-a-dire apres ltoperation de traitement thermique, permet le rejet des pieces ou le marquage des pieces et/ou des zones defectueuses. L' invention n'est pas limitee aux exemples decrits et representes car diverges modifcations peuvent y etre apportees sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Pro cede p our contr81er le fonctionnement d ' une machine de traitement thermique (2) de pieces (3) pourvues d'un materiau d'apport changeant d'etat avec la temperature, caracterise en ce qu'il consiste a detecter par un dispositif de prise et de traitement d'images (5), le changement d'etat du materiau d'apport pour controler le fonctionnement thermique de la machine de traitement. 2 - Procede selon la revendication l, caracterise en ce qu'il consiste: À a prendre des images a ['aide du dispositif de prise et de traitement d'images (5), au moins au cours du traitement thermique, l0 À a detecter sur les images prises, au moins une zone d'etude correspondent a la visualisation d'un materiau d'apport, À a analyser sur les images prises, chaque zone d'etude afin d'en determiner des caracteristiques, À et a comparer sur les differentes images, ['evolution des caracteristiques de la zone d'etude afin de deduire le changement d'etat du materiau d'apport. 3 - Procede selon la revendication 2, caracterise en ce qu'il consiste a analyser les zones d'etude afin de determiner en tent que caracteristiques, la forme etlou la couleur desdites zones d'etude. 4 - Procede selon la revendication 3, caracterise en ce qu'il consiste a determiner la couleur et/ou la forme des zones d'etude afin de detecter le passage du materiau d'apport, d'une couleur claire a une couleur foncee, de mat a brillant, etlou d'une structure granuleuse a une structure homogene, afin de caracteriser le changement d'etat du materiau d'apport. - Procede selon l'une des revendications l a 4, caracterise en ce qutil consiste a definir une serie de zones d'etude pour chacune desquelles vent determinees les caracteristiques de maniere a conclure au changement d'etat du materiau d'apport sur ['ensemble de la piece. 6 - Procede selon l'une des revendications l a 5, caracterise en ce qu'il consiste apres la detection du changement d'etat du materiau d'apport des zones d'etude, a piloter les moyens de chauffage (11) de la machine afin d'abaisser la temperature de traitement des pieces. 7 - Procede selon la revendication l, caracterise en ce qu'il consiste a ['aide du dispositif de prise et de traitement d'images (5): À a prendre des images avant, pendant et apres le traitement thermique de la piece, 5. a analyser les images prises et a les comparer a des images de reference de la piece correspondent a un etat de reference de la piece avant et apres traitement de maniere a assurer un controle qualite de la piece avant et apres traitement. 8 - Installation pour controler le fonctionnement d'une machine de traitement lO thermique (2) de pieces (3) pourvues d'un materiau d'apport changeant d'etat avec la temperature, caracterisee en ce qu'elle comporte: un dispositif de prise et de traitement d'images (5) comportant: - au moins une camera (6) apte a prendre des images des pieces a travers un hublot (7) amenage sur la machine de traitement (2), - et une unite (9) de traitement des images prises par la camera comportant des moyens d'analyse des images apses a detecter le changement d'etat du materiau d'apport, et des moyens (l O) de commande du fonctionnement des moyens de chauffage (ll) de la machine de traitement thermique, pilotes par ['unite de traitement des images (9). 9 - Installation selon la revendication 8, caracterisee en ce que les moyens d' analyse vent adaptes pour detecter au moins une zone d' etude correspondent a la visualisation d'un materiau d'apport et pour determiner les caracteristiques telles que la forme et/ou la couleur d'une telle zone d'etude. lO - Installation selon la revendication 8 ou 9, caracterisee en ce que les moyens d'analyse comportent egalement des moyens de comparaison des caracteristiques determinees sur les differentes images prises afin d'en deduire le changement d'etat du materiau d'apport. ll - Installation selon l'une des revendications 8 a lO, caracterisee en ce que le dispositif de prise et de traitement d'images (5) comporte: des moyens de memorisation d'images de reference de la piece correspondent a un etat de reference de la piece avant et apres traitement, À et des moyens de comparaison des images de reference avec les images prises par la camera afin d'assurer un controle qualite de la piece avant et