Brevet FR2846425A1 — publié le 20040430

La présente invention concerne le domaine technique de l'inspection opto- électronique d'objets au sens général tels que des articles plans ou des récipients tels que par exemple des bouteilles, des pots ou des flacons, à caractère transparent ou translucide en vue de déceler d'éventuels défauts de surface présentés par un objet transparent ou translucide. L'objet de l'invention vise plus précisément à détecter sur un objet transparent ou translucide des défauts de surface tels que par exemple des plis, des coups de peigne, des frottoirs ou des ailettes sous bague. Dans l'état de la technique, il est connu pour détecter de tels défauts, un 10 dispositif comportant une source lumineuse diffuse éclairant l'objet à inspecter. Une ou plusieurs caméras sont disposées en face de la source lumineuse afin de récupérer le flux lumineux transmis au travers de l'objet. Les défauts présentés par l'objet atténuent ou dévient la lumière transmise. Ces variations lumineuses sont analysées pour identifier et détecter les défauts. Un tel dispositif est particulièrement adapté 15 pour visualiser et détecter les défauts internes à la paroi de l'objet. Toutefois, un tel dispositif ne permet pas de visualiser et de détecter les petits défauts de surface transparents. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant une solution technique pour détecter des défauts de surface 20 présentés par la paroi externe d'un objet transparent ou translucide. Pour atteindre un tel objectif, l'objet de l'invention vise à proposer un procédé pour détecter des défauts de surface présentés par la paroi externe d'un objet transparent ou translucide, comportant les étapes suivantes: - envoyer, à l'aide d'une source lumineuse large étendue uniforme, un faisceau 25 lumineux incident sur une surface de la paroi externe de l'objet, - disposer un capteur linéaire de mesure pour récupérer le faisceau lumineux réfléchi par une zone linéaire de la paroi externe, éclairée par la source lumineuse, - assurer un déplacement relatif entre, d'une part, l'objet et, d'autre part, la 30 source lumineuse et le capteur linéaire de mesure, de manière à déplacer la zone linéaire de mesure sur la paroi externe de l'objet, pour couvrir la surface à inspecter, - et traiter les faisceaux lumineux reçus par le capteur linéaire, de manière à créer une image et à identifier, dans l'image, la présence d'un défaut de surface correspondant à une zone sombre. Selon une caractéristique préférée de réalisation, le procédé consiste à envoyer, 5 sur la surface de la paroi externe de l'objet, un faisceau lumineux incident avec un angle d'incident adapté pour assurer une réflexion optimum du faisceau lumineux incident. Selon une autre caractéristique préférée de réalisation, le procédé consiste à disposer le capteur linéaire de mesure pour récupérer le faisceau réfléchi selon un 10 angle de réflexion de valeur égale à celle de l'angle incident. Selon une caractéristique avantageuse de réalisation de l'invention, le procédé consiste, pour un objet de révolution présentant un axe de symétrie: - à choisir, en tant que zone linéaire de la paroi externe de l'objet, au moins une partie d'une génératrice parallèle à l'axe de symétrie, - et à assurer le déplacement de l'objet selon son axe de symétrie sur un tour complet de rotation. Un autre objectif de l'invention est de proposer un dispositif pour détecter des défauts de surface présentés par la paroi externe d'un objet transparent ou translucide. Le dispositif selon l'invention comporte: une source lumineuse large étendue uniforme, adaptée pour envoyer un faisceau lumineux incident sur une surface de la paroi externe de l'objet, - un capteur linéaire de mesure de faisceaux lumineux, disposé pour récupérer le faisceau lumineux réfléchi par une zone linéaire de la paroi externe, éclairée par la source lumineuse, - des moyens assurant un déplacement relatif entre, d'une part, l'objet et, d'autre part, la source lumineuse et le capteur linéaire de mesure, de manière à déplacer la zone linéaire de mesure sur la paroi externe de l'objet pour couvrir la surface à inspecter, - et une unité d'analyse et de traitement des faisceaux lumineux reçus par le 30 capteur de mesure, adaptée pour créer une image et identifier, dans l'image, la présence d'un défaut de surface correspondant à une zone sombre. Selon une caractéristique préférée de réalisation, le dispositif de détection comporte une source lumineuse positionnée, par rapport à l'objet, de sorte que le faisceau lumineux incident fasse un angle incident adapté pour assurer une réflexion optimum du faisceau lumineux incident. Selon une autre caractéristique de réalisation, le capteur linéaire de mesure est positionné, par rapport à l'objet, pour récupérer le faisceau réfléchi, selon un angle de réflexion de valeur égale à celle de l'angle incident. Selon une autre caractéristique avantageuse de réalisation, le dispositif de détection selon l'invention, la source lumineuse et le capteur linéaire de mesure sont 10 positionnés de manière, respectivement, à envoyer le faisceau lumineux incident et à récupérer le faisceau lumineux réfléchi, pour une zone linéaire de la paroi externe de l'objet, formant au moins une partie d'une génératrice d'un objet de révolution présentant un axe de symétrie, les moyens de déplacement assurant le déplacement de l'objet selon son axe de symétrie sur un tour complet de rotation. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue en perspective illustrant le principe de fonctionnement du dispositif conforme à l'invention. La fig. 2 est une vue en coupe transversale montrant la direction des faisceaux lumineux selon le procédé conforme à l'invention. La fig. 3 montre un exemple d'une image obtenue à l'aide du dispositif conforme à l'invention. La fig. 4 est une coupe montrant un autre exemple d'application de l'objet de 25 l'invention pour la détection de défauts sur une paroi plane. Tel que cela ressort plus précisément des fig. 1 à 3, l'objet de l'invention concerne un procédé permettant, à l'aide d'un dispositif 1, de détecter des défauts de surface présentés par la paroi externe 2 d'un objet transparent ou translucide 3. Dans l'exemple de réalisation illustré aux fig. 1 à 3, l'objet transparent ou translucide 3 est 30 un objet de révolution, tel qu'une bouteille, un pot ou un flacon présentant un axe de symétrie ou de révolution X. Le dispositif 1 selon l'invention comprend une source d'éclairage 4 conçue pour délivrer une lumière de large étendue ou diffuse avec un caractère uniforme ou homogène. Cette source lumineuse 4 est adaptée pour envoyer un faisceau lumineux incident 5 sur une surface de la paroi externe 2 de l'objet 3. Le dispositif 1 selon l'invention comporte, également, un capteur linéaire de mesure 8, tel qu'une caméra linaire apte à récupérer le faisceau réfléchi 9 par une 5 zone linéaire Z de la paroi externe 2, éclairée par la source lumineuse 4. L'axe de vision de la caméra de mesure 8, schématisé par le faisceau réfléchi 9, forme un angle a par rapport au faisceau lumineux incident 5 correspondant émis par la source d'éclairage 4. La source lumineuse 4 est positionnée, par rapport à l'objet 3, de sorte que le faisceau lumineux incident 5 fasse un angle incident adapté pour assurer une 10 réflexion optimum du faisceau incident. De même, la caméra 8 est positionnée de manière à récupérer le faisceau lumineux réfléchi par la zone linéaire Z de la paroi externe 2 de l'objet et éclairée par la source lumineuse 4. A cet égard, la barrette des cellules photosensibles de la caméra 8 est, bien entendu, orientée selon un axe parallèle à la zone linéaire Z de la 15 paroi externe 2 à inspecter. Selon une caractéristique préférée de réalisation illustrée à la fig. 2, la caméra 8 est positionnée pour visualiser une zone linéaire Z correspondant à au moins une partie d'une génératrice G parallèle à l'axe de symétrie X de l'objet de révolution. Dans cet exemple préféré de réalisation, l'objet 3 est déplacé en rotation selon son axe de symétrie X sur un tour complet de l'objet 3, de 20 manière à permettre d'inspecter la surface complète externe de l'objet 3. Tel que cela ressort plus précisément de la fig. 2, le capteur linéaire de mesure 8, qui récupère le faisceau réfléchi 9, est positionné par rapport à la normale de la zone linéaire Z de la paroi externe 2 de l'objet, selon un angle de réflexion f5 de valeur égale à l'angle incident 3 compris entre la normale à la surface de la zone 25 linéaire Z et le faisceau lumineux incident 5. Dans l'exemple illustré, le dispositif comporte également des moyens 12 assurant un déplacement relatif entre, d'une part, l'objet 3 et, d'autre part, la source 4 et le capteur linéaire de mesure 8, de manière à déplacer la zone linéaire de mesure Z sur la paroi externe 2 de l'objet. Dans l'exemple illustré, les moyens de déplacement 30 12 permettent d'assurer la rotation de l'objet autour de son axe de révolution sur un tour complet, afin de scruter la totalité de la surface de la paroi externe 2. Le dispositif selon l'invention comporte, également, une unité 15 d'analyse et de traitement des faisceaux lumineux reçus par le capteur de mesure 8. Cette unité d'analyse et de traitement 15 est adaptée pour créer une image et identifier, dans l'image, la présence d'un défaut de surface correspondant à une zone sombre. Il doit 5 être considéré que la caméra 8 délivre des signaux électroniques représentatifs de l'intensité lumineuse reçue par chacune des cellules photosensibles de la caméra 8. L'unité d'analyse et de traitement 15 assure la conversion du signal analogique en un signal numérique codé sur un certain nombre de bits, suivant une échelle de gris déterminée. A partir de ces signaux, une image est générée puis filtrée, afin d'obtenir 10 une image finale 1, telle que celle illustrée à la fig. 3. Dans la mesure o la présence d'un défaut de surface supprime la réflexion, un défaut de surface est donc caractérisé par la présence, dans l'image, d'une zone sombre s. L'unité 15 analyse cette image, afin de calculer des caractéristiques préétablies, telles que la position spatiale, la surface, le périmètre, le centre de gravité ou le niveau de gris de la zone 15 sombre s. Ces caractéristiques mesurées sont ensuite comparées à des valeurs de seuil pour déterminer si une telle zone sombre s correspond à un défaut de surface. Dans la description qui précède, l'objet à inspecter 3 est de révolution. Bien entendu, la présente invention peut être appliquée à un objet, par exemple plan, dont la paroi externe 2 doit être inspectée (fig. 4). L'objet de l'invention, tel que décrit ci20 dessus, peut être appliqué en envoyant un faisceau lumineux incident 5 sur la surface de la paroi 2 de l'objet et en disposant un capteur linéaire de mesure 8 pour récupérer le faisceau lumineux réfléchi 9 par une zone linéaire 9 de la paroi externe 2, éclairée par la source lumineuse 4. De préférence, le capteur linéaire de mesure 8 est positionné, par rapport à la normale à la surface, selon un angle de réflexion 5 égal à 25 l'angle incident, formé par le faisceau lumineux incident 5. La surface de la paroi 2 est déplacée linéairement, afin de pouvoir scruter une surface complète de l'objet 3. L'objet de l'invention permet ainsi de détecter, de façon sre, des défauts de surface difficiles à déceler, tels que des petits défauts de surface transparents. En effet, la position relative, entre la source lumineuse 4 et le capteur 8, est telle qu'il est 30 possible de contraster au maximum le défaut recherché avec la lumière réfléchie 9. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour détecter des défauts de surface présentés par la paroi externe (2) d'un objet (3) transparent ou translucide, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - envoyer, à l'aide d'une source lumineuse large étendue uniforme (4), un faisceau lumineux incident (5) sur une surface de la paroi externe (2) de l'objet, - disposer un capteur linéaire de mesure (8) pour récupérer le faisceau lumineux réfléchi (9) par une zone linéaire (Z) de la paroi externe (2), 10 éclairée par la source lumineuse (4), - assurer un déplacement relatif entre, d'une part, l'objet (3) et, d'autre part, la source lumineuse (4) et le capteur linéaire de mesure (8), de manière à déplacer la zone linéaire (Z) de mesure sur la paroi externe (2) de l'objet pour couvrir la surface à inspecter, - et traiter les faisceaux lumineux reçus (9) par le capteur linéaire, de manière à créer une image (I) et à identifier, dans l'image, la présence d'un défaut de surface correspondant à une zone sombre (s). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à envoyer sur la surface de la paroi externe (2) de l'objet, un faisceau lumineux incident (5) avec 20 un angle incident adapté pour assurer une réflexion optimum du faisceau lumineux incident. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer le capteur linéaire de mesure (8) pour récupérer le faisceau réfléchi selon un angle de réflexion (p) de valeur égale à celle de l'angle incident (p). 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, pour un objet de révolution (3) présentant un axe de symétrie (X): - à choisir, en tant que zone linéaire (Z) de la paroi externe (2) de l'objet, au moins une partie d'une génératrice (G) parallèle à l'axe de symétrie (X), - et à assurer le déplacement de l'objet (3) selon son axe de symétrie (X) sur un 30 tour complet de rotation. - Dispositif pour détecter des défauts de surface présentés par la paroi externe (2) d'un objet transparent ou translucide (3), caractérisé en ce qu'il comporte: - une source lumineuse large étendue uniforme (4), adaptée pour envoyer un faisceau lumineux incident (5) sur une surface de la paroi externe (2) de l'objet, - un capteur linéaire (8) de mesure de faisceaux lumineux disposé pour 5 récupérer le faisceau lumineux réfléchi (9) par une zone linéaire (Z) de la paroi externe (2), éclairée par la source lumineuse (4), - des moyens (12) assurant un déplacement relatif entre, d'une part, l'objet et, d'autre part, la source lumineuse (4) et le capteur linéaire de mesure (8), de manière à déplacer la zone linéaire de mesure (Z) sur la paroi externe (2) de 10 l'objet pour couvrir la surface à inspecter, - et une unité (15) d'analyse et de traitement des faisceaux lumineux reçus, par le capteur de mesure (8), adaptée pour créer une image (I) et identifier, dans l'image, la présence d'un défaut de surface correspondant à une zone sombre (s). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la source lumineuse (4) est positionnée, par rapport à l'objet (3), de sorte que le faisceau lumineux incident (5) fasse un angle incident adapté pour assurer une réflexion optimum du faisceau lumineux incident. 7 - Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le capteur 20 linéaire de mesure (8) est positionné, par rapport à l'objet (3), pour récupérer le faisceau réfléchi, selon un angle de réflexion (5) de valeur égale à celle de l'angle incident (P). 8 - Dispositif selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que la source lumineuse (4) et le capteur linéaire de mesure (8) sont positionnés de manière, 25 respectivement, à envoyer le faisceau lumineux incident (5) et à récupérer le faisceau lumineux réfléchi (9), pour une zone linéaire (Z) de la paroi externe de l'objet, formant au moins une partie d'une génératrice (G) d'un objet de révolution présentant un axe de symétrie (X) et en ce que les moyens de déplacement (12) assurent le déplacement de l'objet (3) selon son axe de symétrie (X) sur un tour 30 complet de rotation.