Brevet FR2854267A1 — publié le 20041029

L'invention concerne un dispositif d'acquisition et d'affichage de motifs géométriques associés à un objet ophtalmique, tel qu'un verre de présentation, une lentille ou un gabarit, pour la fabrication de lentilles ophtalmiques semblables à l'objet ou complémentaires. Un verre de présentation est un verre en matière plastique transparente, non correctif, ayant le contour, et éventuellement un perçage, analogues à ceux d'une lentille à réaliser. Un motif géométrique désignera généralement le contour de l'objet, ou des lignes de marquage repérant notamment l'axe géométrique d'orientation d'une lentille ophtalmique, mais il pourra également désigner des perçages de fixation formés dans un verre de présentation, dans une 15 lentille ou dans un gabarit représentant une lentille finie. L'acquisition des données relatives à de tels motifs géométriques permet de piloter une machine de meulage et/ou de perçage de lentilles à commande numérique. 20 La plupart des dispositifs d'acquisition de données de forme (contour) utilisés actuellement comprennent un palpeur mobile que l'on presse sur le contour de l'objet de référence, et dont on enregistre les déplacements afin de déterminer la forme précise de l'objet. Lorsque de tels dispositifs connus sont prévus pour réaliser l'affichage sur un écran de contrôle du contour de l'objet, le verre de présentation, la lentille ou le gabarit doivent être correctement orientés par rapport à une ligne de référence avant le début de l'acquisition des 30 données géométriques. L'orientation de l'objet doit être réalisée par des moyens supplémentaires, manuels ou automatiques, qui augmentent la complexité de l'appareil. Il a déjà été proposé, par exemple dans le EP -A-0 226 349, de réaliser l'acquisition des données de forme d'un gabarit par des moyens agissant " sans contact ", et comportant un détecteur linéaire d'images à balayage 5 tournant. Un tel dispositif, s'il permet d'atteindre un niveau de précision de définition des contours relativement élevé, est rendu complexe par l'utilisation d'un organe sensible mobile. En effet, un tel dispositif nécessite, pour réaliser le balayage de l'image projetée d'un objet à 10 analyser, un mécanisme d'entraînement, avec un moteur, et un dispositif de synchronisation. On connaît par ailleurs, dans l'état de la technique, des dispositifs de fixation d'un adaptateur de meulage sur une ébauche de lentille ophtalmique, dans 15 lesquels on visualise, sur l'écran d'un moniteur, l'image du contour de l'ébauche de lentille, obtenue par une caméra vidéo. L'invention vise plus particulièrement un dispositif d'acquisition et d'affichage de données 20 géométriques de motifs associés à un objet ophtalmique, tels qu'un verre de présentation, une lentille ou un gabarit, pour la fabrication des lentilles ophtalmiques semblables à l'objet ou complémentaires, ce dispositif comprenant un support pour l'objet, un écran de projection, 25 des moyens d'éclairage agencés pour projeter une ombre de l'objet sur ledit écran de projection, une caméra vidéo adaptée pour recevoir l'image ainsi formée et produire un signal vidéo, et un moniteur muni d'un écran d'affichage défini par une matrice de pixels. Un tel dispositif est par exemple connu du brevet DE-A-38 29 488. L'utilisation d'une caméra vidéo dans un tel dispositif d'acquisition et d'affichage de forme géométrique introduit une imprécision due à l'objectif de la caméra, les pixels de la périphérie de l'image ne représentant pas la même taille d'objet que les pixels du centre de l'image. Le défaut d'uniformité de la représentation de l'objet n'est pas particulièrement pénalisant dans l'application visée par le dispositif décrit dans ce document de l'état de la technique. En effet, ce dispositif est utilisé pour superposer l'image vidéo d'une ébauche 10 avec le contour d'une lentille finie construit à partir de données préenregistrées, afin de vérifier que ce contour s'inscrit dans le contour de l'image de l'ébauche. Le niveau de précision requis est compatible avec le défaut d'uniformité de taille-pixel introduit par l'objectif de la 15 caméra vidéo. En revanche, un tel dispositif n'est pas conçu pour réaliser l'acquisition de données d'un objet constituant un modèle de lentille finie, dont les données géométriques affichées peuvent être directement utilisées pour le pilotage d'une meuleuse à commande numérique. L'invention vise à remédier à ces inconvénients et à proposer un dispositif d'acquisition et d'affichage de données géométriques du type précité, permettant d'obtenir un niveau élevé de précision, tel que ces données puissent être directement utilisées pour le pilotage d'une machine 25 de meulage et/ou de perçage de verres ophtalmiques à commande numérique. L'invention vise également à pouvoir réaliser l'acquisition de plusieurs types de données géométriques, comprenant non seulement la forme du contour d'un objet, 30 mais également des données relatives notamment à l'orientation de l'axe géométrique d'orientation, définies par des marquages sur la surface de l'objet. A cet effet, un dispositif conforme à l'invention comprend un dispositif d'analyse d'image et de traitement de signal recevant en entrée ledit signal vidéo et à la sortie duquel est relié ledit moniteur, et ledit dispositif 5 d'analyse et de traitement est adapté pour déterminer, à partir du signal vidéo représentatif de l'image de l'objet, le motif réel de l'objet projeté dans le plan du support, et fournir au moniteur un signal d'analyse représentatif dudit motif, permettant d'afficher ledit motif sous la 10 forme de lignes. Suivant une autre caractéristique du dispositif de l'invention, le dispositif d'analyse et de traitement est conçu pour, à partir du signal vidéo représentatif de l'image de l'ombre projetée, associer à un pixel 15 représentant un point du motif de l'image vidéo, la position réelle du point correspondant du motif de l'objet par rapport au centre de l'image correspondant à l'axe optique de la caméra vidéo, au moyen d'une loi de correction prédéterminée. L'invention vise également un procédé d'analyse d'image vidéo mis en oeuvre dans le dispositif d'analyse d'image et de traitement d'un dispositif d'acquisition et d'affichage tel que décrit précédemment, procédé dans lequel: - on détecte, à partir du signal vidéo produit par la caméra, des zones d'image de forte variation relative d'intensité lumineuse définies par un premier ensemble de pixels; et - on détermine, à partir de ces zones détectées, en 30 fonction de lois de sélection prédéterminées, le motif de l'image vidéo, défini par un deuxième ensemble de pixels plus restreint que le premier ensemble. Suivant d'autres caractéristiques de ce procédé - le procédé comporte en outre les étapes suivantes: on détermine un motif réel d'objet à partir dudit deuxième ensemble de pixels, au moyen d'une loi de 5 correction prédéterminée, qui associe à un pixel représentant un point du motif de l'image vidéo la position du point correspondant du motif réel de l'objet par rapport au centre de l'image correspondant à l'axe optique de la caméra vidéo; et 10. on élabore le signal d'analyse à partir de cet ensemble de points du motif de l'objet; - on détermine la loi de correction par une phase d'étalonnage dans laquelle: on observe, au moyen du dispositif d'acquisition 15 et d'affichage, l'image vidéo d'un objet de référence dont la géométrie des motifs est connue de façon précise; on compare la position du motif réel de chaque objet de référence par rapport au centre de l'image à celle des points correspondants du motif de l'image affichée; et 20. on en déduit la loi de correction qui donne la position d'un point du motif réel par rapport au centre de l'image, en fonction de la position du pixel correspondant du motif de l'image par rapport au centre de l'image; - on détermine la loi de correction à partir de 25 l'analyse de deux objets constitués par des disques de diamètres différents, dont le motif observé est le contour; et - les points du motif réel déterminés par le dispositif d'analyse sont associés à une intensité 30 lumineuse d'affichage uniforme. L'invention vise enfin l'utilisation d'un dispositif tel que décrit précédemment pour réaliser l'acquisition et/ou l'affichage de données géométriques d'au moins un premier et un deuxième motifs différents associés à un même objet ophtalmique, et pour lier les caractéristiques du premier motif avec celles du deuxième motif. Suivant un premier mode d'utilisation, le premier motif est le contour de l'objet, tandis que le deuxième motif est un marquage d'axe de l'objet. Suivant un deuxième mode d'utilisation, le premier motif est le contour de l'objet, tandis que le deuxième 10 motif est un perçage de fixation de l'objet. Un mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la Figure 1 est une représentation schématique 15 d'un dispositif selon l'invention et d'un objet à analyser; - la Figure 2 est une vue schématique de l'écran d'affichage du dispositif de la Figure 1, sur lequel on visualise d'un côté l'image formée à partir du signal 20 vidéo, et d'autre part l'image formée à partir du signal d'analyse, l'objet analysé étant un verre de présentation ou une lentille ophtalmique sur laquelle est marqué l'axe de la monture, qui constitue l'axe d'orientation de l'objet; et - la Figure 3 est une vue analogue à celle de la Figure 2, l'objet analysé étant un gabarit. Sur la Figure 1, on a représenté schématiquement un dispositif d'acquisition et d'affichage conforme à l'invention. Ce dispositif comprend une plaque transparente en verre 1 constituant un support pour un objet ophtalmique 3 à analyser, lequel est ici constitué d'un verre de présentation ou d'une lentille ophtalmique, qui repose par ses bords périphériques sur la surface plane supérieure de la plaque de verre 1. Sous la plaque-support 1 est disposé, parallèlement, un écran de projection plan 5, qui peut être notamment constitué d'une plaque de verre dépoli ou d'une 5 feuille de matériau translucide, du type calque. Des moyens 7 d'éclairage de l'objet sont disposés au-dessus de la plaque-support 1, de façon à éclairer la totalité de l'objet 3 et à projeter une ombre de l'objet sur l'écran de projection 5, au travers de la plaque support 1. Ces moyens 10 d'éclairage 7 sont essentiellement constitués d'une source lumineuse 11, par exemple une LED, et d'un ensemble optique ou collimateur 13, en général formé d'un ensemble de lentilles. Cet ensemble est destiné à canaliser le rayonnement lumineux émis par la source, et à assurer un 15 éclairage régulier de l'objet dans une direction verticale. L'image de l'objet 3 formée sur l'écran de projection 5, cette image étant en fait l'ombre de l'objet sur cet écran 5, est observée par une caméra vidéo matricielle 15 reliée à une unité d'analyse d'image et de 20 traitement de signal 17, elle-même reliée à un moniteur 21. Le moniteur 21 comprend un écran d'affichage 23 et un pavé de commande et de réglage de l'affichage. Dans l'exemple illustré, comme cela sera vu sur les Figures 2 et 3, le pavé de commande 25 comprend également 25 des zones tactiles de l'écran 23, l'écran tactile pouvant également se substituer complètement au pavé de commande à touches et boutons. L'unité d'analyse d'image 17 comporte une entrée connectée à la sortie de la caméra 17 pour recevoir le 30 signal vidéo Sv produit par la caméra, et deux sorties connectées à deux entrées logiques respectives du moniteur 21. Par une première sortie, l'unité d'analyse 17 émet le signal vidéo Sv reçu de la caméra 15, tandis que par la deuxième sortie, l'unité 17 émet un signal d'analyse SA significatif de données géométriques de l'objet à analyser. 5 Ces données sont par exemple utilisées pour produire des paramètres de pilotage d'une meuleuse à commande numérique. Il faut noter que le dispositif peut être pourvu de moyens de centrage de l'objet 3, pour maintenir l'objet sur la plaque support 1 de telle façon qu'il soit centré sur 10 l'axe vertical de la caméra 15, soit l'axe optique de la caméra. Comme cela apparaît sur les Figures 2 et 3, l'écran 23 peut être divisé en deux parties d'écran d'affichage 23' et 23'', la première 23' étant dédiée à l'affichage de 15 l'image représentative du signal vidéo Sv, telle qu'observée par la caméra 15, et la deuxième 23'' étant dédiée à l'affichage d'une image construite à partir du signal d'analyse SA représentant les données géométriques analysées. Sur la Figure 2, on voit que la lentille ophtalmique, représentée par l'image vidéo 3' de son ombre projetée sur l'écran 5, est marquée de l'axe précité. Sur l'image affichée 3', apparaît l'image 31' de cet axe. La caméra 15 est définie par un objectif et une 25 matrice de pixels dont chacun émet un signal lumineux d'une certaine intensité. De même, l'écran 23 est défini comme une matrice de pixels donnant une représentation de ceux de la caméra matricielle 15. Par la suite, pour simplifier la description, on assimilera la matrice de pixels de l'écran 30 à celle de la caméra. Les données d'intensité associées à chacun des pixels de la partie d'écran 23', codées dans le signal Sv, sont utilisés par l'unité d'analyse d'image 17 afin de déterminer les coordonnées des pixels correspondant à une zone d'image de forte variation relative d'intensité lumineuse. Les coordonnées des ces pixels qui déterminent le contour de l'image 3' sont calculées par des lois de sélection prédéterminées, qu'il ne convient pas de détailler ici. Dans l'exemple représenté sur la Figure 2, les motifs associés à l'objet ophtalmique constitué par la lentille 3, sont de deux types: un premier motif est constitué du contour de la lentille tel que défini dans le 10 plan de la plaque-support 1, et le deuxième motif est constitué du marquage de l'axe de la monture. L'image 3' de la lentille 3 présente des contours d'une certaine épaisseur, correspondant à une zone d'image de forte variation relative d'intensité lumineuse. Cette 15 épaisseur de " front " correspond à un ensemble de pixels, que les lois de correction permettent de réduire à un ensemble plus restreint de pixels définissant une ligne continue "moyenne". Cette ligne continue moyenne, calculée à partir de l'image telle que visualisée sur la partie 20 d'écran 23', n'est pas conforme à la dimension réelle de l'objet 3 observé. Cette erreur dimensionnelle est introduite par l'objectif de la caméra 15, et s'explique par le fait que des pixels de la périphérie de l'image vidéo ne représentent pas la même taille-objet que des 25 pixels du centre de cette même image. Ainsi, la tailleobjet d'un pixel représentant une partie d'objet est fonction de la distance de la partie d'objet représentée par ce pixel à l'axe de l'objectif. A partir du signal vidéo Sv, l'unité d'analyse 17 30 élabore le signal d'analyse SA en calculant, à partir des coordonnées des pixels de la ligne moyenne du contour d'image, de nouvelles coordonnées de contour d'objet au moyen d'une loi de correction prédéterminée. Cette loi de correction associe à chaque pixel de l'écran d'affichage 23' d'image vidéo une taille-objet, dite taille "pixel". En fait, dans cette loi de correction, on associe à chaque pixel sa distance au centre de l'image, et à chaque pixel 5 ainsi repéré, la distance à l'axe de l'objectif de la partie d'objet correspondant à ce pixel. La loi de correction est obtenue par une phase de calibration du dispositif, dans laquelle on observe l'image vidéo d'objets de dimensions précisément connues. En particulier, on peut 10 réaliser avantageusement la phase de calibration par l'observation successive de deux disques opaques aux diamètres différents, précisément connus. Il peut s'agir, par exemple, de disques dont les diamètres sont respectivement de 30 et 60 mm environ, ces disques étant 15 centrés précisément sur l'axe de l'objectif pour réaliser l'étalonnage. L'observation des images obtenues sur l'écran d'affichage vidéo 23' et la mesure du diamètre de l'image du contour, permet d'accéder de façon précise à une loi caractérisant la taille objet d'un pixel en fonction de sa 20 distance au centre de l'image. La loi de correction ainsi obtenue permet d'accéder à un ensemble de points du contour de l'objet, tel que calculé par l'unité d'analyse 17 à partir de l'ensemble de pixels définissant le contour de l'image 3'. A partir de 25 cet ensemble de coordonnées de pixels qui représentent le contour de l'objet dans la plan de la plaque support 1, à ses dimensions réelles, l'unité d'analyse 17 élabore le signal d'analyse SA permettant d'afficher le contour réel 3'' sur la partie d'écran d'affichage 23''. Le contour réel 30 3'' est affiché dans une orientation déterminée automatiquement, éventuellement modifiable par l'utilisateur au moyen de boutons de sélection du pavé de commande 25 ou des zones tactiles 41 prévue sur l'écran 23. L'analyse d'image réalisée par l'unité d'analyse 17, telle que décrite précédemment, appliquée au contour de l'image 3', s'applique également au motif constitué par le marquage 31' de l'axe géométrique d'orientation de l'objet 3. On peut par exemple traiter l'image du marquage 31' de façon à obtenir la position réelle de l'axe de la monture en le visualisant comme indiqué sur la partie d'écran 23'' en référence à un repère orthonormé 32''. Dans 10 l'exemple représenté, le contour 3'' de la lentille 3 a été réorienté de façon à placer l'axe 31' suivant l'axe des abscisses, et le centre géométrique du contour, déterminé par analyse de ce contour, a été placé à l'origine du repère orthonormé. Pour une meilleure visualisation, les points du contour réel 3'' sont affichés avec une intensité lumineuse uniforme. Sur la Figure 3, on a représenté l'écran 23 sur lequel on visualise un objet d'un type différent, en 20 l'occurrence un gabarit de lentille sensiblement rectangulaire dans lequel sont pratiqués des perçages circulaires. Les centres des perçages sont alignés et définissent l'axe de la monture 131', indiqué en trait mixte. Comme on le voit, l'image 103' du gabarit observé 25 par la caméra 15 permet de visualiser le contour et le motif constitué des perçages. Après rotation et déplacement comme précédemment, sur la partie d'écran 23'', le motif constitué par le contour du gabarit apparaît sous la forme d'une ligne continue 103'', donnant la forme réelle du 30 contour du gabarit dans le plan du support 1. Le motif constitué des perçages ménagés à l'intérieur de la ligne de contour est interprété par l'unité d'analyse d'image 17 comme un motif de type marquage. Il est, par conséquent, représenté dans le repère orthonormé 32'' avec l'axe de la monture sur l'axe des abscisses et le centre géométrique du gabarit au centre du repère orthonormé. D'autres motifs, tels que par exemple des trous de 5 fixation d'une lentille pour lunettes sans monture, peuvent être repérés par l'unité de traitement d'image 17, et visualisés, de façon à réaliser l'acquisition des données de position de ces zones de fixation, en vue de réaliser un perçage précis pendant la fabrication d'une lentille 10 ophtalmique. L'analyse d'image qui vient d'être décrite dans le cadre du domaine de la fabrication de lentilles ophtalmiques procure de nombreux avantages. Comme cela a déjà été mentionné auparavant, l'invention permet de 15 réaliser une acquisition de données géométriques extrêmement précise, sans contact d'un capteur avec le modèle à reproduire. En outre, plusieurs types de données géométriques, y compris des données géométriques liées à des marquages de caractérisation d'orientation, peuvent 20 être obtenues au cours d'une même opération d'analyse. Le dispositif suivant l'invention et le procédé d'analyse qui lui est associé, procurent également une grande souplesse d'utilisation et un grand confort de visualisation pour l'opérateur. Un avantage important du dispositif et du 25 procédé résulte également du fait que la calibration du dispositif peut être réalisée simplement et quasiment définitivement, alors que de nombreux appareils de l'état de la technique nécessitent un ré-étalonnage régulier. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'acquisition et d'affichage de données géométriques d'au moins un motif associé à un objet ophtalmique (3), tel qu'un verre de présentation, une 5 lentille ou un gabarit, pour la fabrication de lentilles ophtalmiques semblables à l'objet ou complémentaires, ce dispositif comprenant un support (1) pour l'objet (3), un écran de projection (5), des moyens d'éclairage (11,13) agencés pour projeter sur ledit écran de projection (5) une 10 ombre de l'objet (3), une caméra vidéo (15) adaptée pour recevoir l'image ainsi formée et produire un signal vidéo (Sv), et un moniteur (21) muni d'un écran d'affichage (23) défini par une matrice de pixels, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'analyse d'image et de traitement 15 de signal (17) recevant en entrée ledit signal vidéo (Sv) et à la sortie duquel est relié ledit moniteur (21), et en ce que ledit dispositif d'analyse et de traitement (17) est adapté pour déterminer, à partir du signal vidéo (Sv) représentatif de l'image (3' ; 103') de l'objet, le motif 20 réel (3''; 103'', 131'') de l'objet projeté dans le plan du support (1), et fournir au moniteur (21) un signal d'analyse (SA) représentatif dudit motif, permettant d'afficher ledit motif (3''; 103'', 131'') sous la forme de lignes. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'analyse et de traitement (17) est conçu pour, à partir du signal vidéo (Sv) représentatif de l'image (3' ; 103') de l'ombre projetée, associer à un pixel représentant un point du 30 motif de l'image vidéo, la position réelle du point correspondant du motif de l'objet par rapport au centre de l'image correspondant à l'axe optique de la caméra vidéo (15), au moyen d'une loi de correction prédéterminée. 3. Procédé d'analyse d'image vidéo mis en òuvre dans le dispositif d'analyse d'image et de traitement (17) d'un dispositif d'acquisition et d'affichage conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que: on détecte, à partir du signal vidéo (Sv) produit par la caméra (15), des zones d'image de forte variation relative d'intensité lumineuse définies par un premier ensemble de pixels; et - on détermine, à partir de ces zones détectées, en 10 fonction de lois de sélection prédéterminées, le motif (3''; 103'', 131'') de l'image vidéo, défini par un deuxième ensemble de pixels plus restreint que le premier ensemble. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé 15 en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes: - on détermine un motif réel d'objet (3''; 103'', 131'') à partir dudit deuxième ensemble de pixels, au moyen d'une loi de correction prédéterminée, qui associe à un pixel représentant un point du motif (3', 31' ; 103', 131') 20 de l'image vidéo la position du point correspondant du motif réel (3''; 103'', 131'') de l'objet par rapport au centre de l'image correspondant à l'axe optique de la caméra vidéo; et - on élabore le signal d'analyse (SA) à partir de 25 cet ensemble de points du motif de l'objet. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on détermine la loi de correction par une phase d'étalonnage dans laquelle: - on observe, au moyen du dispositif d'acquisition 30 et d'affichage, l'image vidéo d'un objet de référence dont la géométrie des motifs est connue de façon précise; - on compare la position du motif réel de chaque objet de référence par rapport au centre de l'image à celle des points correspondants du motif de l'image affichée; et - on en déduit la loi de correction qui donne la 5 position d'un point du motif réel par rapport au centre de l'image, en fonction de la position du pixel correspondant du motif de l'image par rapport au centre de l'image. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'on détermine la 10 loi de correction à partir de l'analyse de deux objets constitués par des disques de diamètres différents, dont le motif observé est le contour. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les points du 15 motif réel déterminés par le dispositif d'analyse (17) sont associés à une intensité lumineuse d'affichage uniforme. 8. Utilisation d'un dispositif selon la revendication 1 ou 2 pour réaliser l'acquisition et/ou l'affichage de données géométriques d'au moins un premier 20 et un deuxième motifs différents associés à un même objet ophtalmique, et pour lier les caractéristiques du premier motif avec celles du deuxième motif. 9. Utilisation d'un dispositif selon la revendication 8, caractérisée en ce que le premier motif 25 est le contour de l'objet, tandis que le deuxième motif est un marquage d'axe de l'objet. 10. Utilisation d'un dispositif selon la revendication 8, caractérisée en ce que le premier motif est le contour de l'objet, tandis que le deuxième motif est 30 un perçage de fixation de l'objet.