Brevet FR2867857A1 — publié le 20050923

La présente invention concerne un dispositif de formation de première et seconde images d'un même article, un dispositif de contrôle d'un article et un procédé de contrôle d'un article. Elle s'applique en particulier au contrôle de la qualité d'articles en verre, notamment au contrôle de fonds de bouteilles fabriquées industriellement. Habituellement, le fond d'une bouteille en verre, fabriquée par un procédé de moulage classique, est susceptible de présenter certains défauts tels que: des inclusions , qui correspondent par exemple à des fragments de métal, de matériaux réfractaires ou à des corps étrangers pris dans la masse de la bouteille; des bouillons formés par des bulles d'air dans la paroi de la bouteille; des plis de la surface externe de la bouteille; des résidus de verre tombés à l'intérieur de la bouteille; ou des malformations du fond interne de l'article. Par ailleurs, le fond d'une bouteille est susceptible de comporter des reliefs moulés, parfois en creux, qui participent notamment à la stabilité de la bouteille, à son identification, ou à son repérage en positionnement pour des opérations ultérieures. Le cas échéant, ces reliefs moulés peuvent être défectueux. Pour vérifier l'absence de défaut rédhibitoire, notamment d'inclusion, de bouillon, de pli ou de relief défectueux, il est connu d'effectuer deux contrôles du fond d'une bouteille, adaptés chacun à la détection de certains défauts. Un premier contrôle, dit contrôle d'aspect, est réalisé au moyen d'une première caméra CCD. L'image fournie par la première caméra est analysée classiquement au moyen de logiciels de traitement d'image qui déterminent en particulier un contour du fond de la bouteille afin de délimiter une zone à analyser. Le contrôle d'aspect permet de détecter certains défauts notamment les bouillons, les plis, voire les inclusions éloignées des reliefs non défectueux. Toutefois, le contrôle d'aspect ne permet pas de détecter les inclusions situées dans les reliefs moulés car ces reliefs occultent les inclusions. Un second contrôle, dit contrôle de contrainte, est réalisé au moyen d'une seconde caméra CCD. Ce contrôle de contrainte utilise le fait qu'une inclusion produit des contraintes dans le verre qui ont un effet polarisant sur la lumière traversant le verre. Deux filtres polarisants orientés sensiblement orthogonalement entre eux sont donc associés à la seconde caméra CCD. L'image fournie par la seconde caméra est généralement sombre (du fait de l'orientation relative orthogonale des filtres polarisants) sauf aux emplacements des inclusions qui correspondent à des taches claires. Le contrôle de contrainte comprend donc classiquement une étape d'analyse de l'image fournie par la seconde caméra au cours de laquelle on détecte la présence éventuelle de taches claires correspondant à des défauts influençant la polarisation de la lumière. Toutefois, il n'est habituellement pas possible de déterminer le contour du fond de la bouteille lors du contrôle de contrainte avec une grande précision car l'image est sombre. Ce contrôle ne permet en outre pas de détecter certains défauts tels que les bouillons. Le cas échéant, l'image fournie par la seconde caméra peut comporter des taches claires qui ne correspondent pas à des défauts, appelées fausses alarmes . En effet, le verre polarise également la lumière qui le traverse sous incidence rasante ou qui s'y réfléchit. Généralement, les fausses alarmes sont situées à l'extérieur du contour du fond de la bouteille. On pourrait donc distinguer les taches claires correspondant à des défauts de celles correspondant à des fausses alarmes en fonction de leur emplacement à l'intérieur ou à l'extérieur du contour du fond de la bouteille. Or, il n'est pas possible de déterminer ce contour à partir de l'image fournie par la seconde caméra puisque cette image est sombre, à l'exception d'éventuelles taches claires correspondant aux défauts susceptibles d'influencer la polarisation de la lumière ou aux fausses alarmes. De plus, le contour du fond de la bouteille déterminé par l'analyse de la première image ne peut pas être transposé à la seconde image. En effet, les première et seconde caméras comprenant chacune leur propre objectif, chaque image dépend des propriétés et du réglage de l'objectif de la caméra correspondante. Le contour déterminé par l'analyse de la première image n'est donc pas transposable à la seconde image pour permettre un tri fiable entre les taches claires situées à l'intérieur du contour, correspondant à des défauts, et les taches claires situées à l'extérieur de ce contour, correspondant à des fausses alarmes. On notera que les contrôles d'aspect et de contrainte, ne permettant pas de détecter les mêmes défauts, sont complémentaires. Il est connu de réaliser les contrôles d'aspect et de contrainte au moyen d'un dispositif de formation de première et seconde images d'un même article, du type comprenant des moyens de séparation d'un faisceau optique émis par l'article en des premier et second faisceaux séparés émis vers des premier et second récepteurs d'image. Habituellement, les moyens de séparation du faisceau optique émis par l'article comprennent des lames semi-réfléchissantes et les premier et second récepteurs d'image comprennent respectivement les première et seconde caméras CCD évoquées ci-dessus. Toutefois, du fait que les contrôles d'aspect et de contrainte sont réalisés à partir d'images formées par des objectifs différents, la fiabilité et l'efficacité du contrôle du fond d'une bouteille sont limitées. L'invention a notamment pour but d'optimiser la fiabilité et l'efficacité d'un dispositif de formation de première et seconde images d'un même article du type précité. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de formation de première et seconde image d'un même article, du type précité, caractérisé en ce qu' il comprend un objectif formant une image intermédiaire de l'article, les moyens de séparation étant intercalés optiquement entre l'image intermédiaire et les deux récepteurs d'image, des premier et second moyens de transport d'image étant intercalés optiquement entre les moyens de séparation et les premier et second récepteurs d'image de façon à être traversés respectivement par les premier et second faisceaux séparés et à transporter chacun l'image intermédiaire vers le récepteur d'image correspondant. Grâce à l'invention, chacun des récepteurs d'image reçoit l'image intermédiaire de l'article formée par l'objectif unique. Les première et seconde images de l'article reçues par les deux récepteurs d'image sont donc identiques. Un dispositif de formation de première et seconde images d'un même article peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: le dispositif comporte un diaphragme intercalé optiquement entre un des récepteurs d'image et ses moyens de transport d'image respectifs; le diaphragme comporte une partie solidaire d'un des moyens de transport d'images; le dispositif comporte un premier polariseur intercalé optiquement entre un des récepteurs d'image et ses moyens de transport d'image respectifs; le premier polariseur est solidaire d'un des moyens de transport d'image; les moyens de séparation comportent un cube séparateur; le dispositif comporte une lentille de champ intercalée optiquement entre l'objectif et les moyens de séparation afin d'augmenter la luminosité collectée. L'invention a également pour objet un dispositif de contrôle d'un article, du type comprenant des moyens d'acquisition de première et seconde images de l'article, dites images d'aspect et de contrainte respectivement, et des moyens de détermination d'un contour de l'article à partir de la première image, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'analyse de la seconde image utilisant le contour déterminé à partir de la première image. Le dispositif de contrôle d'un article selon l'invention permet de déterminer relativement précisément le contour de l'article sur l'image de contrainte alors que cela n'est pas possible à partir de cette seule image. Un dispositif de contrôle d'un article selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: les moyens d'acquisition des première et seconde images comprennent des premier et second dispositifs d'acquisition formant respectivement les premier et second récepteurs d'image d'un dispositif de formation d'images selon l'invention précédemment définie; les premier et second dispositifs d'acquisition sont des caméras, par exemple de type CCD ou CMOS; les caméras sont synchrones; le dispositif de contrôle comporte une boîte à lumière destinée à éclairer un article transparent placé entre la boîte à lumière et l'objectif; le dispositif de contrôle comprend un second polariseur, intercalé optiquement entre la boîte à lumière et l'article, les premier et second polariseurs étant disposés de manière à ce que leurs directions de polarisation soient sensiblement orthogonales. L'invention a également pour objet un procédé de contrôle d'un article, du type dans lequel on réalise des première et seconde images de l'article, dite images d'aspect et de contrainte respectivement, et on détermine un contour de l'article à partir de la première image, caractérisé en ce qu'on définit une zone d'analyse de la seconde image à partir du contour. Un procédé de contrôle selon l'invention peut en outre comporter la caractéristique selon laquelle on réalise les première et seconde images au moyen d'un même objectif. 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 annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma d'un dispositif de contrôle d'un article selon l'invention; la figure 2 est un schéma d'une image d'aspect obtenue par un premier récepteur d'image du dispositif de contrôle de la figure 1; la figure 3 est un schéma d'un masque déterminé par un premier dispositif d'acquisition à partir de l'image d'aspect de la figure 2; la figure 4 est un schéma d'une image de contrainte acquise par un second dispositif d'acquisition du dispositif de contrôle de la figure 1; la figure 5 est un schéma représentant l'image de contrainte de la figure 4 masquée par le masque de la figure 3. Un dispositif de contrôle d'un article selon l'invention est représenté sur la figure 1. Ce dispositif de contrôle est désigné par la référence générale 10. Des articles en verre 12 à contrôler, par exemple des bouteilles ou des verres, sont disposés sur un convoyeur 14. On s'intéressera plus particulièrement au contrôle du fond des articles en verre 12 mais l'invention peut s'appliquer à n'importe quelle partie des articles. Le dispositif de contrôle 10 comporte une boîte à lumière classique 16 destinée à éclairer l'article en verre 12 par son dessous, et des premier 18 et second 20 dispositifs d'acquisition destinés à recueillir la lumière provenant de la boîte à lumière 16 après qu'elle a traversé l'article en verre 12 transparent. Les dispositifs d'acquisition 18 et 20 sont de préférence des caméras, de type CCD ou CMOS. Le dispositif de contrôle 10 comporte également un dispositif 22, selon l'invention, destiné à former des première 24 et seconde 26 images de l'article en verre 12. Les première 18 et seconde 20 caméras forment des premier et second récepteurs d'image de ce dispositif 22 de formation d'images. La première caméra 18 est destinée à réaliser un contrôle d'aspect de l'article en verre 12, si bien que par la suite on appellera la première caméra "caméra d'aspect 18" et la première image "image d'aspect 24". La seconde caméra 20 est destinée à réaliser un contrôle de contrainte de l'article en verre 12, si bien que par la suite on appellera la seconde caméra "caméra de contrainte 20" et la seconde image "image de contrainte 26". Le dispositif 22 de formation d'images comprend des moyens 28 de séparation d'un faisceau optique 30 émis par l'article en verre 12, en des premier 32 et second 34 faisceaux séparés émis vers les première 18 et seconde 20 caméras. Les moyens de séparation 28 sont réalisés par exemple au moyen d'un cube séparateur 28 qui présente l'avantage de limiter les distorsions par rapport à une lame semi-réfléchissante. Le dispositif 22 de formation d'images est également muni d'un objectif 36 formant une image intermédiaire 38 de l'article 12, le cube séparateur 28 étant intercalé optiquement entre l'image intermédiaire 38 et les deux caméras 18 et 20. L'objectif 36 est de préférence un objectif classique du type "à monture C". Le dispositif 22 de formation d'images comprend également des premier 40 et second 42 moyens de transport d'image intercalés optiquement entre le cube séparateur 28 et les caméras d'aspect 18 et de contrainte 20 de façon à être traversés respectivement par les premier 32 et second 34 faisceaux séparés et à transporter chacun l'image intermédiaire 38 vers la caméra correspondante. Les images d'aspect 24 et de contrainte 26 correspondent à l'image intermédiaire 38 transportée respectivement vers les caméras d'aspect 18 et de contrainte 20. Les moyens 40 et 42 de transport d'image sont des dispositifs optiques classiques comportant des lentilles et sont destinés à transporter une image optique d'un point à un autre, en l'occurrence à transporter l'image intermédiaire 38 de l'article en verre 12 vers des cellules photodétectrices des caméras d'aspect 18 et de contrainte 20, ces cellules photo-détectrices étant disposées à l'endroit où se forment les images d'aspect 24 et de contrainte 26. Les deux caméras d'aspect 18 et de contrainte 20 sont synchronisées de manière à ce qu'elle puissent fournir des images de l'article en verre 12 au même instant. Grâce à l'utilisation de l'objectif unique 36 et aux moyens 40 et 42 de transport d'image, on est assuré que les images d'aspect 24 et de contrainte 26 reçues par les caméras d'aspect 18 et de contrainte 20 sont identiques, c'est à dire obtenues à partir du même objectif 36. Une image d'aspect 24 reçue par la caméra d'aspect 18 est schématisée sur la figure 2. Cette image d'aspect 24 fait apparaître un contour 44 de l'article en verre 12 ainsi que des nervures radiales 46 formant des reliefs non défectueux. Elle peut le cas échéant faire également apparaître des défauts 48 tels que ceux habituellement détectés par le contrôle d'aspect. Une image de contrainte 26 reçue par la caméra de contrainte 20 est schématisée sur la figure 4. Cette image de contrainte 26, montrant le même article que l'image d'aspect 18 de la figure 2, peut le cas échéant faire apparaître des défauts tels que ceux habituellement détectés par le contrôle de contrainte. Le dispositif 10 de contrôle de l'article en verre 12 comporte des moyens 50 d'analyse des images fournies par les caméras d'aspect 18 et de contrainte 20. Ces moyens d'analyse 50 comprennent notamment un calculateur, relié aux caméras d'aspect 18 et de contrainte 20, et des logiciels classiques de traitement d'image. Afin d'analyser plus particulièrement l'image d'aspect 24, les moyens d'analyse 50 comportent des moyens classiques 52 de détermination du contour 44 de l'article en verre 12 visible sur l'image d'aspect 24. Les moyens d'analyse 50 permettent notamment: de définir, à partir du contour 44, un masque 54 tel que représenté sur la figure 3, de définir à partir du masque 54 une zone de l'image d'aspect 24 à analyser correspondant sensiblement à la partie de cette image d'aspect 24 qui est complémentaire du masque 54, d'analyser la zone afin de déceler les défauts éventuels. Afin de former l'image de contrainte 26, le dispositif 10 de contrôle d'un article comprend un polariseur amont 56 intercalé optiquement entre la boîte à lumière 16 et l'article en verre 12. Par ailleurs, le dispositif 22 de formation d'images comprend un polariseur aval 60 intercalé optiquement entre la caméra de contrainte 20 et les moyens 42 de transport d'image respectifs. Dans l'exemple décrit, le polariseur 60 est solidaire des moyens 42 de transport d'image. Le polariseur aval 60 est mobile par rapport au polariseur amont 56 qui est fixe de façon à pouvoir orienter ces polariseurs 56 et 60 entre eux de manière à ce que leurs directions de polarisation soient sensiblement orthogonales. Pour régler la position relative du polariseur mobile 60 par rapport au polariseur fixe 56, le dispositif 22 de formation d'images est muni d'un dispositif 62 de réglage de la position angulaire des moyens 42 de transport d'images (et donc du polariseur 60) autour d'un axe optique de ces moyens 42. Le dispositif de réglage 62 comporte par exemple une molette de manoeuvre couplée aux moyens 42 de transport d'images par des engrenages. On notera que l'agencement du polariseur 60 sur les moyens 42 de transport d'images rotatifs permet de régler l'orientation de ce polariseur à l'aide de moyens peu encombrants. Lorsqu'un article en verre 12 sans défaut susceptible d'influencer la polarisation de la lumière est placé devant l'objectif 36, l'image de contrainte 26 est sombre (absence de lumière) du fait que les directions de polarisation des deux polariseurs 56 et 60 sont orthogonales. Par contre, lorsqu'un article en verre 12 comportant au moins un défaut susceptible d'influencer la polarisation de la lumière est placé devant l'objectif 36, l'image 35 de contrainte 26 présente, sur un fond sombre, une tache claire (présence de lumière) 10 correspondant au défaut du fait qu'un défaut générant des contraintes dans le verre polarise la lumière provenant du polariseur amont 56 et traversant le verre. On notera que l'image de contrainte 26 peut comporter le cas échéant des taches claires correspondant à des fausses alarmes. En effet, dans le cas d'une bouteille en verre, la lumière provenant de la boîte à lumière 16 peut se réfléchir contre les parois verticales de la bouteille et ainsi faire apparaître des fausses alarmes dans l'image de contrainte 26. Des défauts 64 et fausses alarmes 66 (taches de lumière) sont représentés sur la figure 4 par des points noirs sur fond blanc (couleurs inversées par rapport à une 10 image réelle). Généralement, les fausses alarmes sont situées à l'extérieur du contour 44 de l'article. Or, il n'est pas possible de déterminer le contour de l'article 12 en verre à partir de l'image de contrainte 26 puisque celleci est sombre, à l'exception d'éventuelles taches claires correspondant à des défauts susceptibles d'influencer la polarisation de la lumière ou à des fausses alarmes. Par contre, du fait que les images de contrainte 26 et d'aspect 24 obtenues par le dispositif 22 sont identiques (obtenues par un objectif commun 36), on peut utiliser le contour 44 déterminé à partir de l'image d'aspect 24 pour analyser l'image de contrainte 26. A cet effet, les moyens d'analyse 50 comportent des moyens classiques 68 d'analyse de l'image de contrainte 26. Ces moyens d'analyse 68 permettent notamment de définir à partir du masque 54 une zone de l'image de contrainte 26 à analyser correspondant sensiblement à la partie de cette image de contrainte 26 qui est complémentaire du masque 54 (ce masque a été défini à partir du contour 44), comme cela est représentée sur la figure 5 (couleurs inversées comme sur les figures 2 et 4). La zone à analyser ne comporte que d'éventuelles taches claires correspondant à des défauts 64 susceptibles d'influencer la polarisation de la lumière. Les taches claires correspondant à des fausses alarmes 66 n'apparaissent pas dans la zone à analyser correspondant sensiblement à la partie l'image de contrainte 26 complémentaire du masque 54. On notera que les besoins en quantité de lumière des caméras d'aspect 24 et de contrainte 26 sont différents. Ainsi, la caméra d'aspect n'a pas besoin d'autant de lumière que la caméra de contrainte 26. De ce fait, le dispositif 22 de formation d'images comporte de préférence un 35 diaphragme 70 intercalé optiquement entre la caméra d'aspect 18 et les moyens 40 de transport d'image respectifs. Le diaphragme 70 comporte une première partie qui est mobile par rapport à une seconde partie de ce diaphragme 70 qui est fixe. Dans l'exemple décrit, la première partie du diaphragme 70 est solidaire des moyens 40 de transport d'images. Pour régler la position relative des deux parties du diaphragme 70, le dispositif 22 de formation d'images est muni d'un dispositif 72 de réglage de la position angulaire des moyens 40 de transport d'images (et donc de la première partie du diaphragme 70) autour d'un axe optique de ces moyens 40. Le dispositif de réglage 72 comporte par exemple une molette de réglage de l'ouverture du diaphragme 70 couplée aux moyens 40 de transport d'images par des engrenages. On notera que l'agencement de la première partie du diaphragme 70 sur les moyens 40 de transport d'images rotatifs permet de régler l'ouverture de ce diaphragme 70 à l'aide de moyens peu encombrants. Le dispositif 22 de formation d'images comporte également de préférence une lentille de champ 74 intercalée optiquement entre l'objectif 36 et le cube séparateur 28 afin d'augmenter la luminosité collectée et de compenser certaines caractéristiques optiques des moyens de transport d'image 40 et 42, notamment leur grossissement. Parmi les avantages de l'invention, on notera que le dispositif 22 de formation d'images de l'invention permet d'optimiser la fiabilité du contrôle des articles en verre 12 du fait que les images d'aspect et de contraintes sont obtenues par un même objectif. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit. En particulier, le diaphragme 70 et la lentille de champ 74 sont optionnels. REVENDICATIONS, 1. Dispositif (22) de formation de première (24) et seconde (26) images d'un même article (12), du type comprenant des moyens (28) de séparation d'un faisceau optique (30) émis par l'article (12) en des premier (32) et second (34) faisceaux séparés émis vers des premier (18) et second (20) récepteurs d'image, caractérisé en ce qu'il comprend un objectif (36) formant une image intermédiaire (38) de l'article (12), les moyens de séparation (28) étant intercalés optiquement entre l'image intermédiaire (28) et les deux récepteurs d'image (18, 20), des premier (40) et second (42) moyens de transport d'image étant intercalés optiquement entre les moyens de séparation (28) et les premier (18) et second (20) récepteurs d'image de façon à être traversés respectivement par les premier (32) et second (34) faisceaux séparés et à transporter chacun l'image intermédiaire (38) vers le récepteur d'image (18, 20) correspondant. 2. Dispositif (22) de formation de première (24) et seconde (26) images d'un même article (12) selon la revendication 1, comportant un diaphragme (70) intercalé optiquement entre un des récepteurs d'image (18) et ses moyens (40) de transport d'image respectifs. 3. Dispositif (22) de formation de première (24) et seconde (26) images d'un même article (12) selon la revendication 2, dans lequel le diaphragme (70) comporte une 20 partie solidaire d'un des moyens (40) de transport d'images. 4. Dispositif (22) de formation de première (24) et seconde (26) images d'un même article (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant un premier polariseur (60) intercalé optiquement entre un des récepteurs d'image (20) et ses moyens (42) de transport d'image respectifs. 5. Dispositif (22) de formation de première (24) et seconde (26) images d'un même article (12) selon la revendication 4, dans lequel le premier polariseur (60) est solidaire d'un des moyens (42) de transport d'image. 6. Dispositif (22) de formation de première (24) et seconde (26) images d'un même article (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les 30 moyens de séparation (28) comportent un cube séparateur (28). 7. Dispositif (22) de formation de première (24) et seconde (26) images d'un même article (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant une lentille de champ (74) intercalée optiquement entre l'objectif (36) et les moyens de séparation (28) afin d'augmenter la luminosité collectée. 8. Dispositif (10) de contrôle d'un article (12), du type comprenant des moyens d'acquisition (18, 20) de première (24) et seconde images (26) de l'article (12), dites images d'aspect (18) et de contrainte (20) respectivement, et des moyens (52) de détermination d'un contour (44) de l'article (12) à partir de la première image (24), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (68) d'analyse de la seconde image (26) utilisant le contour (44) déterminé à partir de la première image (24). 9. Dispositif (10) de contrôle d'un article (12) selon la revendication 8, dans lequel les moyens d'acquisition (18, 20) des première (24) et seconde (26) images comprennent des premier (18) et second (20) dispositifs d'acquisition formant respectivement les premier (18) et second (20) récepteurs d'image d'un dispositif (22) de formation d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Dispositif (10) de contrôle d'un article (12) selon la revendication 9, dans lequel les premier (18) et second (20) dispositifs d'acquisition sont des caméras (18, 20), par exemple de type CCD ou CMOS. 11. Dispositif (10) de contrôle d'un article (12) selon la revendication 10, dans lequel les caméras (18, 20) sont synchrones. 12. Dispositif (10) de contrôle d'un article (12) selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, comportant une boîte à lumière (16) destinée à éclairer un article transparent (12) placé entre la boîte à lumière (16) et l'objectif (36). 13. Dispositif (10) de contrôle d'un article (12) selon la revendication 12, dans lequel les moyens d'acquisition (18, 20) des première (24) et seconde (26) images comprennent des premier (18) et second (20) dispositifs d'acquisition formant respectivement les premier (18) et second (20) récepteurs d'image d'un dispositif (22) de formation d'images selon la revendication 5, le dispositif de contrôle (10) comprenant un second polariseur (56), intercalé optiquement entre la boîte à lumière (16) et l'article (12), les premier (60) et second (56) polariseurs étant disposés de manière à ce que leurs directions de polarisation soient sensiblement orthogonales. 14. Procédé de contrôle d'un article (12), du type dans lequel on réalise des première (24) et seconde (26) images de l'article, dites images d'aspect (24) et de contrainte (26) respectivement, et on détermine un contour (44) de l'article (12) à partir de la première image (24), caractérisé en ce qu'on définit une zone d'analyse de la seconde image à partir du contour (44). 15. Procédé de contrôle d'un article (12) selon la revendication 14, dans lequel on réalise les première (24) et seconde (26) images au moyen d'un même objectif (36).