Brevet FR2882148A1 — publié le 20060818

DISPOSITIF ET MACHINE DE DETECTION DE DEFAUTS D'OBJETS TRANSPARENTS OU TRANSLUCIDES. Domaine technique L'invention se rapporte au domaine du contrôle de qualité d'objets produits en masse à des cadences élevées. De tels objets peuvent notamment être fabriqués dans un matériau transparent ou translucide tel que du verre et peuvent se présenter sous forme de bouteilles, de flacons, de verres de table ou analogues. Par mesure de sécurité pour les consommateurs, les objets défectueux doivent donc être identifiés et isolés lors de cette phase de production et avant d'être remplis de leur contenu. Les objets sont positionnés sur un convoyeur apte à les déplacer très rapidement. Des dispositifs de détection de défauts sont agencés sur le circuit du convoyeur et permettent d'identifier les objets défectueux grâce des systèmes d'acquisition. Art antérieur De façon générale, les dispositifs de détection de défauts d'objets transparents ou translucides comportent des sources lumineuses pour éclairer les objets et un dispositif d'acquisition telle une caméra pour permettre l'analyse de l'image de chaque objet. On connaît ainsi de nombreuses solutions permettant d'éclairer les objets. Des solutions utilisant une source de lumière diffuse tels que des néons sont notamment utilisés afin d'identifier des défauts de type "contrastés" tels que les inclusions, des saletés, des bouillons, des joints de moulure marqués ou des balançoires. Tel que décrit dans le document US-6.452.156, il est également connu d'utiliser une pluralité de diodes électroluminescentes agencées sur un panneau et permettant de fournir un éclairage diffus des objets de manière à identifier les défauts "contrastés". Par ailleurs, on connaît des dispositifs permettant d'éclairer, avec des filtres polariseurs, les objets pour identifier des défaut de "stress". Un tel dispositif est décrit dans le document US-3.963.348. Cependant, tous ces dispositifs ne permettent pas d'éliminer tous les types de défauts possibles, et notamment les défauts dits à "faible contraste" ne sont pas tous détectés avec ce type de dispositif. Par défauts à "faible contraste", on entend caractériser les défauts tels que des plis de la surface ou ondulations, des bouillons crevés, mais encore des crevasses. Le but de l'invention est de fournir un moyen, complémentaire aux détections des défauts contrastés, pour améliorer de manière sûre et efficace la qualité de production d'objets transparents ou translucides en éliminant les objets présentant des défauts à "faible contraste". Exposé de l'invention L'invention concerne donc un dispositif et une machine de détection de défauts d'objets transparents ou translucides positionnés sur un convoyeur permettant de déplacer les objets en translation. Le dispositif comporte une source lumineuse apte à éclairer les objets et permettre la détection des défauts au moyen d'au moins une caméra captant la lumière au travers des objets. Selon l'invention, le dispositif se caractérise en ce que la source lumineuse 20 comporte: - des moyens aptes générer un faisceau de rayons lumineux parallèles et orientés en direction des objets positionnés sur le convoyeur, et; - une pluralité de sources ponctuelles dont l'orientation des rayons est différente du faisceau de rayons lumineux parallèle. Autrement dit, la source lumineuse génère à la fois un faisceau de rayons lumineux parallèles et une pluralité de rayons ou faisceaux indépendants comportant une orientation différente du faisceau de rayons parallèles. De manière générale, on désigne également par "rayon" un faisceau possédant une petite dimension en section. Avantageusement, les sources ponctuelles peuvent être positionnées sur la périphérie du faisceau de rayons lumineux parallèles. Les rayons de ces sources ponctuelles sont orientés de façon à être sécants avec le faisceau de rayons parallèles. En d'autres termes, les rayons lumineux issus des sources ponctuelles pénètrent à l'intérieur du faisceau de rayons parallèles. De plus, les sources de lumière ponctuelles sont positionnées en dehors du faisceau de rayons lumineux parallèles de façon à établir une lumière structurée composite adaptable aux caractéristiques des défauts recherchés ainsi qu'au profil des objets à contrôler. Par ailleurs, les sources ponctuelles peuvent être alimentées indépendamment. De cette manière, on adapte la direction prépondérante des rayons lumineux en fonction des défauts à identifier ou de la forme des objets. En allumant plus ou moins de sources ponctuelles à la périphérie du faisceau de lumière parallèle, le dispositif permet d'ajuster le contraste des défauts dans l'image au moyen d'une unité de contrôle électronique. Dans un mode réalisation particulier, les moyens aptes à générer un faisceau de rayons lumineux parallèles peuvent comporter une lentille de Fresnel. Ainsi, pour obtenir un faisceau de rayons parallèles, un élément éclairant est positionné au niveau du foyer objet de la lentille de Fresnel convergente. En pratique, les moyens aptes générer un faisceau de rayons lumineux parallèles 20 peuvent comporter au moins une diode électroluminescente. Dans une première variante, la diode peut être unique et son centre positionné au foyer objet de la lentille. Ainsi, la diode est une diode (ou un arrangement de diodes miniatures) de diamètre important, et typiquement supérieur ou égale à cinq millimètres. Cette diode est qualifiée de forte puissance. Dans une seconde variante, un ensemble de diodes monochromatiques ou blanches peut être positionné sur un panneau dont le centre est agencé au niveau du plan focal objet de la lentille de Fresnel. Dans une troisième variante, la source lumineuse peut comporter un panneau sur lequel est agencé une diode électroluminescente centrale apte générer un faisceau de rayons lumineux parallèles et une pluralité de diodes électroluminescentes périphériques aptes à adapter le contraste des images à analyser. Il est notamment possible de piloter électroniquement l'alimentation des diodes périphériques du panneau en fonction des défauts à détecter ou de la nature des objets. En effet, en élargissant la source lumineuse, on atténue le caractère parallèle du faisceau de lumière parallèle ce qui permet de modifier le contraste. De manière analogue, plusieurs modes de réalisation sont possibles en vue de former les sources ponctuelles caractéristiques. En effet, selon un premier mode de réalisation, les sources ponctuelles peuvent être constituées par une pluralité de diodes électroluminescentes. Ainsi, ces diodes peuvent être rapportées sur un support de la lentille de Fresnel le cas échéant. Les rayons lumineux qui émergent de ces diodes sont donc concentrés et forment un faisceau de section non négligeable par rapport au faisceau de rayons parallèles. Selon un second mode de réalisation, les sources ponctuelles peuvent émettre des faisceaux laser. Autrement dit, la section des faisceaux est dans ce cas inférieure à celle des rayons du premier mode de réalisation mais leur intensité est supérieure. Avantageusement, dans ce cas, les sources ponctuelles peuvent comporter un anamorphoseur apte à élargir une fraction du faisceau laser de chaque source. En effet, la section du faisceau laser est très condensée et très localisée. Par conséquent, il peut être préférable d'élargir la section du faisceau laser de manière à éviter des zones blanches gênantes. On peut par exemple utiliser comme anamorphoseur des lentilles à très courte focale telles que des lentilles cylindriques aptes à élargir le faisceau dans une direction unique et former un faisceau plan. De cette manière, des défauts à faible contraste peuvent être mis en évidence sur la surface des produits. En pratique, une source lumineuse peut être orientable et s'adapter à différentes tailles d'objets transparents. En d'autres termes, la source lumineuse est agencée sur un support mobile par rapport au châssis de la machine. De cette manière, il est possible à la fois de faire pivoter la source lumineuse par rapport à un axe sensiblement horizontal, mais également d'approcher ou d'éloigner la source par rapport au convoyeur. Selon un mode de réalisation, le dispositif de détection peut comporter au moins quatre caméras qui visent des objets avec une orientation différente, de façon à identifier tous les défauts de type "faible contraste" présents dans de tels objets. Avantageusement, les caméras peuvent avoir une vision télécentrique c'est à dire dont le grandissement est constant quelle que soit la distance qui sépare les objets des capteurs optiques des caméras. Elles sont ainsi positionnées dans le plan focal image d'une lentille convergente. Cet agencement permet de capter toute l'énergie du faisceau de lumières parallèles qui traverse les objets. L'invention concerne également une machine d'inspection combinée pour détecter un objet transparent comportant deux postes, chacun équipé d'une source lumineuse diffuse, de façon à éclairer les objets et permettre la détection des défauts de fort contraste au moyen d'au moins une camera captant la lumière au travers des objets. Ces deux postes sont orientés de manière opposée par rapport au convoyeur de façon à inspecter deux cotés opposés des objets. Il est donc possible de compléter cette machine en lui ajoutant également au moins un dispositif de détection des défauts à "faible contraste" tel que décrit précédemment. 25 En d'autres termes, une telle machine comporte au moins trois postes, deux utilisant une source de lumière diffuse standard tel que des systèmes à néons ou à panneaux de diodes et un dispositif de détection comportant une source lumineuse apte à générer à la fois un faisceau de rayons parallèles et une pluralité de rayons dont l'orientation est différente de celle du faisceau de rayons parallèles. Selon un mode de réalisation, la machine peut comporter deux postes de détection des défauts à "faible contraste" positionnés en entrée et en sortie des postes à sources de lumière diffuse. Ainsi, cet agencement permet de détecter les défauts de type "faible contraste" au niveau des deux côtés des objets positionnés sur le convoyeur. Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures annexées dans lesquelles: É les figures 1 et 2 sont des vues en coupe transversale de deux variantes du dispositif de détection de défauts, conforme à l'invention; É la figure 3 est une vue de face de la source lumineuse d'un dispositif de détection, conforme à l'invention; É la figure 4 est une vue de dessus d'une machine, conforme à l'invention. Description détaillée de l'invention Comme déjà évoqué, l'invention concerne un dispositif et une machine de détection de défauts d'objets transparents ou translucides. Tel que représenté aux figures 1 et 2, un tel dispositif de détection comporte une source lumineuse (15) pour éclairer un objet (1) positionné sur un convoyeur (2). Selon l'invention, la source lumineuse (15) comporte un moyen (4) apte à générer un faisceau (5) de rayons lumineux parallèles. Elle comporte également une pluralité de sources ponctuelles (6) générant des rayons lumineux (7), dont l'orientation est différente du faisceau (5) de rayons lumineux parallèles. Ces sources ponctuelles (6) peuvent notamment être pilotées indépendamment les unes des autres. Dans la variante représentée schématiquement en figure 1, les moyens (4) comportent un panneau (19) de diodes électroluminescentes (29, 39), de l'ordre de plusieurs dizaines, et dont le centre est positionné au foyer objet d'une lentille de Fresnel (8). La diode (29) permet à elle seule de générer le faisceau (5) de rayons lumineux parallèles, tandis que les diodes (39) permettent de modifier le contraste des images à analyser. Les diodes (39) peuvent donc être alimentées de manière indépendante et pilotées électroniquement. Une deuxième lentille (18) convergente permet alors de concentrer les rayons lumineux émis par les deux types de sources (19) et (6). Toutefois, l'invention couvre également les variantes dans lesquelles la vision des caméras est directe. Cette lentille (18) peut également être remplacée ou combinée avec des filtres chromatiques ou polarisant. Dans la variante de la figure 1, le dispositif comporte une caméra (3), positionnée au niveau du foyer image de la lentille convergente (18). La caméra (3) capte la lumière transmise au travers de l'objet (1) de façon à analyser la présence de défauts. Tel que représenté à la variante de la figure 2, la source lumineuse (15) peut comporter une unique diode électroluminescente (9) de haute puissance. Une telle diode (9) présente alors un diamètre supérieur à cinq millimètres. Cette diode (9) est également positionnée au niveau du foyer objet de la lentille de Fresnel (8). Dans cette variante, la lumière transmise au travers de l'objet (1) est captée par deux caméras (3), positionnées l'une au dessus de l'autre dans le plan focal image de la lentille convergente (18). Avantageusement, les caméras (3) sont au nombre de quatre, positionnées symétriquement par rapport au plan de la figure 2. Tel que représenté à la figure 3, la source lumineuse (15) peut présenter une forme sensiblement rectangulaire. La diode centrale (29) permet de générer un faisceau de rayons lumineux parallèles et la lentille de Fresnel (8) comporte une pluralité de cercles concentriques agencés autour du centre de la forme rectangulaire. Le panneau (19) de diodes électroluminescentes (29, 39) est également positionné au centre des cercles concentriques en arrière-plan de la lentille (8). La combinaison du panneau (19) d'éléments éclairants avec la lentille de Fresnel (8) qui permet d'obtenir un faisceau (5) de rayons plus ou moins parallèles en fonction du nombre de diodes (39) qui sont alimentées. Il est ainsi possible d'éclairer indépendamment chaque diode électroluminescente (39) du panneau (19) de façon à faire varier la largeur de la source positionnée au niveau du plan focal objet de la lentille de Fresnel (8). Une partie des diodes (39) peut être alimentée indépendamment autour d'une diode centrale (29) qui permet à elle seule de générer un faisceau (5) de rayons parallèles. Selon cette variante de l'invention, il est possible d'atténuer la dureté du faisceau (5) de rayons parallèles. On peut ainsi moduler le contraste en fonction de la nature des objets et notamment de leur forme et/ou de leur teinte. La diode centrale (29) du panneau (19) peut notamment être agencée en regard d'un condenseur permettant de concentrer les rayons générés par ces diodes au foyer objet de la lentille de Fresnel. Avantageusement les diodes (29, 39) peuvent être de nature différente en fonction de leur position sur le panneau (19). Ainsi, la diode centrale (29) peut être de couleur blanche de manière à obtenir un faisceau de rayon parallèle de forte intensité. Les diodes (39) agencées à la périphérie de la diode centrale (29) peuvent être de couleur ambre et être en regard d'un diffuseur. Par ailleurs, il est possible de disposer les diodes (39) de couleur ambre en anneaux concentriques autour de la diode (29) de couleur blanche. Le nombre d'anneaux concentrique à alimenter permet alors d'ajuster le contraste en fonction de l'objet. L'intensité d'éclairage des différentes diodes (39) est de plus réglable et piloté informatiquement. Les rayons lumineux (7) dont l'orientation est différente sont obtenus au moyen des diodes électroluminescentes (6) positionnées sur la périphérie de la lentille de Fresnel (8). Tel que représenté à la figure 3, les diodes électroluminescentes (6) sont régulièrement réparties sur chacun des côtés de la lentille de Fresnel (8). Suivant d'autres modes de réalisation, les diodes (6) peuvent être agencées que sur deux côtés opposés de la lentille (8) et elles peuvent également être éclairées chacune de façon indépendante de manière à s'adapter à différentes formes ou dimensions d'objets. La combinaison d'un faisceau (5) de rayons parallèles avec une pluralité de diodes (6) aptes à générer des rayons lumineux (7) d'orientation différente permet d'éclairer les objets (1) suivant deux directions, et ainsi permet d'améliorer l'efficacité de détection des défauts. En effet, lorsque un défaut est positionné en regard de la source (15) générant le faisceau (5) de rayons parallèles, il est possible qu'il ne soit pas détecté car il ne dévie pas le faisceau (5). La pluralité de sources ponctuelles (6) permet d'éviter ce cas de figure, car il est rare qu'un défaut ne dévie pas au moins un des deux faisceaux lumineux orientés suivant deux directions. Tel que représenté à la figure 4, l'invention concerne également une machine de détection de défauts équipés de deux dispositifs tels que précédemment décrits. Une telle machine comporte deux postes (10,11) équipés chacun d'une source lumineuse diffuse (20,21) et un ensemble de cameras (23,33) pour capter la lumière transmise au travers de l'objet (1) . Dans cette représentation, les postes de détections de défauts à "faible contraste" (12, 13) sont au nombre de deux et sont agencés en entrée et en sortie de la machine. Leur orientation est inversée par rapport au convoyeur (2) de façon à inspecter deux cotés de l'objet (1). De manière à améliorer la compacité d'une telle machine, les caméras (3) peuvent être positionnées sur le même montant vertical support des caméras (23) et (33). Tel que représenté, ces caméras (3) sont au nombre de deux, mais leur nombre peut être supérieur. On peut notamment utiliser quatre cameras avec une paire de caméras positionnées dans un plan inférieur. - 10 - Il ressort de ce qui précède que le dispositif et la machine de détection de défauts présentent de multiples avantages, notamment: É il permet d'éliminer totalement des objets présentant des défauts de faible contraste, en combinaison, le cas échéant, avec la détection des défauts à fort contraste; É il permet de s'adapter à tous types d'objets grâce à une grande mobilité par rapport au châssis porteur, É il peut également être utilisé comme source lumineuse pour détecter des défauts et/ou lire des informations de codage inscrites sur le fond d'une bouteille; É il est relativement peu encombrant. - 11 - REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de défauts d'objets (1) transparents ou translucides positionnés sur un convoyeur (2) apte à déplacer lesdits objets (1) en translation, ledit dispositif comportant une source lumineuse (15) apte à éclairer lesdits objets (1) et permettre la détection des défauts au moyen d'au moins une camera (3) captant la lumière au travers des objets (1), caractérisé en ce que la source lumineuse (15) comporte: - des moyens (4) aptes générer un faisceau (5) de rayons lumineux parallèles et orientés en direction des objets (1) positionnés sur le convoyeur (2), et; - une pluralité de sources ponctuelles (6) dont l'orientation des rayons (7) est différente du faisceau (5) de rayons lumineux parallèles. 2. Dispositif de détection de défauts selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sources ponctuelles (6) sont positionnées sur la périphérie du faisceau (5) de rayons lumineux parallèles, les rayons (7) desdites sources ponctuelles (6) étant sécants avec le faisceau (5) de rayons parallèles. 3. Dispositif de détection de défauts selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sources ponctuelles (6) sont alimentées indépendamment. 4. Dispositif de détection de défauts selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (4) aptes générer un faisceau de rayons lumineux parallèles comportent une lentille de Fresnel (8). 5. Dispositif de détection de défauts selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (4) aptes générer un faisceau (5) de rayons lumineux parallèles comportent au moins une diode électroluminescente (9, 29). 6. Dispositif de détection de défauts selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse (15) comporte un panneau (19) sur lequel est agencé une diode électroluminescente centrale (29) apte générer un faisceau (5) de rayons lumineux parallèles et une pluralité de diodes électroluminescentes périphériques (39) aptes à adapter le contraste des images à analyser. - 12 - 7. Dispositif de détection de défauts selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sources ponctuelles (6) comportent une pluralité de diodes électroluminescentes. 8. Dispositif de détection de défauts selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sources ponctuelles (6) émettent des faisceaux laser. 9. Dispositif de détection de défauts selon la revendication 8, caractérisé en ce que les sources ponctuelles (6) comportent un anamorphoseur apte à élargir le faisceau laser de chaque source (6). 10. Dispositif de détection de défauts selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse (15) est orientable et s'adapte à différentes tailles d'objets (1) transparents. 11. Machine d'inspection pour détecter des défauts d'un objet (1) transparent comportant deux postes (10, 11) chacun équipé d'une source lumineuse diffuse (20, 21) apte à éclairer lesdits objets (1) et permettre la détection des défauts au moyen d'au moins une camera (23, 33) captant la lumière au travers des objets (1), lesdits deux postes (10, 11) étant orientés de manière opposée par rapport au convoyeur (2) de façon à inspecter deux cotés opposés desdits objets (1), ladite machine étant caractérisée en ce qu'elle comporte également au moins un poste (12, 13) de détection des défauts à faible contraste selon la revendication 1. 12. Machine d'inspection selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comporte deux postes (12, 13) de détection des défauts à faible contraste positionnés en entrée et en sortie des deux postes (10, 11) à sources diffuses.