Brevet FR2907554A1 — publié le 20080425

La présente invention concerne le domaine technique de l'inspection d'objets ou d'articles creux translucides ou transparents tels que par exemple des bouteilles ou des flacons, en vue de déceler d'éventuels défauts présentés par l'objet et possédant la caractéristique de réfléchir la lumière. L'objet de l'invention vise plus particulièrement le domaine de l'inspection d'objets entraînés en rotation en vue de détecter en tant que défauts, les glaçures en exploitant leur caractéristique essentielle qui est celle de réfléchir la lumière incidente. Les défauts de type glaçures sont des microfissures présentes dans la matière et qui sont des amorces pour la propagation de fissures pouvant conduire à la destruction de l'objet par exemple lors d'un choc mécanique ou thermique. Les glaçures sont généralement soit sensiblement verticales, c'est-à-dire sensiblement parallèles à l'axe de symétrie longitudinale de l'objet, soit sensiblement horizontales, c'est-à-dire s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire audit axe de symétrie. Compte tenu du fait que de tels défauts sont susceptibles d'affecter les caractéristiques des objets et plus grave, de présenter un réel danger pour l'utilisateur, l'état de la technique a proposé de nombreuses solutions pour détecter les glaçures. Par exemple, la demande de brevet EP 0 456 910 décrit un dispositif assurant l'inspection d'articles creux destinés à être mis en rotation autour de leur axe de symétrie longitudinale. Un système d'éclairage est apte à fournir un faisceau lumineux incident concentré par une lentille sur la partie supérieure de la bague de l'objet. Un système de réception telle qu'une caméra matricielle reçoit les faisceaux lumineux réfléchis notamment par des glaçures verticales lors de la rotation de l'article. La caméra est reliée à une unité de traitement indiquant si les faisceaux réfléchis dépassent un seuil d'intensité lumineuse prédéterminée au-delà duquel un défaut est constaté. La demande de brevet EP 0 483 966 propose de mettre en oeuvre un dispositif comportant une source lumineuse éclairant le fond d'une bouteille placée sur un support entraîné en rotation. Une caméra prend des images du fond de la bouteille à travers une fenêtre de scrutation aménagée dans le support de la bouteille. La caméra est reliée à une unité d'analyse et de traitement des faisceaux 2907554 2 lumineux reçus, adaptée pour former selon une cadence donnée, des images successives de la bouteille formées chacune d'un nombre déterminé de pixels. L'unité d'analyse et de traitement effectue ensuite après une resynchronisation des deux images successives, une différence entre les pixels des deux images 5 précitées et un comptage par rapport à des valeurs de seuils de façon à permettre de distinguer les faisceaux réfléchis de nature stationnaire correspondant à des réflections parasites, de ceux de nature variable correspondant à des défauts de l'objet. Le brevet EP 1 147 405 décrit un dispositif d'inspection de bouteilles 10 comportant au moins cinq têtes de prise de vues choisies parmi le groupe constitué d'extrémités d'endoscope de prise d'images et des capteurs d'images déportés par rapport à un dispositif de traitement d'images. Un tel dispositif vise ainsi à multiplier les têtes de prise de vues de manière à augmenter le nombre d'images prises au cours de la rotation de la bouteille. Un tel dispositif constitue 15 une solution particulièrement onéreuse compte tenu du nombre important de têtes de prise de vues. Par ailleurs, il s'avère en principe difficile d'installer autant de capteurs sur une machine de fabrication d'objets en verre. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un poste d'inspection optique pour détecter des défauts 20 réfléchissant la lumière et présentés par un objet creux transparent ou translucide entraîné en rotation, un tel poste permettant de détecter de manière fiable et sûre les glaçures tout en limitant le nombre de caméras installées. Pour atteindre un tel objectif, le poste d'inspection optique selon l'invention détecte des défauts réfléchissant la lumière et présentés par un objet creux 25 transparent ou translucide entraîné en rotation autour de son axe de symétrie, le poste d'inspection comprenant : - un système d'éclairage apte à fournir une série de faisceaux lumineux éclairant une zone d'inspection de l'objet selon différents angles incidents, une caméra équipée d'un objectif réalisant des images de la zone 30 d'inspection au cours de la rotation de l'objet, et une unité d'analyse et de traitement des images prises par la caméra afin de détecter la présence de défauts réfléchissants dans les images. 2907554 3 Selon l'invention, le poste d'inspection optique comporte une série d'éléments optiques de déviation dans l'air des rayons réfléchis par la zone d'inspection, disposés entre la zone d'inspection et l'objectif, de manière à former dans chaque image, une série de vues de la zone d'inspection prises sous des 5 angles de visée différents. Selon un exemple de réalisation, les éléments optiques de déviation sont disposés de part et d'autre de l'axe de visée optique de la caméra. Avantageusement, les éléments optiques de déviation sont disposés de manière symétrique par rapport à l'axe de visée optique de la caméra. 10 Dans le cas où plusieurs éléments optiques de déviation sont disposés d'un même côté de l'axe de visée optique de la caméra, ces éléments optiques de déviation possèdent des angles de déviation optique différents eux. Par exemple, les éléments optiques de déviation sont réalisés par des lentilles sphériques, des lentilles cylindriques, des prismes ou par des miroirs. 15 Selon une variante préférée de réalisation, les éléments optiques de déviation sont réalisés par des prismes de Fresnel ou des lentilles de Fresnel. Par exemple, le système d'éclairage et les éléments optiques de déviation sont disposés du même côté par rapport à l'objet. Selon une première application, le poste d'inspection optique comporte des 20 éléments optiques de déviation disposés côte à côte selon une direction horizontale afin de détecter les glaçures verticales. Selon un autre exemple de réalisation, le système d'éclairage et les éléments optiques de déviation sont disposés de part et d'autre de l'objet. Selon une autre application, le poste d'inspection optique comporte des 25 éléments optiques de déviation disposés de manière superposée selon une direction verticale afin de détecter les glaçures horizontales. Bien entendu, il peut être envisagé que le poste d'inspection optique comporte à la fois des éléments optique de déviation disposés côte à côte selon une direction horizontale afin de détecter les glaçures verticales et des éléments 30 optiques de déviation disposés de manière superposée selon une direction verticale afin de détecter les glaçures horizontales. Selon cet exemple, le poste 2907554 4 d'inspection optique comporte une caméra associée à un objectif adapté pour détecter des glaçures horizontales et des glaçures verticales. Selon une caractéristique avantageuse, l'unité d'analyse et de traitement des images assure une comparaison entre les informations extraites des vues des 5 images prises de manière à distinguer les faisceaux réfléchis de nature stationnaire de ceux de nature mobile correspondant à des défauts de l'objet. Un autre objet de l'invention vise à proposer une installation de contrôle comportant des moyens de mise en rotation des objets équipés d'au moins un poste d'inspection conforme à l'invention. 10 Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La Figure 1 est une vue schématique en perspective montrant un premier exemple de réalisation d'un poste d'inspection optique conforme à l'invention. 15 La Figure 2 est une vue de dessus du poste d'inspection illustré à la Fig 1. La Figure 3 illustre un exemple d'image prise par un poste d'inspection optique conforme à l'invention. La Figure 4 est une vue d'un autre exemple de réalisation d'un poste d'inspection optique pour la détection des glaçures horizontales. 20 Conformément aux Fig. 1 et 2, l'objet de l'invention concerne un poste d'inspection optique 1 pour détecter des défauts réfléchissant la lumière et présentés par des objets creux 2 transparents ou translucides. Par exemple, les objets 2 sont des bouteilles, des pots ou des flacons présentant un axe de symétrie longitudinale A et réalisés en verre ou en matière plastique. Le poste 25 d'inspection optique 1 est destiné à être installé sur une ligne de fabrication des objets 2 en vue de détecter d'éventuels défauts présentés par les parois de ces objets. Le poste d'inspection optique 1 est apte à détecter en tant que défauts, des glaçures, susceptibles d'apparaître au niveau d'une zone prédéterminée d'inspection ou de contrôle Z. De manière classique, les objets 2 sont pris en 30 charge par un système de manipulation appropriée 3 permettant d'assurer la rotation des objets 2 autour de leur axe de symétrie A. 2907554 5 Le poste d'inspection 1 comporte un système d'éclairage 6 apte à fournir une série de faisceaux lumineux 7 éclairant la zone d'inspection Z de l'objet selon différents angles incidents. Il doit être compris que la zone d'inspection Z correspond à une surface limitée de l'objet qui dans l'exemple illustré correspond à 5 une partie de la bague de l'objet. Par exemple, le système d'éclairage 6 comporte plusieurs sources lumineuses telles que des diodes électroluminescentes ou une autre source de lumière associée par exemple à des fibres optiques et/ou des lentilles. Ce système d'éclairage 6 est adapté pour éclairer la zone d'inspection Z avec des angles d'incidences différents. La rotation de l'objet 2 sur un tour selon 10 l'axe de symétrie A permet d'obtenir une inspection de toute la périphérie de l'objet à savoir la bague dans l'exemple considéré. Le poste d'inspection optique 1 comporte une caméra 8 équipée d'un objectif 9 réalisant des images de la zone d'inspection Z au cours de la rotation de l'objet 2. La caméra 8 est une caméra matricielle par exemple. 15 Conformément à l'invention, le poste d'inspection optique 1 comporte une série d'éléments optiques 11 de déviation dans l'air des rayons réfléchis par la zone d'inspection Z. Ces éléments optiques de déviation 11 sont disposés entre la zone d'inspection Z et l'objectif 9 de manière à former une image I de la zone d'inspection Z, cette image I comportant une série de vues de cette zone prises 20 selon des angles de vues différentes. Ces éléments optiques de déviation 11 sont placés pour dévier dans l'air les rayons lumineux en direction de l'objectif 9. Ces éléments optiques de déviation 11 peuvent être réalisés par des lentilles sphériques, des lentilles cylindriques, des prismes ou des miroirs. Selon une caractéristique préférée de réalisation, les éléments optiques de déviation 11 sont 25 réalisés par des lentilles de Fresnel ou par des prismes de Fresnel. Dans l'exemple de réalisation illustré aux Fig. 1 et 2, les éléments optiques de déviation 11 sont réalisés par des prismes au nombre de 2. Dans cet exemple, les éléments optiques de déviation 11 sont disposés de part et d'autre de l'axe de visée optique V de la caméra 8. Selon une caractéristique préférée de réalisation, 30 les éléments optiques de déviation 11 sont disposés de manière symétrique par rapport à l'axe de visée optique V de la caméra. 2907554 6 Tel que cela ressort clairement de l'exemple illustré aux Fig. 2 et 3, les éléments optiques de déviation 11 sont disposés de manière à former une image I avec trois vues V1, V21 V3 de la zone d'inspection Z. L'angle de champ a-d de l'objectif 9 et de la caméra 8 est partagé en différentes zones à 5 savoir trois zones dans l'exemple. Chaque zone correspond à une vue de l'objet prise sous un angle différent. La zone d'inspection Z est ainsi observée sous trois directions d'observation différentes à savoir : . a-b ; a'-b' sur le trajet de laquelle est placé un élément optique de déviation 11 permettant de former une vue V1, 10 . c-d ; c'-d' sur le trajet de laquelle est placé un élément optique de déviation 11 permettant de former une vue V3, . b-c laissée libre par les éléments optiques de déviation 11 autour de l'axe de visée V permettant à la caméra de conserver une vue directe pour former une vue V2. 15 Il doit être considéré que chaque élément optique de déviation 11 permet de prendre la zone d'inspection Z sous un angle de visée distinct en vue de réaliser les vues V1, V2 tandis que l'angle de visée de la caméra permet de réaliser une vue V3 de la zone d'inspection Z de sorte qu'il peut être obtenu une image I composée de trois vues V1, V2, V3 de la zone d'inspection Z prises sous trois 20 angles de visée distincts. Une telle disposition permet d'augmenter la probabilité de récupérer la lumière émise par un défaut réfléchissant la lumière, par l'observation de la zone d'inspection, sous différents angles de vues. Dans l'exemple illustré, les éléments optiques de déviation 11 sont réalisés 25 par deux prismes. Il est à noter que ces prismes peuvent être remplacés par des lentilles de Fresnel ou par des miroirs. Dans ce dernier exemple de réalisation, la caméra est disposée de l'autre côté de l'objet pour récupérer les rayons lumineux. De même, dans l'exemple illustré, les deux éléments optiques de déviation 11 laissent subsister entre eux un champ d'observation pour la caméra. Il peut être 30 envisagé de partager le champ a-d en deux zones d'observation jointives à travers les deux éléments optiques de déviation 11 accolés de manière à obtenir une image I à deux vues V1 et V3 uniquement. 2907554 7 Bien entendu, il peut être envisagé de mettre en oeuvre un nombre supérieur d'éléments optiques de déviation. Par exemple, il peut être prévu de disposer quatre éléments optiques de déviation 11 montés de manière symétrique par rapport à l'axe de visée optique V de la caméra. Dans ce cas, les deux 5 éléments optiques de déviation 11 disposés d'un même côté de l'axe de visée optique V possède des angles de déviation optique différents entre eux. Selon cette variante, chaque image prise I comporte cinq vues de la zone d'inspection Z, prises sous cinq angles de visée différents. La caméra 8 est reliée à une unité 20 d'analyse et de traitement des images 10 prises au cours de la rotation de l'objet. Il doit être considéré qu'au cours de la rotation de l'objet sur un tour, la caméra 8 prend une succession d'images I comportant chacune une série de vues de la zone d'inspection Z prises selon des axes de visée différents. Cette unité 20 assure une comparaison entre les informations extraites des vues des images prises successivement de manière à 15 distinguer les faisceaux réfléchis de nature stationnaire de ceux de nature mobile correspondant à des défauts de l'objet. Dans l'exemple illustré sur les Fig. 1 et 2, les éléments optiques de déviation 11 et le système d'éclairage 6 sont disposés du même côté par rapport à l'objet 2. De plus, les éléments optiques de déviation 11 sont situés côte à côte 20 selon une direction horizontale afin de détecter avantageusement les glaçures verticales. Par ailleurs, il peut être prévu d'équiper une installation de contrôle des objets par un ou plusieurs postes d'inspection 1 conformes à l'invention. Il est à noter qu'il peut être envisagé de contrôler par deux postes d'inspection optique 1, deux zones d'inspection Z situées de manière diamétralement opposée sur 25 l'objet 2. La Fig. 4 illustre une autre variation de réalisation du poste d'inspection 1 adapté plus précisément pour détecter les glaçures horizontales. Selon cette variante de réalisation, le système d'éclairage 6 et les éléments optiques de déviation 11 sont disposés de part et d'autre de l'objet 2. De plus, les éléments 30 optiques de déviation 11 sont disposés de manière superposée selon une direction sensiblement verticale. Selon cette variante, les éléments optiques de 2907554 8 déviation 11 sont tournés d'un angle de 90 par rapport aux éléments optiques de déviation 11 illustrés à la Fig. 1. Bien entendu, il peut être envisagé de réaliser un poste d'inspection 1 adapté pour détecter à la fois les glaçures horizontales et les glaçures verticales. A 5 cet égard, le poste d'inspection 1 comporte des éléments optiques de déviation 11 disposés côte à côte selon une direction horizontale afin de détecter les glaçures verticales et des éléments optiques de déviation 11 disposés de manière superposée selon une direction verticale afin de détecter les glaçures horizontales. L'angle de champ de l'objectif et de la caméra est donc partagé en 10 au moins autant de zones que d'éléments optiques de déviation 11 interposés sur le trajet de la lumière réfléchie. 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 - Poste d'inspection optique (1) pour détecter des défauts réfléchissant la lumière et présentés par un objet creux (2) transparent ou translucide entraîné en rotation autour de son axe de symétrie (A), le poste d'inspection comprenant : un système d'éclairage (6) apte à fournir une série de faisceaux lumineux éclairant une zone d'inspection (Z) de l'objet selon différents angles incidents, - une caméra (8) équipée d'un objectif (9) réalisant des images de la zone d'inspection au cours de la rotation de l'objet, - et une unité d'analyse et de traitement des images prises par la caméra afin de détecter la présence de défauts réfléchissants dans les images, caractérisé en ce qu'il comporte une série d'éléments optiques (11) de déviation dans l'air des rayons réfléchis par la zone d'inspection (Z), disposés entre la zone d'inspection (Z) et l'objectif (9), de manière à former dans chaque image, une série de vues de la zone d'inspection prises sous des angles de visée différents. 2 - Poste d'inspection optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments optiques de déviation (11) sont disposés de part et d'autre de l'axe de visée optique (V) de la caméra. 3 - Poste d'inspection optique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments optiques de déviation (11) sont disposés de manière symétrique par rapport à l'axe de visée optique (V) de la caméra. 4 - Poste d'inspection optique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments optiques de déviation (11) disposés d'un même côté de l'axe de visée optique (V) de la caméra possèdent des angles de déviation optique différents entre eux. 5 - Poste d'inspection optique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments optiques de déviation (11) sont réalisés par des lentilles sphériques, des lentilles cylindriques, des prismes ou par des miroirs. 6 - Poste d'inspection optique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments optiques de déviation (11) sont réalisés par des prismes de Fresnel ou des lentilles de Fresnel. 2907554 10 7 - Poste d'inspection optique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le système d'éclairage (6) et les éléments optiques de déviation (11) sont disposés du même côté par rapport à l'objet. 8 - Poste d'inspection optique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé 5 en ce qu'il comporte des éléments optiques de déviation (11) disposés côte à côte selon une direction horizontale afin de détecter les glaçures verticales. 9 - Poste d'inspection optique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le système d'éclairage (6) et les éléments optiques de déviation (11) sont disposés de part et d'autre de l'objet. 10 10 - Poste d'inspection optique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments optiques de déviation (11) disposés de manière superposée selon une direction verticale afin de détecter les glaçures horizontales. 11 - Poste d'inspection optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 l'unité (20) d'analyse et de traitement des images assure une comparaison entre les informations extraites des vues des images prises de manière à distinguer les faisceaux réfléchis de nature stationnaire de ceux de nature mobile correspondant à des défauts de l'objet. 12 - Installation pour contrôler des objets creux transparents ou 20 translucides (2), comportant des moyens (3) de mise en rotation des objets, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un poste d'inspection (1) conforme à l'une des revendications 1 à 11.