Brevet FR2907900A1 — publié le 20080502

DISPOSITIF D'ANALYSE DE TRANSPARENCE 5 10 La présente invention concerne un dispositif d'analyse de transparence de produits solides, fluides ou complexes, structurés ou non. Elle s'applique, en particulier, à l'analyse de transparence de liquides industriels, notamment pour la teinture de textiles. Dans le domaine de l'analyse de liquides industriels, on connaît des spectromètres qui fournissent une analyse très précise de la transparence du liquide. Cependant, ces 15 produits sont d'un coût très élevé, d'une certaine fragilité et d'une durée de vie limitée. Ils restent, en conséquence, cantonnés aux laboratoires industriels et ne permettent pas l'asservissement de processus en temps réel. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif d'analyse de transparence d'un 20 produit, caractérisé en ce qu'il comporte : une zone d'analyse adaptée à retenir un échantillon dudit produit, - un capteur d'image électronique matriciel adapté à fournir un signal représentatif d'une quantité de lumière l'atteignant, placé d'un premier côté de la zone d'analyse, - une source de lumière composée d'au moins une diode électroluminescente placée 25 de l'autre côté de la zone d'analyse et capable d'illuminer la zone d'analyse pour qu'au moins une partie des rayons lumineux issus de la source de lumière atteignant l'échantillon de produit atteigne, ensuite, le capteur d'image et - un circuit de traitement adapté à recevoir le signal fourni par le capteur d'image et à traiter au moins la surface d'éblouissement dudit capteur d'image pour déterminer la 30 transparence de l'échantillon, dans chaque gamme spectrale d'émission de chaque diode électroluminescente. Grâce à ces dispositions, la dynamique d'éblouissement du capteur est exploitée et permet une estimation précise de la transparence de l'échantillon. De plus, les composants utilisés étant communément vendus sur le marché grand public, ils ne représentent pas un 35 coût élevé et permettent une implantation du dispositif sur des machines industrielles en vue d'un suivi en temps réel de leur fonctionnement et, éventuellement, en vue de l'asservissement de ce fonctionnement. 2907900 2 Selon des caractéristiques particulières, la source de lumière comporte au moins une diode électroluminescente adaptée à émettre successivement dans plusieurs gammes spectrales, le dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus comportant un moyen de commande de la gamme spectrale d'émission de la source de lumière, le moyen de traitement étant adapté à traiter successivement les signaux fournis par le capteur d'image pour les différentes gammes spectrales. Selon des caractéristiques particulières, la source de lumière comporte au moins deux diodes électroluminescentes adaptées à émettre, chacune, dans une gamme spectrale différente, le dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus comportant un moyen de commande de la gamme spectrale d'émission de la source de lumière, le moyen de traitement étant adapté à traiter successivement les signaux fournis par le capteur d'image pour les différentes gammes spectrales. Grâce à chacune de ces dispositions, le dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus peut s'adapté à différents produits, ou différentes couleurs, pour analyser plus 15 finement leur densité ou leur évolution. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus comporte, en outre, un moyen de prélèvement d'échantillon du produit et un moyen d'évacuation de l'échantillon après analyse. Selon des caractéristiques particulières, le moyen de traitement est adapté à traiter 20 l'évolution de la transparence de l'échantillon et à émettre un signal en fonction de cette évolution. Selon des caractéristiques particulières, le moyen de traitement est adapté à comparer la valeur de la transparence à une valeur limite de transparence prédéterminée et à émettre un signal variable en fonction de la position respective de ces valeurs de 25 transparence. Selon des caractéristiques particulières, le moyen de traitement est adapté à comparer la valeur de la vitesse d'évolution de la transparence à une valeur limite de vitesse d'évolution prédéterminée et à émettre un signal variable en fonction de la position respective de ces valeurs de vitesse. 30 Selon des caractéristiques particulières, le moyen de traitement est adapté à déterminer ladite valeur prédéterminée au cours d'une phase d'initialisation en fonction de la transparence d'un échantillon. Grâce à chacune de ces dispositions, l'exploitant du dispositif peut être averti automatiquement de la survenance d'un événement représenté par la valeur de la 35 transparence ou par la valeur de sa vitesse d'évolution et agir, en conséquence, sur un processus industriel, comme, par exemple, faire arrêter automatiquement, par le dispositif, une phase de teinture ou de rinçage de machine de teinture. 2907900 3 Selon des caractéristiques particulières, le moyen de traitement est adapté, pour traiter la surface d'éblouissement, à mesurer la surface du capteur d'image pour laquelle ce capteur fourni un signal supérieur à une valeur prédéterminée. Grâce à ces dispositions, le traitement est aisé, rapide, efficace, fiable, peu sensible 5 au bruit et économe en terme de moyens mis en oeuvre. Selon des caractéristiques particulières, le moyen de traitement est adapté, à mesurer la moyenne d'éclairement d'une partie de la surface du capteur d'image pour laquelle le signal issu du capteur d'image représente un éclairement supérieur à une valeur prédéterminée. 10 Grâce à ces dispositions, même lorsque le capteur d'image n'est pas, ou peu, ébloui, la transparence de l'échantillon peut être estimée. La dynamique du dispositif est ainsi améliorée. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite, dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des 15 dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente, schématiquement, un mode de réalisation du dispositif objet de la présente invention ; - la figure 2 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes mises en oeuvre par le mode de réalisation du dispositif illustré en figure 1 et 20 les figures 3A à 3C représentent, schématiquement, le traitement des éclairements reçus successivement, par un capteur d'image et leur traitement. On observe, en figure 1, une source de lumière 100 éclairant, par l'intermédiaire d'un système optique, un capteur d'image 110 muni d'un objectif 115. Le système optique comporte, notamment, une lentille convergente 120 et une lentille divergente 125 entourant 25 un conduit de lumière 145. Le conduit de lumière 145 est séparé d'un conduit d'échantillon 150 par deux lames 140. L'intersection des deux conduits forme une zone d'analyse 170. Le conduit d'échantillon 150 va d'un moyen de prélèvement d'échantillon 135 à un moyen d'évacuation d'échantillon 155. La source de lumière 100 comporte une pluralité (ici dix) de diodes électroluminescentes 105 et un moyen de commande de gamme spectrale émise 30 160. Un moyen de traitement de signaux 165 reçoit et traite les signaux issus du capteur d'image 110 pour déterminer la transparence d'un échantillon placé dans la zone d'analyse 170, dans une gamme spectrale émise par la source de lumière 100. Le capteur d'image 110 muni de l'objectif 115 comporte un capteur d'image matriciel et est, par exemple, une caméra à capteur monochrome, par exemple similaire aux caméras 35 de portiers vidéos. Préférentiellement, le capteur d'image 110 ne comporte pas de filtre éliminant les rayons infrarouges de telle manière que le dispositif puisse déterminer la transparence de l'échantillon, dans la zone d'analyse 170, non seulement dans le domaine 2907900 4 visible, mais aussi dans le proche infrarouge. Le système optique, comportant l'objectif de la caméra, la lentille convergente 120 et la lentille divergente 125 forme à la surface photosensible du capteur d'image 110, une image de la source de lumière. La lentille divergente 125 forme une image virtuelle 130 de la source de lumière 105 afin que des 5 rayons lumineux issus de la source de lumière 105 puissent entrer dans le conduit de lumière 145. La lentille convergente 120 possède une longueur focale égale à la distance entre cette image virtuelle 130 et la lentille 120. Préférentiellement, les lames 140 sont transparente dans l'ensemble du domaine d'émission de la source de lumière 100 et de réception par le capteur d'image 110. Le 10 moyen de prélèvement d'échantillon 135 est adapté à prélever un échantillon, notamment de produit liquide, dans un flux de produit. Par exemple, le moyen de prélèvement d'échantillon 135 comporte une électrovanne reliée, en son entrée, à un circuit de circulation de bain dans une machine de teinture. Le moyen d'évacuation d'échantillon 155 est adapté à évacuer l'échantillon après analyse. Par exemple, il comporte une électrovanne reliant le conduit 150 à un évier. Dans le cas où deux électrovannes sont ainsi mises en oeuvre, une dans chacun des moyens 135 et 155, ces électrovannes sont ouvertes simultanément lorsque l'ensemble des gammes spectrales à traiter ont été traitées par le moyen de traitement 165. Les diodes électroluminescentes 105 possèdent différentes gammes spectrales. Par exemple, chacune des diodes électroluminescentes 105 émet dans une gamme spectrale s'étendant sur 40 nanomètres. Ainsi, ensembles, elles couvrent pratiquement le domaine visible et le proche infrarouge. Dans des modes de réalisation particuliers, au moins une diode électroluminescente 105 émet de la lumière dans différentes gammes spectrales, en fonction de son alimentation électrique, par exemple la tension appliquée à ces bornes. Ainsi, un nombre réduit de diodes 105 peut être utilisé tout en permettant une analyse de transparence dans un grand nombre de gammes spectrales. Le moyen de commande 160 est, préférentiellement, adapté à allumer successivement chacune des diodes 105 de manière à ce qu'une seule d'entre elle émette de la lumière à un instant donné. Le moyen de commande 160 de gamme spectrale émise par la source de lumière 100 est préférentiellement connecté au moyen de traitement 165 afin que les changements de gammes spectrales se fassent entre les instants de prises d'images analysées par le moyen de traitement 165. Par exemple, le moyen de commande 160 reçoit, de la part du moyen de traitement 165, un signal de commutation indiquant celle des diodes 105 qui doit être allumée. Un moyen de traitement de signaux 165 reçoit les signaux issus du capteur d'image 35 110 et leur applique les étapes de traitement décrites en regard de la figure 2. Le circuit de traitement 165 reçoit le signal fourni par le capteur d'image 110 et traite au moins la surface 2907900 5 d'éblouissement du capteur d'image 110 pour déterminer la transparence de l'échantillon, dans chaque gamme spectrale d'émission de chaque diode électroluminescente. Comme illustré en figure 2, au cours d'une étape 205, on commute la gamme spectrale d'émission de la source de lumière 100. A cet effet, selon les modes de réalisation, 5 on change de diode électroluminescente 105 allumée ou on modifie un paramètre d'alimentation d'une diode électroluminescente allumée. Puis, au cours d'une étape 210, on effectue une capture d'image en numérisant un signal représentatif d'une image, ou d'une trame, et en plaçant en mémoire le signal numérisé. 10 Au cours d'une image 215, on applique une première valeur seuil pour binariser le signal numérisé, c'est-à-dire le représenter par des valeurs binaires, 0 ou 1 , indiquant, pour chaque élément d'image si la valeur de l'éclairement reçu a dépassé la première valeur seuil. Au cours d'une étape 220, on détermine la surface du capteur d'image pour laquelle le signal représentatif d'image est supérieur à la première valeur seuil, en 15 comptant le nombre d'éléments d'image pour lesquels la valeur binaire est de 1 . Optionnellement, on effectue, préliminairement à l'étape 220, un filtrage analogique ou numérique du signal représentatif d'image. Par exemple, pour déterminer cette surface du capteur d'image, on compte le nombre de points d'images (ou pixels ) pour lesquels la valeur d'éclairement est supérieure à la première valeur seuil. 20 On observe que la source de lumière étant relativement ponctuelle, en comptant le nombre d'éléments d'images pour lequel le signal sortant du capteur d'image représente une valeur d'éclairement au delà de la première valeur seuil, on compte notamment le nombre d'éléments d'image pour lequel un éblouissement local se propage. On traite ainsi l'éblouissement du capteur d'image et exploite donc non seulement la dynamique de chaque 25 point du capteur mais aussi la dynamique offerte par la propagation des effets de l'éblouissement (notamment l'effet connu sous le nom de blooming qui consiste en ce que l'excès de charges électriques crées en un élément d'image se déverse, au moins en partie, sur les éléments d'image voisins). Ainsi, le moyen ou circuit de traitement 165 reçoit le signal fourni par le capteur 30 d'image 110 et traite au moins la surface d'éblouissement du capteur d'image 110 pour déterminer la transparence de l'échantillon, dans chaque gamme spectrale d'émission de chaque diode électroluminescente. Puis, au cours d'une étape 225, on détermine si le nombre de points pour lesquels la valeur d'éclairement est supérieure à la première valeur seuil est inférieur à une deuxième valeur seuil. Si non, on passe à l'étape 240. Si oui, au cours d'une étape 230, on sélectionne les points d'image pour lesquels la valeur d'éclairement est supérieure à une troisième valeur seuil. 2907900 6 Au cours d'une étape 235, on détermine la valeur moyenne des valeurs d'éclairement des points d'image sélectionnés au cours de l'étape 230. Au cours d'une étape 240, on effectue la mémorisation des valeurs obtenues au cours des étapes 220 et, éventuellement, 235, valeurs qui sont, chacune, représentatives de 5 l'éclairement reçu par le capteur d'image 110. Puis, au cours d'une étape 245, on effectue la comparaison de chacune de ces valeurs avec une quatrième valeur seuil. Au cours d'une étape 250, on mesure l'évolution de la transparence, par exemple en déterminant, pour la gamme spectrale en cours d'analyse, la différence entre les valeurs 10 obtenues au cours des étapes 220 et, éventuellement, 235, et les valeurs correspondantes obtenues précédemment pour la même gamme spectrale. Puis, au cours d'une étape 255, on compare cette évolution, ou différence, avec une cinquième valeur seuil. Au cours d'une étape 260 de décision, on détermine, si, pour toutes les gammes 15 spectrales, la valeur de transparence est supérieure à la quatrième valeur seuil ou l'évolution est inférieure à la cinquième valeur seuil. Si oui, au cours d'une étape 265, on effectue l'émission d'un signal, par exemple pour arrêter une procédure de teinture ou de rinçage dans une machine de teinture ou pour alerter un utilisateur ou exploitant du dispositif et d'une machine industrielle sur laquelle sont 20 prélevés les échantillons analysés. Sinon, ou à la fin de l'étape 265, on retourne à l'étape 205 pour traiter, cycliquement, une autre gamme spectrale. On observe, en figure 3A à 3C, différentes courbes d'absorbance en fonction de la gamme spectrale, au cours d'un processus industriel. 25 On observe, en figure 3A, qu'une seule diode électroluminescente 105 est d'abord allumée et produit un halo d'éblouissement sur le capteur d'image, halo représenté par un cercle sombre. La mesure de ce halo est insérée, en ordonnée, dans un graphique dont l'abscisse représente la gamme spectrale (dix gammes spectrales sont ici utilisées). On observe, en figure 3B, qu'une seule autre diode électroluminescente 105 est 30 'ensuite allumée et produit un halo d'éblouissement sur le capteur d'image, halo représenté par un cercle sombre. La mesure de ce halo est insérée, en ordonnée, dans le graphique dont l'abscisse représente la gamme spectrale (dix gammes spectrales sont ici utilisées). On procède ainsi de suite pour les autres gammes spectrales émises par les diodes électroluminescentes 105 et on réitère le cycle de manière continue. 35 On obtient ainsi une pluralité de graphiques (seuls deux graphiques sont représentés en figure 3C). 2907900 7 Dans le cas de la détection de l'épuisement d'un bain de teinture, lorsque, pour chaque bande spectrale, l'évolution de la transparence a été négative ou nulle, entre deux graphiques successifs correspondants à un intervalle de temps prédéterminé, par exemple de une minute, on considère que le bain est épuisé et on émet un signal indiquant cet 5 événement, par exemple pour arrêter, purger et/ou rincer une machine de teinture. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'analyse de transparence d'un produit, caractérisé en ce qu'il comporte : une zone d'analyse (170) adaptée à retenir un échantillon dudit produit, un capteur d'image électronique matriciel (110) adapté à fournir un signal représentatif d'une quantité de lumière l'atteignant, placé d'un premier côté de la zone d'analyse, - une source de lumière (100) composée d'au moins une diode électroluminescente (105) placée de l'autre côté de la zone d'analyse et capable d'illuminer la zone d'analyse pour qu'au moins une partie des rayons lumineux issus de la source de lumière atteignant l'échantillon de produit atteigne, ensuite, le capteur d'image et un circuit de traitement (165) adapté à recevoir le signal fourni par le capteur d'image et à traiter au moins la surface d'éblouissement dudit capteur d'image pour déterminer la transparence de l'échantillon, dans chaque gamme spectrale d'émission de chaque diode électroluminescente. 2 û Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de lumière (100) comporte au moins une diode électroluminescente (105) adaptée à émettre successivement dans plusieurs gammes spectrales, le dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus comportant un moyen de commande (160) de la gamme spectrale d'émission de la source de lumière, le moyen de traitement (165) étant adapté à traiter successivement les signaux fournis par le capteur d'image pour les différentes gammes spectrales. 3 û Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la source de lumière (100) comporte au moins deux diodes électroluminescentes (105) adaptées à émettre, chacune, dans une gamme spectrale différente, le dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus comportant un moyen de commande (160) de la gamme spectrale d'émission de la source de lumière, le moyen de traitement (165) étant adapté à traiter successivement les signaux fournis par le capteur d'image pour les différentes gammes spectrales. 4 û Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il 30 comporte, en outre, un moyen (135) de prélèvement d'échantillon du produit et un moyen (155) d'évacuation de l'échantillon après analyse. 5 û Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de traitement (165) est adapté à traiter l'évolution de la transparence de l'échantillon et à émettre un signal en fonction de cette évolution. 35 6 û Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de traitement (165) est adapté à comparer la valeur de la transparence à une valeur limite de transparence 2907900 9 prédéterminée et à émettre un signal variable en fonction de la position respective de ces valeurs de transparence. 7 ù Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de traitement (165) est adapté à comparer la valeur de la vitesse d'évolution de la transparence à une valeur 5 limite de vitesse d'évolution prédéterminée et à émettre un signal variable en fonction de la position respective de ces valeurs de vitesse. 8 ù Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le moyen de traitement (165) est adapté à déterminer ladite valeur prédéterminée au cours d'une phase d'initialisation en fonction de la transparence d'un échantillon. 10 9 ù Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moyen de traitement (165) est adapté, pour traiter la surface d'éblouissement, à mesurer la surface du capteur d'image (110) pour laquelle ce capteur fourni un signal supérieur à une valeur prédéterminée. 10 ù Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le 15 moyen de traitement (165) est adapté à mesurer la moyenne d'éclairement d'une partie de la surface du capteur d'image pour laquelle le signal issu du capteur d'image représente un éclairement supérieur à une valeur prédéterminée.