Brevet FR2938067A1 — publié le 20100507

La présente invention concerne le domaine technique de l'inspection ou du contrôle optique d'emballages à travers une partie transparente ou translucide dudit emballage contenant des produits de différentes natures. L'objet de l'invention trouve des applications particulièrement avantageuses mais non exclusivement, dans le domaine du contrôle des emballages de produits relevant du domaine agro-alimentaire, de la pharmacie ou de la cosmétique. L'objet de l'invention vise plus précisément le contrôle de la qualité des soudures des emballages tels que par exemple des emballages 10 thermoscellés. Dans le domaine des emballages thermoscellés, chaque emballage comporte au moins une alvéole de réception du produit conditionné. Chaque alvéole est fermée par un film qui est soudé sur l'alvéole. La zone de jonction entre le film et l'alvéole correspond à la soudure qui entoure l'alvéole en 15 étant située généralement au bord de l'alvéole. Après le conditionnement des produits, il apparaît le besoin d'assurer le contrôle de la qualité de soudage. L'inspection des soudures permet de détecter par exemple la présence de bulles ou la présence d'intrus ou de corps étrangers. La présence d'intrus dans les soudures thermoscellées conduit à une altération d'une part de la 20 qualité de la soudure du point de vue de l'étanchéité et, d'autre part de l'aspect esthétique conféré au produit et à l'emballage. L'inspection des soudures des emballages pose un problème spécifique notamment lorsque l'observation doit être effectuée du côté de l'alvéole qui est à même de créer une zone d'occultation pour les soudures à contrôler. 25 Tel est le cas notamment lorsque le film de fermeture est opaque et nécessite I inspection des soudures à partir du côté où s'étend l'alvéole. Il apparaît ainsi en fonction de la hauteur de l'emballage et de la position des soudures, qu'au moins une partie des soudures à observer peut être masquée par le fond de l'alvéole. 30 Pour tenter de remédier à ce problème, il a été proposé d'utiliser plusieurs caméras d'inspection. Ainsi, dans le cas d'un emballage comportant une alvéole, il a été proposé d'utiliser deux caméras inspectant chacune les soudures s'établissant selon un demi-côté de l'emballage. Dans le cas de l'inspection d'un emballage à double alvéoles ou de deux emballages placés côte à côte, il a été envisagé d'utiliser trois caméras montées côte à côte. L'inconvénient de cette solution concerne l'utilisation de plusieurs caméras et la nécessité de traiter et de paramétrer plusieurs images, ce qui est pénalisant en termes de temps de calcul et de traitement. Cette solution nécessite de s'assurer d'un bon recouvrement entre chaque image afin d'éviter que des zones de la soudure ne soient pas contrôlées. Une difficulté supplémentaire apparaît dans le traitement des défauts situés dans la zone de recouvrement commune à deux caméras. Si l'utilisation de plusieurs caméras côte à côte permet de s'affranchir de la géométrie de la barquette suivant un axe perpendiculaire à l'axe de défilement des emballages, cette solution nécessite de déclencher de façon synchrone les acquisitions des caméras pour s'affranchir de la géométrie suivant l'axe de défilement de l'emballage. Pour remédier aux inconvénients liés à l'utilisation de plusieurs caméras, la demande de brevet EP 1 690 975 prévoit d'utiliser une caméra linéaire équipée d'un objectif conventionnel et d'au moins un couple de miroirs positionnés de part et d'autre de l'emballage, dans un plan latéral perpendiculaire à l'axe de défilement des emballages. Dans cette solution, le champ de prise de vues de la caméra est décomposé en deux ou trois champs de prise de vues partielles. Il doit tout d'abord être noté que l'utilisation de miroirs nécessite des réglages précis de ces derniers en orientation autour de l'axe de défilement pour s'assurer d'un recouvrement correct entre les champs de prise de vues partielles suivant un axe transversal par rapport à l'axe de défilement ainsi qu'en orientation autour de l'axe vertical pour s'assurer de l'absence de décalage entre les champs de prise de vues partielles suivant l'axe de défilement. Par ailleurs, la décomposition en plusieurs champs de prise de vues partielles implique que le nombre de pixels utiles de la caméra est inférieur au nombre total de pixels de la caméra. Il s'ensuit que la résolution obtenue est donc dégradée par rapport à la pleine résolution de la caméra. Par ailleurs, la décomposition en plusieurs champs partiels implique une zone de recouvrement à gérer. En particulier, les variations de la position latérale de la barquette par rapport à la zone de recouvrement entraînent des variations de la taille des zones inspectées à appliquer à chaque champ partiel. Dans le même sens, la position angulaire de la barquette relativement à l'axe de défilement peut entraîner l'impossibilité d'inspecter certaines zones de la soudure. De plus, il est à noter que la présence de miroirs à proximité immédiate de l'emballage limite les possibilités pour positionner les éclairages. Enfin, cette solution n'est pas adaptée pour contrôler un emballage comportant plusieurs alvéoles ou pour plusieurs emballages situés côte à côte dans la mesure où cette solution ne permet pas de contrôler les soudures des alvéoles situées à l'opposé des miroirs. L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients de la technique antérieure en proposant un dispositif pour inspecter les soudures d'emballage, de conception simple, peu coûteux et à caractère universel pour permettre d'inspecter divers formats ou formes d'emballages sans entraîner de réglages spécifiques. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif d'inspection permettant de contrôler à l'aide d'une caméra unique, un emballage présentant plusieurs alvéoles ou une série d'emballages placés côte à côte. Pour atteindre de tels objectifs, l'objet de l'invention concerne un dispositif d'inspection pour inspecter sur une largeur de contrôle, des soudures d'emballages, à l'aide d'une caméra munie d'un objectif et d'au moins une source lumineuse. Selon l'invention, le dispositif comporte un système optique frontal de distance focale positive couvrant au moins toute la largeur de contrôle, ce système optique frontal étant interposé entre l'objectif de la caméra et les emballages de manière que la distance entre ledit système optique frontal et l'emballage soit strictement inférieure à la distance focale dudit système optique frontal. L'objet de l'invention comporte en outre l'une et/ou l'autre des caractéristiques additionnelles suivantes - la distance entre l'objectif de la caméra et le système optique frontal est égale sensiblement à la distance focale dudit système optique frontal, - le système optique frontal comporte au moins une ou une unique lentille de Fresnel de distance focale positive, - l'objectif de la caméra possède une distance focale Fo qui, en combinaison avec la distance focale Ff du système optique frontal, permet de couvrir la largeur de contrôle par le champ de la caméra, - la source lumineuse est située du même coté des emballages que la caméra ou du côté opposé à la caméra par rapport aux emballages, - la source lumineuse possède un spectre centré sur une longueur d'onde qui augmente dans l'image obtenue par la caméra, le contraste d'un intrus potentiel dans les soudures, - la source lumineuse possède un spectre centré sur une longueur 15 d'onde à laquelle les emballages sont transparents, - la source lumineuse possède un spectre dans le domaine des infrarouges ou proche infrarouge compris entre 0,78 et 3 pm, - la source lumineuse possède un spectre étroit de largeur à mi-hauteur inférieure à 30 nm, 20 - la source lumineuse présente un spectre large, un filtre basse bande sélectionnant le spectre étroit étant interposé entre l'emballage et la caméra ou entre la source lumineuse et l'emballage, - le dispositif comporte sur le chemin optique situé entre l'objectif de la caméra et le système optique frontal, un miroir plan, afin de réduire 25 l'encombrement, - Le dispositif comporte d'une part un filtre de polarisation de la lumière de la source lumineuse et, d'autre part un analyseur de la lumière polarisée placé entre l'emballage et la caméra et orienté en fonction de la polarisation de la lumière. 30 Un autre objet de l'invention est de proposer un poste d'inspection des soudures d'emballages acheminés à l'aide d'un convoyeur, comportant un dispositif d'inspection des emballages, défilant devant le dispositif d'inspection. Le dispositif d'inspection comporte une largeur de contrôle correspondant à une largeur du convoyeur adaptée pour recevoir côte à côte, une série d'emballages à contrôler, le dispositif d'inspection comportant une unique caméra d'inspection des emballages occupant la largeur de contrôle. Le poste d'inspection comporte des moyens de réglage de la distance entre les emballages et le dispositif d'inspection. 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 illustrant la mise en oeuvre d'un dispositif d'inspection conforme à l'invention. La Figure 2 est une vue prise sensiblement selon les lignes II-II de la Fig. 1 montrant le principe du dispositif d'inspection conforme à l'invention. La Figure 3 illustre un autre exemple d'application d'un dispositif d'inspection conforme à l'invention. Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 1, l'objet de l'invention concerne un dispositif d'inspection optique 1 adapté pour assurer un contrôle ou une inspection optique pour les soudures d'emballages 2 de produits conditionnés, sur une ligne de conditionnement I de tout type connu en soi. Les produits emballés peuvent relever, par exemple, du domaine agro-alimentaire, pharmaceutique, opthalmique ou cosmétique. L'emballage 2 présente toute forme appropriée et se trouve réalisé en un matériau permettant une inspection par prise d'images. A cet égard, l'emballage 2 comporte au moins un côté transparent à travers lequel est réalisée l'inspection optique associé à un côté opposé transparent ou opaque. Bien entendu, le caractère transparent de l'emballage est à considérer par rapport au spectre de la lumière utilisée pour l'inspection optique. Chaque emballage 2 comporte au moins une alvéole 3 de réception du produit à conditionner. Cet emballage 2 ou barquette comporte généralement (comme illustré dans l'exemple de la Fig. 1), un rebord 4 bordant la périphérie de chaque alvéole 3 sur lequel est fixé par des soudures 6, un film de fermeture 7. L'alvéole 3 est donc obturée par le film de fermeture 7 dans des zones de jonction dans lesquelles sont réalisées les soudures 6. Les soudures 6 des emballages 2 sont contrôlées à l'aide du dispositif d'inspection optique 1 conforme à l'invention faisant partie d'un poste de contrôle placé sur la ligne de conditionnement I mettant en oeuvre une machine operculeuse ou de préférence une machine thermoformeuse. Le poste de contrôle selon l'invention est rapporté ou intégré à une machine thermoformeuse adaptée pour assurer le thermoscellage d'emballages de produits divers tels que des produits de charcuterie, de fromagerie ou de traiteur. Ce poste de contrôle est placé en aval d'un poste de remplissage des emballages par les produits et d'un poste de thermoscellage et en amont d'un poste de tri des emballages en fonction du respect ou non de critères de qualité ou de conformité. Bien entendu, le poste de contrôle des soudures selon l'invention peut être associé à divers autres postes tels que des postes de marquage, d'impression ou de contrôle optique ou non pour les produits et/ou les emballages. Le dispositif 1 selon l'invention comporte une seule caméra 10 pourvue d'un objectif 11 permettant de prendre des images des soudures 6 des emballages 2 afin de déceler la présence de défauts tels que des bulles, d'intrus ou de corps étrangers dans ces soudures 6. De manière classique, la qualité des soudures 6 est contrôlée à partir du côté des emballages à partir duquel s'étend l'alvéole à savoir le côté alvéole dans la mesure où l'alvéole 3 présente dans la zone de jonction avec le film 7 (soudure 6), un caractère transparent, le film 7 présentant un caractère opaque ou transparent. Dans là variante de réalisation illustrée sur les dessins, les emballages 2 sont convoyés sur la ligne de conditionnement I selon le sens de déplacement X à l'aide d'un convoyeur 12, avec le côté film dirigé vers le haut et le côté alvéole dirigé vers le bas. Dans cet exemple de réalisation, la caméra 10 est placée en dessous des emballages 2 de manière à contrôler l'emballage du côté alvéole. Bien entendu, il est clair qu'il peut être envisagé d'inspecter tout type d'emballage muni d'au moins une alvéole s'étendant sur l'un ou les deux côtés de l'emballage, l'alvéole étant transparente au moins dans la zone de jonction (soudure 6) et étant obturée soit par une autre alvéole, soit par un film de fermeture 7. De même, le convoyeur 12 est conçu de toute manière appropriée pour permettre une inspection optique des emballages 2 du côté alvéole. Le dispositif d'inspection 1 comporte également au moins une source lumineuse 13 permettant dans l'exemple illustré d'éclairer le côté alvéole des emballages. Cette source lumineuse 13 est par exemple réalisée à partir d'une ou plusieurs sources élémentaires de type diodes électroluminescentes, associées ou non à des composants optiques annexes de type diffuseur ou collimateur. Dans l'exemple illustré, la source lumineuse 13 est située du même côté des emballages 2 que la caméra 10. Selon cet exemple, la source lumineuse 13 et la caméra 10 sont situées du côté alvéole de l'emballage. Bien entendu, il peut être prévu de placer la source lumineuse 13 du côté opposé à la caméra 10 par rapport aux emballages 2, dans le cas où le film de fermeture 7 est transparent. Le dispositif d'inspection 1 comporte un système optique frontal 16 de distance focale Ff positive, interposé entre l'objectif 11 de la caméra 10 et les emballages 2 de manière que la distance entre le système optique frontal 16 et l'emballage 2 soit strictement inférieur à la distance focale Ff du système optique frontal 16. Il est à noter que la distance entre l'objectif 11 de la caméra 10 et le système optique frontal 16 est égal sensiblement à la distance focale Ff du système optique frontal 16. La largeur du système optique frontal 16 couvre au moins toute la largeur L de l'emballage 2 à contrôler. Cette largeur de contrôle L est prise selon la direction transversale à la direction X de déplacement ou de défilement des emballages 2 devant la caméra 10 et englobe ou inclut au moins les soudures 6 à contrôler. Dans l'exemple illustré à la Fig. 2, dans lequel l'emballage 2 comporte une seule alvéole 3 entourée d'une soudure 6, la largeur de contrôle L correspond à la largeur de l'emballage prise entre ses deux rebords opposés. Dans l'exemple illustré à la Fig. 3 dans lequel l'emballage 2 comporte deux alvéoles 3 entourées chacune d'une soudure 6, la largeur de contrôle L correspond à la largeur de l'emballage prise entre les deux rebords extérieurs opposés des deux alvéoles. Bien entendu, la largeur de contrôle L peut aussi correspondre à la largeur globale de plusieurs emballages 2 mono ou multi alvéoles placés côte à côte sur le convoyeur 12. Avantageusement, l'objectif 11 de la caméra 10 possède une distance focale FO qui en combinaison avec la distance focale Ff du système optique frontal 16 permet de couvrir la largeur de contrôle L par le champ de la caméra 10. Selon une variante préférée de réalisation, le système optique frontal 16 comporte au moins une lentille de Fresnel de distance focale positive. Selon une autre variante de réalisation, le système optique frontal 16 comporte une unique lentille de Fresnel de distance focale positive. Il est à noter que la caméra 10 peut être une caméra linéaire ou une caméra matricielle. Selon une variante préférée de réalisation dans laquelle les emballages 2 défilent selon le sens de déplacement X devant le dispositif d'inspection, la caméra 10 est une caméra linéaire orientée selon une direction perpendiculaire à la direction de déplacement X des emballages 2. Selon cette variante préférée de réalisation, le système optique frontal 16 comporte selon la direction de déplacement X, une dimension adaptée au format de la caméra à savoir au champ linéaire de la caméra 10. Le système optique frontal 16 peut ainsi avantageusement présenter selon la direction de déplacement X, une dimension réduite par rapport à sa largeur prise dans la direction perpendiculaire à la direction de déplacement X. Ainsi, dans le cas où le système optique frontal 16 est réalisé par une lentille de Fresnel, cette dernière peut être tronquée dans sa dimension parallèle à la direction de déplacement X. Selon une caractéristique préférée de réalisation, la distance entre les emballages 2 et le dispositif 1 est ajustée à l'aide de moyens de réglage par exemple mécaniques du type axe de translation manuel ou motorisé. Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, la source lumineuse 13 possède un spectre centré sur une longueur d'onde qui augmente dans l'image obtenue par la caméra, le contraste d'un intrus potentiel dans les soudures. Selon une autre caractéristique avantageuse de réalisation, la source lumineuse 13 possède un spectre centré sur une longueur d'onde à laquelle au moins la zone de jonction de l'alvéole 3 est transparente. Selon une autre caractéristique avantageuse de réalisation, la source lumineuse 13 possède un spectre dans le domaine des infrarouges ou 15 proche infrarouge compris entre 0,78 et 3 pm. Selon une autre caractéristique avantageuse de réalisation, la source lumineuse 13 possède un spectre étroit de largeur à mi-hauteur inférieure 30 nm. Dans la mesure où la source lumineuse 13 possède un spectre large, le 20 dispositif 1 comporte avantageusement un filtre basse bande sélectionnant le spectre étroit et interposé entre l'emballage 2 et la caméra 10 ou entre la source lumineuse 13 et l'emballage 2. Selon une variante préférée de réalisation, un miroir plan est placé sur le chemin optique entre l'objectif 11 de la caméra 10 et le système optique 25 frontal 16 afin de réduire l'encombrement mécanique de l'ensemble composé du système optique frontal 16, de l'objectif 11 et de la caméra 10. Il est à noter que le dispositif peut comporter un filtre de polarisation de la lumière de la source lumineuse 13 et un analyseur de la lumière polarisée placé entre l'emballage 2 et la caméra 10 et orienté en fonction de 30 la polarisation de la lumière. Il ressort de la description qui précède que le dispositif 1 selon l'invention permet d'inspecter des soudures 6 d'emballages mono ou multi alvéoles ou plusieurs emballages placés côte à côte, à l'aide d'une unique caméra. Le dispositif d'inspection selon l'invention ne nécessite pas de réglage complexe lors du changement de format des emballages à contrôler. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS1 - Dispositif pour inspecter sur une largeur de contrôle, des soudures d'emballages (2), à l'aide d'une caméra (10) munie d'un objectif (11) et d'au moins une source lumineuse (13), caractérisé en ce qu'il comporte un système optique frontal (16) de distance focale (Ff) positive couvrant au moins toute la largeur de contrôle (L), ce système optique frontal (16) étant interposé entre l'objectif (11) de la caméra (10) et les emballages (2) de manière que la distance entre ledit système optique frontal (16) et l'emballage (2) soit strictement inférieure à la distance focale (Ff) dudit système optique frontal (16). 2 - Dispositif d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance entre l'objectif (11) de la caméra (10) et le système optique frontal (16) est égale sensiblement à la distance focale dudit système optique frontal (16). 3 - Dispositif d'inspection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système optique frontal (16) comporte au moins une ou une unique lentille de Fresnel de distance focale positive. 4 - Dispositif d'inspection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'objectif (11) de la caméra (10) possède une distance focale Fo qui, en combinaison avec la distance focale Ff du système optique frontal (16), permet de couvrir la largeur de contrôle (L) par le champ de la caméra (10). 5 - Dispositif d'inspection selon la revendication 4, caractérisé en ce que la caméra (10) est une caméra linéaire orientée selon la largeur de contrôle (L) et en ce que le système optique frontal (16) comporte selon une direction perpendiculaire à la largeur de contrôle (L), une dimension adaptée au champ de la caméra linéaire. 6 - Dispositif selon au moins l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la source lumineuse (13) est située du même coté des emballages (2) que la caméra (10) ou du côté opposé à la caméra (10) par rapport aux emballages (2). 7 - Dispositif d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse (13) possède un spectre centré sur une longueur d'ondequi augmente dans limage obtenue par la caméra, le contraste d'un intrus potentiel dans les soudures. 8 - Dispositif d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse (13) possède un spectre centré sur une longueur d'onde à laquelle les emballages (2) sont transparents. 9 - Dispositif d Inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse (13) possède un spectre dans le domaine des infrarouges ou proche infrarouge compris entre 0,78 et 3 pm. - Dispositif d'inspection selon l'une des revendications 7 à 9, 10 caractérisé en ce que la source lumineuse (13) possède un spectre étroit de largeur à mi-hauteur inférieure à 30 nm. 11 - Dispositif d'inspection selon la revendication 10, caractérisé en ce que la source lumineuse (13) présente un spectre large, un filtre basse bande sélectionnant le spectre étroit étant interposé entre l'emballage (2) et la caméra (10) ou entre la source lumineuse (13) et l'emballage (2). 12 - Dispositif d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte sur le chemin optique situé entre l'objectif (11) de la caméra (10) et le système optique frontal (16), un miroir plan. 13 - Dispositif d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part un filtre de polarisation de la lumière de la source lumineuse (13) et, d'autre part un analyseur de la lumière polarisée placé entre l'emballage (2) et la caméra (10) et orienté en fonction de la polarisation de la lumière. 14 - Poste d'inspection des soudures (6) d'emballages (2) acheminés à l'aide d'un convoyeur (12), caractérisé en ce qu'elle comporte un dispositif d'inspection (1) des emballages conforme à l'une des revendications 1 à 13, défilant devant le dispositif d'inspection. 15 - Poste d'inspection selon la revendication 14, caractérisée en ce que le dispositif d'inspection (1) comporte une largeur de contrôle (L) correspondant à une largeur du convoyeur (12) adaptée pour recevoir côte à côte, une série d'emballages à contrôler, le dispositif d'inspection (1)comportant une unique caméra (10) d'inspection des emballages (2) occupant la largeur de contrôle (L). 16 - Poste d'inspection selon la revendication 14 ou 15, caractérisée en ce qu'il comporte des moyens de réglage de la distance entre les emballages 5 (2) et le dispositif d'inspection (1).