Brevet FR2944350A1 — publié le 20101015

PROCEDE DE DETERMINATION DE LA SURFACE FRONTALE OUVERTE D'UN FILTRE A PARTICULES [0001] L'invention concerne la dépollution des gaz d'échappement, et en 5 particulier les procédés de fabrication de filtres à particules à structure alvéolaire. [0002] Un filtre à particules est typiquement constitué par une multitude de canaux parallèles, sensiblement de même dimension, la densité des canaux étant généralement comprise entre une dizaine et plusieurs centaines de canaux par centimètre carré. Ces canaux sont obtenus par exemple par extrusion d'un support 10 en matériau céramique. Un canal sur deux est bouché sur sa face d'entrée, et alors ouvert sur sa face de sortie, les autres canaux étant eux bouchés en face de sortie et ouverts en face de sortie, de sorte que les gaz d'échappement doivent traverser une paroi pour s'échapper du filtre. Ces bouchons en face d'entrée et de sortie sont obtenus par des manchons cimentés, rapportés sur les faces d'extrémité du support. 15 [0003] Sur chaque face, la surface des canaux non obturés par le manchon est désignée par le terme de surface frontale ouverte. La surface ouverte est une caractéristique clef d'un filtre à particules. Il est estimé qu'un filtre dont la surface ouverte est inférieure de 2% à la surface ouverte nominale peut induire une réduction de la durée de vie totale du filtre à particules d'environ 10 000 km. 20 [0004] Or, la surface ouverte est assez sensible à des dérives de fabrication dues notamment à l'usure de l'outillage d'extrusion ou à une dérive de l'épaisseur du manchon en ciment. Il est serait donc souhaitable de disposer de moyens simples pour vérifier que la surface ouverte d'un filtre est bien conforme à un cahier des charges. 25 [0005] Or, à ce jour, aucun procédé de mesure connu de la surface frontale ouverte ne donne entièrement satisfaction. De tels procédés de mesure sont insuffisamment précis, complexes et impossibles à mettre en oeuvre sur une ligne de fabrication et donc cantonnés à des vérifications épisodiques de l'évolution des dispersions du procédé de fabrication. De tels procédés ne permettent notamment 30 pas d'effectuer des mesures systématiques sur les filtres à particules produits, certains filtres à particules pouvant présenter une surface frontale ouverte insuffisante sans que cela soit détecté. Des mesures systématiques par de tels procédés pour l'ensemble des filtres à particules d'une ligne de production s'avéreraient prohibitives. [0006] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur un procédé de mesure de la surface frontale ouverte d'un filtre à particules présentant un support alvéolaire délimitant des canaux entre des première et deuxième faces du filtre, certains canaux étant obturés au niveau de la première face, comprenant les étapes de numérisation d'une image de la première face ; à partir de l'image numérisée, de détermination du contour de la première face et de calcul d'une première surface égale soit à la surface de l'image à l'intérieur du contour soit à la surface de l'image à l'extérieur du contour ; de transformation de l'image numérisée en image bichromique puis, à partir de l'image bichromique, de calcul d'une deuxième surface égale à la surface d'une des teintes de l'image bichromique ;et de détermination de la surface frontale ouverte à partir d'une différence entre les première et deuxième surfaces calculées. [0007] Selon une variante, l'image numérisée est contrastée préalablement à la transformation en image bichromique. [0008] Selon encore une variante, la surface frontale ouverte est déterminée à partir de la différence entre les première et deuxième surfaces calculées, divisée par la surface à l'intérieur du contour. [0009] Selon encore une autre variante, la première surface est égale à la surface de l'image à l'intérieur du contour et dans lequel la deuxième surface est égale à la surface du support alvéolaire et des canaux obturés. [0010] Selon une variante, la première surface est égale à la surface de l'image à l'extérieur du contour. [0011] Selon encore une variante, la numérisation de l'image est effectuée par l'intermédiaire d'un appareil de photographie numérique dont l'objectif est disposé à distance de la première face du filtre. [0012] Selon une autre variante, l'image bichromique est restituée sur un écran de contrôle, et dans lequel la teinte restituée correspondant aux canaux ouverts est 30 colorisée. [0013] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : • la figure 1 est une représentation schématique agrandie d'une face d'un 5 filtre à particules ; • la figure 2 est une image numérisée d'une face d'un filtre à particules ; • la figure 3 est une image obtenue par traitement pour déterminer le contour du filtre à particules ; • la figure 4 est une version bichromique de l'image de la figure 2 ; 10 • la figure 5 est une image en négatif de l'image de la figure 4 ; • la figure 6 est un logigramme d'un procédé de détermination de la surface frontale ouverte. [0014] L'invention propose de calculer la surface frontale ouverte d'un filtre à particules à partir d'une image numérisée d'une de ses faces. Par traitement 15 numérique, on détermine le contour de cette face et on calcule la surface de l'image à l'intérieur ou à l'extérieur de ce contour. On calcule ensuite la surface d'une des teintes de l'image bichromique. La surface frontale ouverte est ensuite déterminée à partir d'une différence entre les deux surfaces calculées. [0015] La détermination de la surface frontale ouverte peut ainsi être réalisée avec 20 des moyens largement diffusés de numérisation et de traitement d'images. Des contrôles peuvent ainsi être aisément réalisés à coût réduit de façon systématique sur une ligne de fabrication de filtres à particules. [0016] La figure 1 représente une vue agrandie d'une face d'un filtre à particules 1. Le filtre à particules 1 comprend un support 2 alvéolaire en céramique dans lequel 25 des canaux sont ménagés. Le filtre à particules 1 présente une alternance de canaux ouverts 3 et de canaux obturés 4 sur cette face. Les canaux 4 pourront être obturés de façon connue en soi en utilisant un ciment approprié. [0017] La figure 6 est un logigramme d'un procédé de mesure de la surface frontale ouverte d'une face à contrôler du filtre à particules 1. La surface frontale 30 ouverte correspond à la section totale des canaux ouverts 3. Lors d'une étape 101, on génère une image numérique de la face à contrôler, de préférence en nuances de gris. On obtient alors une image telle qu'illustrée à la figure 2. La surface S1 extérieure au contour du filtre à particules 1 apparaît nettement plus sombre que les parois du support 2. Les canaux ouverts 3 apparaissent également nettement plus sombres que les parois du support 2. Les canaux obturés 4 apparaissent nettement plus clairs que les canaux ouverts 3. [0018] Lors d'une étape 102, un traitement d'images sur l'image numérisée détermine le contour du filtre à particules. Comme illustrée à la figure 3, le traitement d'image distingue ainsi une partie S2 située à l'intérieur du contour déterminé et une partie S1 située à l'extérieur de ce contour. On mesure alors soit la surface de la partie S1, soit la surface de la partie S2. [0019] Lors d'une étape 103, on augmente le contraste de l'image numérisée, afin d'améliorer le résultat de l'étape 104. [0020] Lors d'une étape 104, on transforme l'image contrastée en image bichromique. En définissant un seuil approprié, les pixels de l'image numérique générée ne présentent plus que deux teintes distinctes. Pour faciliter l'analyse de cette image, on prendra de préférence du blanc pour représenter les parties claires et du noir pour représenter les parties foncées. On obtient alors une image telle qu'illustrée à la figure 4. La partie S4 correspond à la partie noire de l'image bichromique. [0021] Lors d'une étape 105, on réalise un négatif de l'image bichromique pour obtenir l'image illustrée à la figure 5. La partie S5 correspond au négatif des zones blanches de l'image bichromique de la figure 4. Les canaux ouverts apparaissant naturellement sombres lors de la numérisation de l'image, le passage en négatif permet de les faire apparaître en blanc. [0022] Lors d'une étape 106, un traitement numérique calcule la surface de l'une des teintes bichromiques. Par exemple la surface blanche ou la surface noire. [0023] Lors d'une étape 107, la surface frontale ouverte est calculée à partir d'une différence entre la surface calculée à l'étape 102 et la surface calculée à l'étape 106. La surface frontale ouverte pourra être exprimée sous forme de pourcentage de la surface totale de la face à contrôler du filtre à particules 1. [0024] Les surfaces des images seront désignées de la façon suivante : [0025] S1 désigne la surface de l'image numérisée à l'extérieur du contour, S2 désigne la surface de l'image numérisée à l'intérieur du contour, S3 désigne la surface frontale ouverte (surface des alvéoles visibles), S4 désigne la surface de l'image bichromique ayant la première teinte, S5 désigne la surface de l'image bichromique ayant la deuxième teinte et S6 désigne la surface totale de l'image numérisée. [0026] Les relations numériques suivantes peuvent aisément être vérifiées : S6=S1+S2 10 S4=S1+S3 S5=S2-S3 [0027] On en déduit aisément les relations suivantes pour S3 : S3=S4-S6+S2 [0028] La surface totale de l'image S6 étant connue au préalable, la surface 15 frontale ouverte peut être déterminée simplement à partir de S4 et de S2. S3=S4-S1 [0029] La surface frontale ouverte peut donc également être déterminée simplement à partir de S4 et S1. S3=S2-S5 20 [0030] La surface frontale ouverte peut encore être déterminée à partir de S2 et S5. [0031] Comme la surface frontale ouverte est généralement exprimée en pourcentage, la surface frontale ouverte est avantageusement calculée en proportion de la surface (S2) du filtre à particules, par exemple par la relation suivante : 25 PS3=(S2-S5)/S2 [0032] La face du filtre à particules à contrôler pourra être placée sur la vitre d'un scanner pour la numérisation de l'image. Un film transparent sera avantageusement interposé entre la vitre du scanner et le filtre à particules. En effet, la céramique des filtres à particules étant généralement très abrasive, un film transparent permet de protéger le scanner sans altérer la qualité de l'image. On peut également envisager de numériser la face à contrôler par l'intermédiaire d'un appareil photo numérique. L'objectif de l'appareil photo numérique peut être placé à distance de la face à contrôler par un montage approprié. Avec une résolution de numérisation suffisamment élevée, on obtient une variabilité du résultat inférieure à 1%. On s'assure avantageusement de l'absence d'éléments environnants pouvant figurer sur l'image numérisée et fausser la détermination du contour du filtre à particules. On pourra par exemple placer un fond sombre en arrière plan du filtre à particules lors de la prise de vue. [0033] L'image bichromique pourra être restituée sur un écran afin de permettre à un opérateur de vérifier le comptage des alvéoles ouvertes. Afin de faciliter cette vérification, la deuxième teinte de l'image bichromique est avantageusement claire, tandis que la première teinte de l'image bichromique est avantageusement foncée. La deuxième teinte peut être colorisée (en vert par exemple) pour faciliter la lecture de l'image. [0034] Un exemple de routine exécutable par un logiciel d'analyse, tel que le logiciel commercialisé sous la référence commerciale Matlab est fourni ci-dessous : function liste=ofa4 global va %% Interface permettant éventuellement de corriger le seuil de séparation de bichromie listl ={'Très contrasté', 'Contra sté ;... 'Neutre', 'Adouci', 'Très adouci}; se 1=[-. 02 -.01 0.01 .02]; ff=figure('Position',[360 520 270 140],... 'MenuBar', 'none ); hh=uicontrol('Style','ListBox','Min ; -.02,... 'Max;.02,'String,list1,... 'Position ',[35 50 200 80],... 'Callback',@a sel); btn 1=uicontrol('Style', 'Pushbutton', 'String , 'Ok',... 'Position',[85 10 80 30],'CallBack @Ok); uiwait(ff) %% Recherche des fichiers à traiter a=cd; chemin=uigetdir('. Ç 'Fichiers images ); cd(chemin) bb=dir('*. jpg ); for i=1:length(bb) if findstr('PSA',bb(i).name) % break % end fichier=bb(i).name im 1 =im rea d(fullfile (ch emin, fichier)); seuil=graythresh(im1); % Détection automatique du seuil de bichromie seuil=seuil+se 1(val); % Correction éventuelle du contraste im2=im2bw(iml,seuil); % Transformation de l'image en bichromie noir et blanc à partir d'une image en nuances de gris ; imshow(im2); % Permet de visualiser l'image [bounds,limits]=bwboundaries(im2); %Repérage des zones limites entre noir et blanc ; % imshow(limits); bwarea(limits); % Détourage de l'objet dans son environnement [label2,numl]=bwlabel(im2); % Repère les objets connectés, rassemble les pixels contigus d'une même couleur sous le même nom rgb label=label2rgb(label2, pink,'g); % Pour vérifier visuellement que le comptage et le détourage se sont bien passés data2=regionprops(label2); % Renvoie toutes les propriétés de l'image figure; imshow(limits) hold on h2=imshow(rgb label); set(h2, Alphadata',.5);drawnow; 1-max([data2(:).Area])/bwarea(limits); % Calcul de la surface frontale ouverte en proportion : surface blanche/ surface totale liste(i). Image. fichier; liste(i). Valeur= 1 -max([data2(:).Area])/bwarea(limits); title(strcat('OFA : ', num2str(liste(1). Valeur))); drawnow; end Sauvegarde des résultats dans un fichier fid=fopen('resultats4. txt,'wt) for i=1:length(liste) result=sprintf('DPF: %s OFA : %2.1f%In,liste (1),Image, liste (i).Valeur*100); disp(result) fprintf(fid,strcat(result,'In )); end fclose(fid); cd (a) %end ofa4 function ret=Ok(h,e) close (get(h,'Parent)) function ret=sel(h, e) global val val=get(h,'Value) [0035] Selon cette routine, les surfaces sont calculées en comptant le nombre de pixels d'une couleur donnée dans une image. [0036] Une telle routine d'analyse d'image peut également être réalisée sous forme de programme autonome. Les images pourront être examinées par lot. Le résultat de chaque mesure de surface frontale ouverte pourra être inscrit dans un fichier en association avec un nom unique correspondant à l'image du filtre. On pourra ainsi garantir la traçabilité des mesures effectuées. [0037] Un traitement statistique pourra être effectué sur un lot d'image afin de 30 déterminer une éventuelle évolution des dispersions de fabrication et ainsi anticiper des opérations de maintenance ou de changement d'outillages. REVENDICATIONS1. Procédé de mesure de la surface frontale ouverte d'un filtre à particules (1) présentant un support alvéolaire délimitant des canaux (3, 4) entre des première et deuxième faces du filtre, certains canaux (4) étant obturés au niveau de la première face, comprenant les étapes de numérisation d'une image de la première face ; à partir de l'image numérisée, de détermination du contour de la première face et de calcul d'une première surface égale soit à la surface de l'image à l'intérieur du contour (S2) soit à la surface de l'image à l'extérieur du contour (Si); de transformation l'image numérisée en image bichromique et de calcul d'une deuxième surface égale à la surface d'une des teintes de l'image bichromique ; et de détermination de la surface frontale ouverte à partir d'une différence entre les première et deuxième surfaces calculées. 2. Procédé de mesure selon la revendication 1, dans lequel l'image numérisée est contrastée préalablement à la transformation en image bichromique. 3. Procédé de mesure selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la surface frontale ouverte est déterminée à partir de la différence entre les première et deuxième surfaces calculées, divisée par la surface à l'intérieur du contour. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première surface est égale à la surface de l'image à l'intérieur du contour et dans lequel la deuxième surface est égale à la surface du support alvéolaire et des canaux obturés. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la première surface est égale à la surface de l'image à l'extérieur du contour. 5 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la numérisation de l'image est effectuée par l'intermédiaire d'un appareil de photographie numérique dont l'objectif est disposé à distance de la première face du filtre. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'image bichromique est restituée sur un écran de contrôle, et dans lequel la teinte restituée correspondant aux canaux ouverts est colorisée.