Brevet FR3082307A1 — publié le 20191213

Description Titre de l'invention : Procédé et dispositif de contrôle optique d'articles en verre creux [0001] La présente invention concerne un procédé de contrôle optique d'articles en verre creux. Elle concerne en outre un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. [0002] Des articles en verre creux en tant que produits d'un processus de façonnage de verre requièrent un contrôle de différentes propriétés, qui concernent par exemple le respect des dimensions de la forme du produit, des endommagements de la surface, des caractéristiques de forme dans ou sur la surface, des inclusions dans le verre y compris des bulles ainsi que des zones de tension à l'intérieur du matériau en verre. Le contrôle se base systématiquement sur des plages de tolérance, étant entendu que si celles-ci ne sont pas remplies, l'article en verre creux est à jeter en tant que rebut. [0003] Une reproduction nette riche en contrastes de la zone à vérifier du contenant constitue une condition préalable pour une réalisation avec précision de l'inspection de contenants tels que des articles en verre creux. [0004] Dans ce cadre, des procédés de contrôle optiques se présentant sous la forme de procédés par transparence ou encore de procédés de réflexion sont connus, dans lesquels l'article se trouve sur un chemin optique et étant entendu que la lumière réfléchie sur des fissures et inclusions à l'intérieur du matériau en verre ou encore sur des structures de surface est reçue au moyen d'une caméra et est amenée à un système d'évaluation, lequel a pour fonction d'examiner plus précisément le type desdits défauts. Outre des caractéristiques actives par réfléchissement, il est possible de relever dans le cas présent des caractéristiques formant des zones d'ombre. [0005] Dans ce contexte, des procédés de contrôle optiques se présentant sous la forme d'un ensemble de contraintes par transparence sont en outre connus, étant entendu que l'article se trouve sur un chemin optique entre deux filtres de polarisation, dont les plans de polarisation s'étendent les uns par rapport aux autres selon un angle de n/2. Cet ensemble se destine à identifier des zones de tension à l'intérieur du matériau en verre, étant entendu que le chemin optique, en l'absence de toute zone de tension, n'est pas perméable à la lumière et étant entendu qu'une perméabilité à la lumière n'est alors de mise qu'en présence de zones de tension après que le plan de polarisation est tourné par celles-ci par rapport à sa position de départ. Des zones de tension locales à l'intérieur du verre peuvent porter atteinte à sa stabilité mécanique si bien qu'en ce sens également des articles défectueux sont à écarter. [0006] Les deux variantes de procédé ont pour effet moyennant l'utilisation d'au moins une caméra la création d'au moins une image, régulièrement toutefois de séquences 2 d'images, qui reproduisent une partie de la périphérie ou tout autre emplacement de l'article en verre creux à contrôler, qui forme la base d'un procédé d'évaluation consécutif. [0007] On sait disposer les composants requis aux fins de la représentation technique desdits deux procédés sous la forme de modules de contrôle le long d'une ligne de production du façonnage de verre, étant entendu que chaque module de contrôle est mis au point pour une tâche de contrôle définie de l'appareil. Relève également desdites tâches de contrôle entre autres le contrôle de séries. Il s'agit là d'une forme de fonctionnement de la ligne de production, dans laquelle des articles en verre creux de hauteur différente ou encore de périphérie différente ou encore présentant toute autre caractéristique de configuration se suivent les uns les autres à intervalles irréguliers. [0008] Il résulte d'une tendance visant à élargir les critères de contrôle avec pour objectif d'améliorer l'assurance qualité, la nécessité du dispositif conformément aux procédés de contrôle étendus, et, par voie de conséquence d'un nombre croissant de modules de contrôle, étant entendu que cependant des limites sont souvent imposées pour des raisons d'espace. Une simple simplification des modules de contrôle à utiliser ne permet pas de faire face à ce problème même en termes des coûts associés. [0009] Dans ce contexte, l'invention a pour objectif de configurer un procédé du type mentionné en introduction à moindres coûts et en particulier avec un encombrement spatial réduit en visant une mise au point d'autres fonctions de contrôle. Cet objectif est atteint dans un procédé de contrôle optique d'articles en verre creux, concernant le respect de structures et de dimensions ainsi que la présence de défauts de matériau, dans lequel les articles en verre creux sont guidés à travers une zone de contrôle, dans lequel au moins des zones de l'article en verre creux sont éclairées au moyen d'au moins une source de lumière et sont reproduites au moyen d'une caméra et dans lequel l'évaluation des images ainsi obtenues est effectuée dans une unité de traitement d'images, caractérisé en ce que la reproduction est effectuée en utilisant au moins un module optique dont au moins la distance focale peut être commandée et qui est disposé sur le chemin optique entre la source de lumière et la caméra. [0010] L'utilisation d'au moins un module optique contrôlable dans un module de contrôle associé à une machine à façonner le verre, qui permet de modifier électriquement la distance focale et, par conséquent, la position d'un plan image pour une prise de vue, est essentielle pour cette invention. En fonction de la vitesse de commutation du module optique, cela ouvre la possibilité d'un regroupement de plusieurs prises de vue, lesquelles reproduisent différentes zones de l'article en verre creux à contrôler, dans un module de contrôle, en particulier dans une caméra. [0011] Le module optique pouvant être commandé est utilisé conformément à l'article en verre creux respectif pour reproduire différentes zones de l'article, dont les positions 3 revêtent un intérêt particulier au regard d'un contrôle de matériau, d'une évaluation des risques ou encore d'un contrôle de la forme de l'article. Ce regroupement fonctionnel de plusieurs tâches de contrôle dans une caméra permet d'étendre la portée du contrôle dans le cas des machines de façonnage de verre existantes sans requérir de l'espace supplémentaire pour d'autres modules de contrôle. [0012] Conformément à une autre caractéristique, l'état de polarisation du chemin optique utilisé aux fins de la reproduction peut être adapté par l'intermédiaire des modules optiques pouvant être commandés. Cette mesure peut être mise au point en plus de ladite modification de la distance focale et ouvre la voie à un contrôle de la présence de zones de tension dans le matériau en verre sur des emplacements de l'article choisis de manière arbitraire. [0013] L'article en verre creux traverse pendant le contrôle une zone de contrôle à une vitesse, qui est définie par la cadence de machine du processus de façonnage de verre. La zone de contrôle peut être considérée comme la zone correspondant à la zone de détection de la caméra. Conformément à la vitesse de commutation des modules optiques pouvant être commandés, il existe la possibilité d'enregistrer des prises de vue depuis des angles d'observation différents de sorte qu'une détection aussi complète que possible de l'article en verre creux peut être représentée aux fins du contrôle. [0014] En outre, la présente invention a pour objectif de concevoir un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit ci-dessus, lequel permet, de manière peu encombrante, une extension des fonctions de contrôle de dispositifs servant au contrôle d'articles en verre creux. Le dispositif doit être défini aux fins de l'intégration dans le processus de façonnage de verre. Ledit objectif est atteint dans le cas d'un dispositif de ce type caractérisé par une caméra, au moins une source de lumière, des moyens servant à guider un article en verre creux à contrôler à travers le chemin optique définissant la zone de contrôle entre la source de lumière et la caméra, ainsi que par au moins un module optique pouvant être commandé, se trouvant sur ledit chemin optique. [0015] Conformément à ce qui précède, l'utilisation d'un module optique pouvant être commandé dans le cadre d'un chemin optique défini par une caméra et une source de lumière, destiné à la reproduction au moins de zones de l'article en verre creux à contrôler est cruciale pour l'invention. Le module optique doit pouvoir être commandé électriquement par exemple au regard de sa distance focale, de l'état de polarisation du chemin optique, etc. et doit ainsi pouvoir être adapté rapidement à des tâches de contrôle changeantes, en particulier à différentes zones à reproduire de l'article en verre creux ainsi qu'à une vérification d'une présence de zones de tension. [0016] Le module optique peut être avantageusement mis au point pour régler la distance 4 focale et peut contenir à cette fin une lentille liquide. Celle-ci permet du fait d'un pilotage électrique, des modifications très rapides de la distance focale, étant entendu que les temps de commutation de lentilles liquides disponibles dans le commerce sont de l'ordre de 1 msec. Ces temps de commutation permettent facilement une application pour des articles en verre creux en mouvement. [0017] CAvantageusement, les modules optiques peuvent être mis au point pour modifier l'état de polarisation du chemin optique utilisé à des fins de reproduction. Ainsi, des états de tension à l'intérieur de la structure de verre peuvent être identifiés. Un module optique peut également contenir un filtre neutre pouvant être commandé pour corriger des conditions de luminosité. [0018] Dans une configuration avantageuse, les modules optiques pouvant être commandés peuvent être mis au point à la fois pour modifier la distance focale et pour modifier l'état de polarisation. [0019] Les sources de lumière, les modules optiques ainsi que la caméra sont avanta- geusement reliés à une commande. Son fonctionnement est ainsi impliqué dans le déroulement du processus de façonnage de verre. Le fonctionnement des sources de lumière peut par exemple être configuré de manière cadencée et de manière synchronisée avec la caméra. Ainsi, il est possible de faire face à l'incidence perturbatrice de la lumière extérieure. [0020] Le fonctionnement des sources de lumière peut en outre être mis au point pour émettre des longueurs d'onde de la lumière différentes. Cette mesure peut être utilisée aux fins de l'adaptation à différentes colorations du matériau en verre. [0021] La commande est avantageusement reliée à une unité de traitement d'images. Celle- ci est équipée d'une manière connue en soi aux fins de l'évaluation des images déterminées, étant entendu que conformément au résultat de ladite évaluation, divers articles en verre creux réputés comme étant défectueux peuvent être écartés. [0022] La commande peut avantageusement être reliée à une mémoire de données ou renferme une mémoire de données de ce type, dans laquelle des données ou paramètres essentiels des articles en verre creux fabriqués sont mémorisés et peuvent être pris en compte lors du contrôle aux fins de la comparaison aux articles en verre creux. Il est possible de manière avantageuse de recourir à une telle mémoire de données dans le cadre d'un fonctionnement par séries, dans lequel des articles en verre creux de configuration différente doivent être contrôlés en une succession rapide. [0023] La présente invention est expliquée ci-après de manière plus détaillée en se référant aux figures schématiques ci-jointes, sur lesquelles on peut voir : [0024] [fig.1] une représentation d'un premier mode de réalisation servant à exécuter le procédé selon l'invention ; [0025] [fig.2] une représentation d'un deuxième mode de réalisation servant à exécuter le procédé selon l'invention ; [0026] [fig.3] une représentation d'un mode de réalisation, mis au point aux fins du contrôle de séries, du procédé selon l'invention ; [0027] [fig.4] une représentation d'un mode de réalisation destiné au contrôle de diamètres extérieurs d'embouchure et de filetages d'embouchure du procédé selon l'invention ; [0028] [fig.5] une représentation d'un mode de réalisation destiné au contrôle d'embouchures et d'inscriptions en clair du procédé selon l'invention. [0029] Le numéro de référence 1 désigne sur la fig. 1 un article en verre creux à contrôler, par exemple une bouteille, qui est placé debout sur un support non représenté sur la figure ou est maintenu par une courroie de transport et est éclairé uniformément depuis le côté inférieur au moyen d'une source de lumière 2 active en surface. [0030] L'article en verre creux 1 peut être à l'arrêt pendant le contrôle, peut tourner autour de son axe longitudinal ou encore peut exécuter un autre déplacement de préférence linéaire. [0031] Le numéro de référence 3 désigne une caméra au-dessus de l'article en verre creux, qui est maintenue de manière stationnaire dans un bâti non représenté sur les figures, et ce de telle manière que l'axe de son objectif 4 s'étend de manière coaxiale par rapport à l'axe de l'article en verre creux 1. [0032] Le chemin optique entre la source de lumière 2 et l'objectif 4 est caractérisé par un premier module optique 5 pouvant être commandé au-dessus de l'article en verre creux 1 et un deuxième module optique 6 pouvant être commandé en dessous de l'article en verre creux 1, lesquels sont reliés de la même manière que la source de lumière 2 à une commande 7. La commande 7 et, également, la caméra 3 sont reliées à une unité de traitement d'images 8. Les deux modules optiques 5, 6 sont ajoutés en tant que composants indépendants à l'ensemble. [0033] Conformément à la tâche de contrôle respective, les modules optiques 5, 6 sont des lentilles liquides, des filtres de polarisation, des diaphragmes, des filtres neutres, à savoir globalement des modules, dont les propriétés optiques peuvent être commandées de manière électrique. La distance focale sous-jacente à la reproduction respective et ainsi la position spatiale d'un plan d'image peuvent être modifiées par l'intermédiaire d'un pilotage correspondant des lentilles liquides. L'état de polarisation du rayonnement de reproduction peut être modifié par l'intermédiaire d'un pilotage correspondant d'un filtre de polarisation, par exemple aux fins de la représentation d'un ensemble à champ clair ou à champ sombre. La quantité de lumière incidente dans l'objectif et ainsi les paramètres y afférents de la reproduction peuvent être modifiés par l'intermédiaire d'un pilotage correspondant de diaphragmes ainsi que de filtres neutres. [0034] Par exemple, le module optique 5 dans le cas de l'ensemble selon la fig. 1 peut être 6 une lentille liquide, laquelle permet un positionnement de plans d'image le long de l'axe de l'article en verre creux 1 dans des positions différentes. Le module optique 6 peut être par exemple un filtre neutre, lequel permet, conformément à son réglage, une représentation de conditions de luminosité différentes. [0035] Par exemple, les modules optiques 5, 6 peuvent être en variante des filtres de pola- risation linéaires pouvant être commandés, dont les plans de polarisation peuvent varier les uns par rapport aux autres entre un parallélisme et un angle droit. Ainsi, un ensemble à champ clair et un ensemble à champ obscur peuvent être représentés avec les possibilités d'un ensemble par transparence ou d'un ensemble de contrainte par transparence. [0036] Dans tous les cas, une ou encore plusieurs images sont prises de l'article en verre creux 1 à contrôler, en particulier de parties de celui-ci, lesquelles images parviennent par l'intermédiaire de la caméra 3 dans l'unité de traitement d'images 8 et y sont évaluées, en particulier avec l'objectif de relever des écarts des caractéristiques de configuration en comparaison avec des caractéristiques de référence ou encore des imperfections à la surface ou à l'intérieur du matériau en verre. Relèvent des caractéristiques à contrôler également les dimensions extérieures de l'article en verre creux 1, en particulier ses propriétés de symétrie concernant son axe. [0037] On identifie qu'en fonction du réglage concret des modules optiques 5, 6, de nombreuses fonctions de contrôle peuvent être représentées, lesquelles peuvent être mises en oeuvre dans seulement un module de contrôle, constitué seulement d'une caméra, de deux modules optiques et d'une source de lumière. Un tel ensemble peut être abrité avec peu d'encombrement et permet en particulier, après que les plans d'image du système d'enregistrement optique ont été modifiés, une adaptabilité très simple à différentes positions des images enregistrées et également à des articles en verre creux de configuration différente. [0038] Des éléments fonctionnels, qui coïncident à ceux de la fig. 1, sont dotés des mêmes numéros de référence sur les figures 2 à 5 si bien qu'on peut se passer dans ce contexte de répéter la description. [0039] Le mode de réalisation selon la fig. 2 se distingue de celui selon la fig. 1 seulement en ce qu'un module optique 9 pouvant être commandé est intégré dans l'unité modulaire de l'objectif 10 de la caméra 3. En variante, le module optique peut également être conçu en tant qu'un élément constitutif de la caméra 3. [0040] Concernant le mode de réalisation technique du module optique 9, les explications portant sur les modules optiques 5, 6 s'appliquent de manière similaire. [0041] L'exemple de réalisation selon la fig. 3 est mis au point en vue d'un contrôle du type d'un fonctionnement par séries. Cela signifie que les formats des articles en verre creux à contrôler changent au fil du temps, et ce dans le cas extrême à une vitesse, qui 7 s'approche de la cadence de machine du processus de façonnage de verre. [0042] La fig. 3 représente à titre d'exemple des articles en verre creux 1, l', 1", et l'", lesquels présentent différentes tailles, en particulier différentes dimensions en hauteur, étant entendu que le respect de leurs diamètres extérieurs d'embouchure ainsi que de leur filetage d'embouchure doit être contrôlé. L'article en verre creux 1 est dans le cas présent illustré dans deux positions, à savoir une première position à l'extérieur d'une zone de contrôle 12 et une deuxième position à l'intérieur de la zone de contrôle 12. Lesdits articles en verre creux placés debout sur une première bande transporteuse 11 sont transférés dans la zone de contrôle 12 puis sont guidés à l'issue du contrôle au moyen d'une deuxième bande transporteuse 13. Le transfert depuis la première bande transporteuse 11 dans la zone de contrôle 12 et, de la même manière, le transfert hors de la zone de contrôle 12 sur la deuxième bande transporteuse 13 avec l'assistance de la courroie de transport 14 ne sont pas représentés sur les figures, sont mis en oeuvre au niveau d'une unité élévatrice d'ordre supérieur connue en soi, laquelle assure dans le même temps le transport à travers la zone de contrôle 12. [0043] On renonce à la représentation sur les figures d'une source de lumière se trouvant sous la zone de contrôle 12. [0044] Aux fins de la mise en oeuvre du contrôle, dans le cas de la fig. 3, la distance focale de la prise doit être réglée selon les différentes distances 15, 16 et 18 des articles en verre creux 1, l' et 1", ce qui peut être représenté facilement, en particulier sans modification de la vitesse de défilement des articles en verre creux après que le temps de réaction des lentilles liquides disponibles dans le commerce est de l'ordre d'environ 1 ms et que des ajustements de distance focale de plusieurs 10 mm peuvent être atteints. [0045] Il existe ainsi la possibilité de créer des prises de vue se suivant les unes les autres à des intervalles très courts d'un contenant à contrôler, par exemple à la distance de quelques ms, étant entendu que les propriétés d'au moins un des modules optiques 5, 6 sont modifiées par un signal électrique, et ce dans l'objectif de reproduire de manière nette différentes zones du contenant ou de modifier des conditions d'éclairage. [0046] L'exemple de réalisation selon la fig. 4 se base sur le contrôle du diamètre extérieur d'embouchure ainsi que du filetage d'embouchure d'un article en verre creux 1. La figure illustre l'ensemble dans une vue du dessus. On renonce à nouveau à la représentation sur les figures d'une source de lumière, étant entendu que l'article en verre creux 1 à contrôler se déplace de manière rectiligne en direction de la flèche 19. [0047] Seulement à titre d'exemple, une vue de l'article en verre creux 1 est prise dans une première position 20 - vue dans le sens de défilement - et dans une deuxième position 21 après la première position 20, ainsi selon différents angles d'observation. À cette fin, la distance focale pour la première prise de vue est réglée par le pilotage du 8 module optique 5 conformément à une distance 22, tandis que la distance focale pour la deuxième prise de vue est réglée conformément à la somme des distances 22, 23 et 24, étant entendu que le numéro de référence 25 désigne un miroir plan. [0048] Ce mode opératoire ne se limite pas à deux prises de vue de l'article en verre creux 1 à contrôler, il est possible selon les besoins de produire d'autres prises de vue, étant entendu que les distances focales requises sont réglées en conséquence en fonction de la vitesse de défilement de l'article en verre creux par l'intermédiaire de la commande 7. [0049] Les prises de vue sont produites dans le cas de l'ensemble selon la fig. 4 latéralement par rapport aux articles en verre creux et se destinent au contrôle du diamètre extérieur d'embouchure. [0050] L'exemple de réalisation selon la fig. 5 est mis au point aux fins du contrôle d'embouchures ainsi qu'aux fins du contrôle d'inscriptions en clair côté fond d'articles en verre creux 1, et ce sur la base de prises de vue créées de manière verticale, en d'autres termes de manière parallèle par rapport à l'axe de l'article en verre creux. [0051] À cette fin, une autre source de lumière 27 se présentant sous la forme d'une source de lumière annulaire est disposée, en plus de la source de lumière 2 en dessous de l'article en verre creux 1, au-dessus de l'article de manière à entourer celui-ci et en particulier la zone d'embouchure. Peuvent être contrôlés, à l'aide des prises de vue, d'une part la zone d'embouchure et, après le réglage correspondant de la distance focale du module optique 5, un champ d'inscriptions en clair 28 côté fond, lequel porte par exemple le sigle « 15 ». [0052] Les ensembles présentés à l'aide des figures 3 à 5 peuvent être étendus de manière polyvalente. En particulier, le logement d'un deuxième module optique 6 peut permettre de mettre au point les conditions préalables visant la mise en oeuvre à la fois d'un ensemble par transparence et d'un ensemble de contrainte par transparence. Des effets spécifiques peuvent être atteints par un fonctionnement cadencé des sources de lumière 2, 27. Ces variantes opérationnelles peuvent être réglées de manière centrale par l'intermédiaire de la commande 7 respective. [0053] Dans une autre configuration de l'ensemble selon l'invention, des parties essentielles telles que des sources de lumière 2, 27, la caméra 3 et des modules optiques 5, 6, 9 sont disposées de manière à pouvoir coulisser horizontalement et/ou verticalement par rapport à l'article en verre creux 1 à contrôler. Dans le cas présent, un déplacement par pivotement peut également être prévu, par exemple avec l'objectif de remplacer une prise de vue orientée verticalement par une prise de vue orientée horizontalement. L'agencement mobile de composants essentiels permet de poursuivre l'amélioration de l'adaptabilité à différentes formes de l'article en verre creux 1. De préférence, un tel ajustement de position est mis au point avec des entraînements électriques par 9 l'intermédiaire de la commande. [0054] On reconnaît que du fait des nombreuses possibilités de réglage d'un module de contrôle équipé d'un ensemble dans le sens décrit ci-avant, de nombreuses fonctions de contrôle peuvent être regroupées dans le module de contrôle de sorte qu'un programme de contrôle étendu par rapport à l'état de la technique peut être mis en oeuvre. Ce regroupement se traduit par un gain considérable en place, ce qui permet de satisfaire aux conditions spatiales souvent restreintes lors du fonctionnement d'une verrerie. [0055] Tous les réglages peuvent être réalisés de manière centrale par l'intermédiaire de la commande associée au module de contrôle, ce qui ainsi permet de contribuer, en lien avec une base de données, dans laquelle entre autres les données des articles en verre creux à traiter sont mémorisées, à une représentation d'un fonctionnement automatisé, qui inclut également un fonctionnement par séries. [0056] Liste des numéros de référence : 1 Article en verre creux l' Article en verre creux 1" Article en verre creux 1"' Article en verre creux 2 Source de lumière 3 Caméra 4 Objectif 5 Module optique 6 Module optique 7 Commande 8 Unité de traitement d'images 9 Module optique Objectif 11 Bande transporteuse 12 Zone de contrôle 13 Bande transporteuse 14 Courroie de transport Distance 16 Distance 18 Distance 19 Flèche Position 21 Position 22 Distance 23 Distance 10 24 Distance Miroir 26 Diamètre extérieur d'embouchure 27 Source de lumière servant à l'éclairage de l'embouchure 28 Champ d'inscriptions en clair 11 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9]