Brevet FR3107119A1 — publié le 20210813

Système d’analyse d’une surface par projection d’une image lumineuse L’invention a pour objet un système (1) d’analyse d’une surface (2) caractérisé en ce que le système (1) comprend: - un dispositif de projection (3), tel qu’un écran ou un afficheur, d’au moins une image lumineuse sur une surface (2) à analyser, l’image lumineuse projetée (11) comportant un schéma défini, - un dispositif d’acquisition (4) d’au moins une partie de l’image lumineuse réfléchie (12) par la surface (2) à analyser et issue de l’image lumineuse projetée (11), - une unité de calcul configurée pour caractériser le relief de la surface (2) à analyser par rapport à une surface de forme supposée parfaite prise comme référence, - un dispositif de réflexion (5) positionné sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse projetée (11) et configuré pour orienter au moins une partie de l’image lumineuse projetée (11) par le dispositif de projection (3) sur au moins une portion de la surface (2) à analyser selon une incidence rasante par rapport à la surface (2) à analyser. Figure à publier avec l’abrégé: Fig.1 Système d’analyse d’une surface par projection d’une image lumineuse La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de vérification de qualité de surfaces et plus particulièrement au domaine des dispositifs de vérification de qualité de surfaces faisant intervenir une opération de projection de lumière. Classiquement, une technique pour vérifier la qualité d’une surface consiste à opérer la projection d’un faisceau lumineux sur la surface à contrôler puis à effectuer une analyse de la lumière réfléchie de façon spéculaire voire diffusée par cette surface. Une telle technique qui repose sur le principe de la déflectométrie permet d’identifier des imperfections de surface notamment en fonction de l’image projetée sur la surface contrôlée. Toutefois, si cette technique est parfaitement fonctionnelle dans l’identification d’imperfections sur des surfaces réfléchissantes, la qualité du contrôle rencontre des limites d’efficacité lorsque la surface à analyser tend à être matifiée et/ou de couleur claire en particulier blanche. En effet, sur une surface matte, la composante spéculaire de la réflexion de la lumière projetée se trouve réduite au profit de la composante diffuse, de sorte que le signal réfléchi et utilisé pour la vérification de la surface est altéré et l’efficacité du contrôle tend également à être limitée en conséquence. De même, lors de la projection d’une lumière sur une surface de couleur blanche, le phénomène de diffusion de la lumière se trouve accentué par la clarté de la surface. Aussi, l’acquisition de l’image réfléchie de façon spéculaire par la surface dont la qualité est contrôlée se trouve perturbée et altérée par ce phénomène de diffusion de la lumière. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant une solution technique à la mise en application simplifiée pour permettre une optimisation de l’acquisition de l’image réfléchie tout en autorisant une construction dont l’encombrement est limité. L’invention concerne ainsi un système d’analyse d’une surface caractérisé en ce que le système comprendau moins: - un dispositif de projection, tel qu’un écran ou un afficheur, d’au moins une image lumineuse sur une surface à analyser, l’image lumineuse projetée comportant un schéma défini, - un dispositif d’acquisition d’au moins une partie de l’image lumineuse réfléchie par la surface à analyser et issue de l’image lumineuse projetée, - une unité de calcul configurée pour caractériser le relief de la surface à analyser par rapport à une surface de forme supposée parfaite prise comme référence, - un dispositif de réflexion positionné sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse projetée et configuré pour orienter au moins une partie de l’image lumineuse projetée par le dispositif de projection sur au moins une portion de la surface à analyser selon une incidence rasante par rapport à la surface à analyser. L’invention porte également sur un procédé de mise en œuvre d’un système d’analyse d’une surface selon l’invention, caractérisé en ce que le procédé comprend: - une étape de projection d’une image selon une incidence rasante sur une surface à analyser par l’intermédiaire d’un dispositif de réflexion du système, - une étape de réflexion de l’image projetée par au moins un point de la surface à analyser, - une étape d’acquisition de l’image réfléchie par au moins un point de la surface à analyser, - une étape de comparaison d’au moins un point de l’image réfléchie par la surface à analyser et issue de l’image projetée par rapport au point correspondant d’une image réfléchie par une surface de forme supposée parfaite prise comme référence et issue de la même image projetée, - une étape de détermination du relief de la surface à analyser au niveau du au moins un point de la surface. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : représente une illustration schématique d’un premier exemple de système d’analyse selon l’invention appliqué à une surface dont la planéité est à vérifier. représente une illustration schématique d’un second exemple de système d’analyse selon l’invention appliqué à une surface dont la planéité est à vérifier. L’invention se rapporte à un système 1 d’analyse d’une surface 2 caractérisé en ce que le système 1 comprend: - un dispositif de projection 3, tel qu’un écran ou un afficheur, d’au moins une image lumineuse sur une surface 2 à analyser, l’image lumineuse projetée 11 comportant un schéma défini, - un dispositif d’acquisition 4 d’au moins une partie de l’image lumineuse réfléchie 12 par la surface 2 à analyser et issue de l’image lumineuse projetée 11, - une unité de calcul configurée pour caractériser le relief de la surface 2 à analyser par rapport à une surface de forme supposée parfaite prise comme référence, - un dispositif de réflexion 5 positionné sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse projetée 11 et configuré pour orienter au moins une partie de l’image lumineuse projetée 11 par le dispositif de projection 3 sur au moins une portion de la surface 2 à analyser selon une incidence rasante par rapport à la surface 2 à analyser. Dans le cadre du système 1 selon l’invention, il convient de relever que le dispositif de projection 3 se rapporte à un dispositif d’affichage lumineux tel qu’un écran ou un afficheur lumineux. Selon un exemple particulier préférentiel, l’image lumineuse projetée 11 correspond à une image projetée par diffusion depuis un écran 3. Le système 1 d’analyse de l’invention est ainsi configuré pour orienter l’image lumineuse projetée 11 selon une incidence rasante par rapport à la surface 2 à analyser de façon, d’une part, à optimiser la détection d’imperfections au niveau de la surface 2 à analyser et, d’autre part, à permettre à la surface 2 de générer une image lumineuse réfléchie 12 qui soit également rasante. La génération d’une image lumineuse réfléchie 12 rasante par rapport à la surface à analyser permet de s’affranchir, au moins en partie, des phénomènes de diffusion de la lumière par la surface 2 à analyser. En effet, la lumière diffusée par la surface 2 à analyser étant plus importante selon une normale par rapport à la surface 2, l’acquisition d’une image réfléchie 12 de façon rasante par rapport à la surface 2 à analyser permet d’écarter une partie importante de la lumière diffusée par la surface 2 et susceptible de parasiter la qualité de l’acquisition de l’image réfléchie 12 par la surface 2 à analyser et issue de l’image lumineuse projetée 11. Dans le système 1 d’analyse de l’invention, un dispositif de réflexion 5 est positionné sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse projetée 11 et en amont de la surface 2 à analyser par rapport à la direction de déplacement de la lumière projetée 11. Ce dispositif de réflexion 5 permet d’opérer l’orientation particulière de l’incidence de la lumière projetée 11 sur la surface 2 à analyser en s’affranchissant de contraintes de position du dispositif de projection 3 par rapport à la surface 2 à analyser. Aussi, le dispositif de réflexion 5 autorise une construction du système d’analyse 1 qui rapproche le dispositif de projection 3 avec le dispositif d’acquisition 4 sur la structure d’un bâti commun. Une telle construction permet de réunir ces dispositifs 3, 4 dans un volume plus restreint, de sorte que l’encombrement du système 1 de l’invention se trouve réduit par rapport aux systèmes d’analyse de l’art antérieur. Ainsi, selon un exemple de construction qui réalise une variante particulière de construction de l’invention, au moins le dispositif de projection 3 et le dispositif d’acquisition 4 sont rapprochés et montés, directement ou indirectement sur la structure d’un bâti commun. De façon complémentaire, selon un exemple de construction spécifique de cette variante particulière, le dispositif de réflexion 5 positionné sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse projetée 11 est monté, directement ou indirectement sur la structure du bâti commun partagé par le dispositif de projection 3 et le dispositif d’acquisition 4. Selon un exemple non-limitatif de construction, le dispositif de réflexion 5 est préférentiellement réalisé par un miroir ou un élément présentant des propriétés réfléchissantes similaires. Selon un exemple qui réalise une variante particulière de construction de l’invention, le dispositif de réflexion 5 est arrangé mobile de façon à permettre un ajustement de la position de l’image lumineuse projetée 12 sur la surface 2 à analyser. Grâce à cette particularité de construction, le dispositif de réflexion 5 est apte à optimiser l’angle d’incidence de l’image lumineuse projetée 11 sur la surface 2 à analyser. De plus, cet angle d’incidence ajustable par le dispositif de réflexion 5 mobile participe également au perfectionnement de la réduction de l’encombrement du système 1 d’analyse de l’invention en permettant d’ajuster la réflexion par le dispositif de réflexion 5 mobile de l’image lumineuse projetée 11 en fonction de la position du dispositif de projection 3 par rapport à la surface 2 à analyser. Selon un exemple qui réalise une autre variante particulière de construction de l’invention susceptible d’être combinée avec la variante de construction précédemment détaillée, l’angle d’incidence de l’image lumineuse projetée 11 et réfléchie par le dispositif de réflexion 5 par rapport à la surface 2 à analyser est compris entre une valeur inférieure à 90° et jusqu’à 45° par rapport à la normale à la surface 2. Selon un exemple qui réalise également une autre variante particulière de construction de l’invention susceptible d’être combinée avec les variantes du système de l’invention précédemment détaillées, le système 1 comprend également un mécanisme d’occultation 6 de la lumière issue du dispositif de projection 3 et diffusée directement en direction de la surface 2 à analyser. Ce mécanisme d’occultation 6 est positionné entre, d’une part, le dispositif de projection 3 et, d’autre part, la surface 2 à analyser, de sorte que les rayons lumineux qui impactent la surface 2 à analyser ont pour origine essentielle, sinon pour origine unique, l’image lumineuse projetée 11 par le dispositif de projection 3 et réfléchie par le dispositif de réflexion 5 en direction de la surface 2 à analyser. Le mécanisme d’occultation 6 limite, voire empêche, la diffusion directe, totale ou partielle, de lumière du dispositif de projection 3 vers la surface 2 à analyser. En conséquence, le mécanisme d’occultation 6 permet de limiter, au niveau de la surface 2 à analyser, les phénomènes de diffusion de la lumière susceptible d’altérer l’acquisition de l’image lumineuse réfléchie 12 par la surface 2 à analyser. Selon un exemple de mise en œuvre, ce mécanisme d’occultation 6 prend la forme d’une surface opaque montée sur la structure d’un bâti commun susceptible de porter également le dispositif de projection 3 et le dispositif d’acquisition 4. De façon complémentaire, selon une spécificité de cette variante particulière de construction, le mécanisme d’occultation 6 est également monté, directement ou indirectement, sur la structure d’un bâti sur lequel est monté au moins un élément parmi le dispositif de projection 3 et/ou le dispositif d’acquisition 4 et/ou le dispositif de réflexion 5 positionné sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse projetée 11. Dans cet exemple de construction, le dispositif de projection 3, le dispositif d’acquisition 4 et le mécanisme d’occultation 6 sont montés sur la structure d’un bâti commun sur lequel un dispositif de réflexion 5 mobile de l’image lumineuse projetée 11 est également susceptible d’être positionnée. Selon un autre exemple qui réalise également une variante particulière de construction de l’invention susceptible d’être combinée avec les variantes du système de l’invention précédemment détaillées, le système 1 comprend également un second dispositif de réflexion 7 positionné sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse réfléchie 12 par la surface 2 à caractériser et issue de l’image lumineuse projetée 11. Ce second dispositif de réflexion 7 participe à l’orientation en direction du dispositif d’acquisition 4 de la lumière réfléchie 12 par la surface 2 à analyser. En effet, en projetant l’image lumineuse 11 selon une incidence rasante sur la surface 2 à analyser, l’image lumineuse réfléchie 12 présentera également une incidence rasante par rapport à cette même surface 2 à analyser. Aussi, ce second dispositif de réflexion 7 permet de rediriger la lumière réfléchie 12 sur la surface 2 à analyser en s’affranchissant de contraintes de position du dispositif d’acquisition 4 par rapport à la surface 2 à analyser. Ce second dispositif de réflexion 7 permet la réalisation d’un système d’analyse 1 dont le rapprochement du dispositif de projection 3 avec le dispositif d’acquisition 4 se trouve complété. Les dispositifs 3, 4 sont ainsi plus facilement positionnables dans un volume restreint, voire même plus confiné que lorsque le système 1 de l’invention ne comprend qu’un seul dispositif de réflexion 5. Le système 1 de l’invention est ainsi en mesure d’être réalisé avec une réduction améliorée de l’encombrement. De façon complémentaire, selon une spécificité de cette variante particulière de construction, le second dispositif de réflexion 7 est également monté, directement ou indirectement, sur la structure d’un bâti sur lequel sont montés au moins le dispositif de projection 3 et le dispositif d’acquisition 4. Selon une variante complémentaire de cette spécificité, le second dispositif de réflexion 7 est monté avec le dispositif de projection 3, le dispositif d’acquisition 4 sur la structure d’un bâti qui porte également le premier dispositif de réflexion 5 positionné sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse projetée 11 et/ou le mécanisme d’occultation 6. Selon un exemple non-limitatif de construction, le second dispositif de réflexion 7 est également préférentiellement réalisé par un miroir ou un élément présentant des propriétés réfléchissantes similaires. Selon un autre exemple qui réalise également une variante particulière de construction de l’invention susceptible d’être combinée avec les variantes du système 1 de l’invention précédemment détaillées, le système 1 comprend également au moins un élément optique positionné sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse projetée 11 et/ou de l’image lumineuse réfléchie 12 par la surface 2 à analyser et/ou un dispositif de réflexion 5, 7. L’intégration d’un ou de plusieurs éléments optiques dans le système 1 d’analyse de l’invention permet d’optimiser le traitement optique de l’image lumineuse utilisée dans le cadre de la vérification de la surface 2 à analyser. Selon leurs propriétés et leurs positions respectives sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse, les éléments optiques sont alors aptes, d’une part, à positionner de façon optimale la projection de l’image lumineuse sur la surface 2 à caractériser et, d’autre part, à ajuster la qualité de l’image réfléchie au niveau du dispositif d’acquisition 4. Selon un autre exemple qui réalise également une variante particulière de construction de l’invention, susceptible d’être combinée avec les variantes du système 1 de l’invention précédemment détaillées, au moins une image projetée correspond à une succession de franges périodiques, telles que rectilignes ou sinusoïdales, orientées parallèlement entre elles et selon un axe défini. La projection de cette image particulière composée de différentes franges dont les caractéristiques sont connues et présentant la forme d’une série de bandes sensiblement rectilignes et alternativement claires et obscures, participe à la mise en œuvre d’un contrôle par déflectométrie. Selon un autre exemple qui réalise également une variante particulière de construction de l’invention, susceptible d’être combinée avec les variantes du système 1 de l’invention précédemment détaillées, l’unité de calcul du système 1 est configurée pour mettre en œuvre un traitement d’image lumineuse par comparaison de la position d’au moins un point de l’image lumineuse réfléchie 12 par la surface 2 à analyser et issue de l’image lumineuse projetée 11 avec la position d’au moins un point d’une image lumineuse réfléchie par une surface de forme supposée parfaite prise comme référence et issue de cette même image lumineuse projetée 11. Il convient de comprendre que, dans le cadre du système 1 de l’invention, la surface de forme supposée parfaite prise comme référence est susceptible de correspondre à une surface plane ou alternativement à une surface quelconque par exemple sphérique, concave et/ou convexe. Selon un autre exemple qui réalise également une variante particulière de construction de l’invention, susceptible d’être combinée avec les variantes du système 1 de l’invention précédemment détaillées, le système comprend également au moins une interface de contact avec la surface 2 à analyser. Cette interface de contact est susceptible de prendre la forme d’une interface support qui porte toute ou partie de l’élément comprenant la surface 2 à analyser. De façon plus particulière, l’interface de contact est susceptible d’être associée avec un mécanisme amenant successivement des éléments qui comprennent la surface 2 à analyser. Alternativement, cette interface de contact est susceptible d’être réalisée sous la forme d’une structure d’appui qui repose sur au moins une partie de l’élément comprenant la surface 2 à analyser. Cette interface de contact permet ainsi d’obtenir un positionnement adapté du système 1 de l’invention par rapport à la surface 2 à analyser. De façon plus particulière, l’interface de contact est susceptible d’être réalisée sous la forme d’une structure d’appui positionnée de façon déplaçable sur au moins une partie de l’élément comprenant la surface 2 à analyser de façon à permettre une analyse successive de plusieurs portions d’une même grande surface 2 à analyser. A titre complémentaire, selon une spécificité complémentaire de cet exemple particulier du système 1 comprenant une interface de contact, cette interface de contact est également montée ou associée, directement ou indirectement, avec la structure d’un bâti sur lequel est monté au moins un élément parmi le dispositif de projection 3 et/ou le dispositif d’acquisition 4 et/ou un ou plusieurs dispositifs de réflexion 5, 7 et/ou le mécanisme d’occultation 6. L’invention porte également sur un procédé de mise en œuvre d’un système 1 d’analyse d’une surface 2 selon l’invention, caractérisé en ce que le procédé comprend: - une étape de projection d’une image 11 selon une incidence rasante sur une surface 2 à analyser par l’intermédiaire d’un dispositif de réflexion 5 du système 1, - une étape de réflexion de l’image projetée 11 par au moins un point de la surface 2 à analyser, - une étape d’acquisition de l’image réfléchie 12 par au moins un point de la surface 2 à analyser, - une étape de comparaison d’au moins un point de l’image réfléchie 12 par la surface 2 à analyser et issue de l’image projetée 11 par rapport au point correspondant d’une image réfléchie par une surface de forme supposée parfaite prise comme référence et issue de la même image projetée 11, - une étape de détermination du relief de la surface 2 à analyser au niveau du au moins un point de la surface 2. Selon un exemple de réalisation correspondant à une variante particulière de mise en œuvre de l’invention, le procédé comprend également une étape de projection d’une seconde image selon la même incidence rasante sur la surface 2 à analyser. De façon préférentielle, cette seconde image est également composée de différentes franges de caractéristiques connues mais différentes de celles de l’image précédente. L’analyse de l’image réfléchie par au moins un point de la surface 2 à analyser permet ainsi de préciser certaines propriétés de la surface 2 à analyser et donc ses caractéristiques. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. Système (1) d’analyse d’une surface (2) caractérisé en ce que le système (1) comprend: - un dispositif de projection (3), tel qu’un écran ou un afficheur, d’au moins une image lumineuse sur une surface (2) à analyser, l’image lumineuse projetée (11) comportant un schéma défini, - un dispositif d’acquisition (4) d’au moins une partie de l’image lumineuse réfléchie (12) par la surface (2) à analyser et issue de l’image lumineuse projetée (11), - une unité de calcul configurée pour caractériser le relief de la surface (2) à analyser par rapport à une surface de forme supposée parfaite prise comme référence, - un dispositif de réflexion (5) positionné sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse projetée (11) et configuré pour orienter au moins une partie de l’image lumineuse projetée (11) par le dispositif de projection (3) sur au moins une portion de la surface (2) à analyser selon une incidence rasante par rapport à la surface (2) à analyser. Système (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réflexion (5) est arrangé mobile de façon à permettre un ajustement de la position de l’image lumineuse projetée (12) sur la surface (2) à analyser. Système (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’angle d’incidence de l’image lumineuse projetée (11) et réfléchie par le dispositif de réflexion (5) par rapport à la surface (2) à analyser est compris entre une valeur inférieure à 90° et 45° par rapport à la normale à la surface (2). Système (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système (1) comprend également un mécanisme d’occultation (6) de la lumière issue du dispositif de projection (3) et diffusée directement en direction de la surface (2) à analyser. Système (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système (1) comprend également un second dispositif de réflexion (7) positionné sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse réfléchie (12) par la surface (2) à caractériser et issue de l’image lumineuse projetée (11). Système (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système (1) comprend également au moins un élément optique positionné sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse projetée (11) et/ou de l’image lumineuse réfléchie (12) par la surface (2) à analyser et/ou un dispositif de réflexion (5, 7). Système (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins le dispositif de projection (3), le dispositif d’acquisition (4) et le dispositif de réflexion (5) positionné sur l’axe du chemin optique de l’image lumineuse projetée sont montés, directement ou indirectement, sur la structure d’un bâti commun. Système (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins une image projetée correspond à une succession de franges périodiques orientées parallèlement entre elles et selon un axe défini. Système (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de calcul est configurée pour mettre en œuvre un traitement d’image lumineuse par comparaison de la position d’au moins un point de l’image lumineuse réfléchie par la surface à analyser et issue de l’image lumineuse projetée avec la position d’au moins un point d’une image lumineuse réfléchie par une surface de forme supposée parfaite prise comme référence et issue de cette même image lumineuse projetée. Procédé de mise en œuvre d’un système (1) d’analyse d’une surface (2) selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le procédé comprend: - une étape de projection d’une image (11) selon une incidence rasante sur une surface (2) à analyser par l’intermédiaire d’un dispositif de réflexion (5) du système (1), - une étape de réflexion de l’image projetée (11) par au moins un point de la surface (2) à analyser, - une étape d’acquisition de l’image réfléchie (12) par au moins un point de la surface (2) à analyser, - une étape de comparaison d’au moins un point de l’image réfléchie (12) par la surface (2) à analyser et issue de l’image projetée (11) par rapport au point correspondant d’une image réfléchie par une surface de forme supposée parfaite prise comme référence et issue de la même image projetée (11), - une étape de détermination du relief de la surface (2) à analyser au niveau du au moins un point de la surface (2). Procédé de mise en œuvre selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de projection d’une seconde image selon la même incidence rasante sur la surface (2) à analyser.