Brevet FR3130973A1 — publié le 20230623

La présente invention concerne un dispositif (1) de contrôle de qualité et de classification d’un bouchon en liège (3) comprenant : - une source (2) adaptée pour générer un rayonnement électromagnétique pour illuminer le bouchon, ledit rayonnement étant émis dans un domaine spectral adapté pour traverser le bouchon; - un détecteur (4) adapté pour détecter le rayonnement transmis par le bouchon; et - une unité de calcul (10) comprenant une unité de construction (11) d’une image à partir des signaux provenant du détecteur, le niveau de gris d’un pixel de l’image représentant une information de transmissivité d’un point de mesure du bouchon en liège, une unité de classification (12) adaptée pour attribuer une classe de qualité au bouchon en comparant une distribution des populations de pixels en niveau de gris extraite de ladite image à une distribution des populations de pixels en niveau de gris de référence. Figure de l’abrégé : Figure 1 Dispositif de contrôle de qualité et de classification d’un bouchon en liège et procédé associé La présente divulgation relève du domaine de contrôle de qualité et de classification des bouchons en liège, dits bouchons naturels destinés notamment à fermer les bouteilles de vin. Plus particulièrement, elle concerne un dispositif et un procédé qui permet de contrôler la qualité des bouchons en lièges et de les classer à partir de la caractérisation de la structure interne poreuse des bouchons en liège en se basant sur des images obtenues par des ondes électromagnétiques térahertz (THz). Les bouchons en liège sont issus du tubage de l’écorce de chêne-liège et sont utilisés pour le bouchage des bouteilles de vins, et en particulier pour la conservation et le vieillissement du vin contenu dans la bouteille. La qualité d’un bouchon en liège, dit bouchon naturel dépend de ses propriétés mécaniques et élastiques et également de la capacité de sa structure interne à laisser passer des quantités raisonnables d’oxygène de l’extérieur vers l’intérieur de la bouteille, au contact du vin. En effet, les compositions taniques des vins sont consommatrices d’oxygène et les propriétés physiques d’étanchéité du bouchon vont permettre une cinétique de passage de l’oxygène plus ou moins rapide et quantitative, influençant ainsi le profil sensoriel du vin après avoir été gardé en bouteille. Actuellement, les bouchons sont triés visuellement et classés en sept catégories en fonction uniquement de leurs défauts apparents en surface. Plus il y a de lenticelles en surface, plus le bouchon en liège est considéré comme de mauvaise qualité. Les bouchons classés par exemple comme « Fleur », ne présentent aucun défaut apparent (absence de trou, de lenticelle boisée, de défaut de couleur…). Les sept classes de qualité sont appelées par les noms suivants : Fleur (grade 0), Extra (grade 1), Super (grade 2), Première classe (grade 3), Seconde classe (grade 4), Faible (grade 5), défectueux (grade 6). Ce tri est réalisé actuellement visuellement par des opérateurs qualifiés ou bien de manière automatique à l’aide d’analyse d’image photographique. Toutefois un tel contrôle de surface ne permet pas de garantir la qualité globale d’un bouchon. En effet, le liège étant un matériau particulièrement hétérogène, la distribution de défauts en surface des bouchons n’est pas nécessairement représentative de la distribution interne de porosité du bouchon en liège. La méthode de contrôle visuel utilisée pour la répartition des bouchons en différentes classes, peut conduire à une classification erronée des bouchons. Ainsi, il est constaté que jusqu’à 10% des bouchons sont classés à une classe de qualité supérieure à celle à laquelle ils seraient attribués en connaissance interne. Une analyse basée sur le nombre de défauts en surface des bouchons conduit donc à une sous-estimation de la porosité interne. Le tri visuel opéré par des équipements, utilisés par les producteurs de bouchons en liège tubés, ne permet pas de classer les bouchons en fonction de leur porosité interne, c’est-à-dire leur capacité en termes de passage d’oxygène. Une mauvaise classification d’un bouchon en liège peut affecter la conservation des vins, et peut avoir un impact sensoriel significatif sur le vin. Il existe donc un réel besoin de pouvoir analyser la structure interne des bouchons, afin d’offrir aux vignerons des gammes de bouchons naturels avec une classification fiable. Les inventeurs constatent que les ondes térahertz (THz) dont la longueur d’onde est comprise entre 30 µm et 3 mm sont particulièrement bien adaptées pour sonder la structure interne des bouchons. En effet, selon les inventeurs, les ondes électromagnétiques térahertz ont un pouvoir de pénétration suffisant pour traverser le matériau diélectrique constitutif du bouchon. Son rayonnement non-ionisant permet en outre une utilisation dans un environnement non protégé contrairement aux rayons X. Un autre paramètre essentiel est la résolution spatiale de façon à pouvoir détecter les défauts structuraux présents dans le bouchon. La résolution spatiale d’un système d’imagerie est limitée par le phénomène de diffraction et est calculée selon le critère de Rayleigh. L’utilisation d’ondes térahertz permet à un système d’imagerie d’atteindre une résolution spatiale théorique comprise entre 36,6 µm et 3,66 mm. Les défauts structuraux présents dans le bouchon qui sont de dimension de l’ordre de quelques centaines de micromètres peuvent donc être détectés en profondeur par les ondes térahertz. Le document WO2012/058567 décrit un procédé qui utilise la spectroscopie térahertz pour détecter la présence des impuretés présentes dans le bouchon et mesurer le coefficient de diffusion d’un liquide au travers d’un bouchon. La technique décrite dans ce document ne permet pas de caractériser la porosité interne des bouchons et de les classer en différentes catégories de classes. La présente divulgation vise donc à pallier l’ensemble des inconvénients ci-dessus mentionnés. Un objectif de la présente divulgation est de proposer un dispositif qui permet de caractériser les défauts structuraux internes qui soit fiable, tout en étant non destructif. Un autre objectif de la présente divulgation vise également à ce que le dispositif puisse être mis en œuvre de manière facilement et rapidement et à coût réduit. Enfin, un autre objectif de la présente divulgation est de proposer une solution qui peut être intégrée facilement sur une ligne de production des bouchons en liège. Résumé La présente divulgation vient améliorer la situation. Il est proposé un Dispositif de contrôle de qualité et de classification d’un bouchon en liège comprenant : - une source adaptée pour générer un rayonnement électromagnétique pour illuminer le bouchon, ledit rayonnement étant émis dans un domaine spectral adapté pour traverser le bouchon; - un détecteur adapté pour détecter le rayonnement transmis par le bouchon; et - une unité de calcul comprenant une unité de construction d’une image à partir des signaux provenant du détecteur, le niveau de gris d’un pixel de l’image représentant une information de transmissivité d’un point de mesure du bouchon en liège, une unité de classification adaptée pour attribuer une classe de qualité au bouchon en comparant une distribution des populations de pixels en niveau de gris extraite de ladite image à une distribution des populations de pixels en niveau de gris de référence. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : La source est adaptée pour émettre un rayonnement dans un domaine spectral térahertz compris entre 60 GHz et 6 THz, de préférence compris entre 60 GHz et 400 GHz. La distribution est une distribution gaussienne. Le dispositif comprend en outre une base de données stockée dans une mémoire, ladite base de données comprenant une pluralité de distributions des populations de pixels en niveau de gris de référence, chacune desdites distributions étant associée à un bouchon ayant une classe de qualité connue. Le dispositif comprend en outre deux platines de translation aptes à déplacer la source et le détecteur en translation par rapport au bouchon. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un système optique configuré pour former le rayonnement incident en un spot sur le bouchon. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comprend un système optique configuré pour former le rayonnement incident en une ligne sur le bouchon. Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de contrôle de qualité et de classification d’un bouchon en liège comprenant les étapes suivantes : - émission d’un rayonnement électromagnétique situé dans un domaine spectral défini, selon une direction normale à une surface du bouchon, pour illuminer une face du bouchon, ledit rayonnement étant émis dans un domaine spectral adapté pour traverser le bouchon ; - détection du rayonnement transmis par le bouchon; - calcul d’une information de transmissivité du rayonnement transmis en chaque point de mesure, la transmissivité étant la capacité du bouchon en chaque point de mesure à transmettre le rayonnement incident ; - construction d’une image représentative des informations de transmissivité calculées en chaque point de mesure du bouchon en liège, le niveau de gris d’un pixel de l’image représentant l’information de transmissivité d’un point de mesure du bouchon en liège; - détermination d’une distribution des populations de pixels en niveau de gris à partir de ladite image; - comparaison de ladite distribution des populations de pixels à une distribution des populations de pixels en niveau de gris de référence; - classification du bouchon dans une classe de qualité. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : La distribution des populations de pixels en niveau de gris est une distribution gaussienne. Le domaine spectral est compris entre 60 GHz et 6 THz, de préférence entre 60 GHz et 400 GHz. Le rayonnement émis est modulé en amplitude. La fréquence du rayonnement est modulée dans le temps avec une forme d’onde choisie parmi les formes suivantes : onde de scie, onde triangulaire. Selon un mode de réalisation, l’étape de calcul de l’information de transmissivité consiste à calculer le maximum de transmissivité pour chaque forme d’onde du rayonnement en un point de mesure. La distribution des populations de pixels en niveau de gris de référence est obtenue sur des bouchons en liège ayant une classe de qualité connue. Selon un mode de réalisation, le rayonnement électromagnétique illumine le bouchon en formant un spot, la pluralité de points de mesure résultant d’une illumination séquentielle de spots. Selon un autre mode de réalisation, le rayonnement électromagnétique illumine le bouchon en formant une ligne, la pluralité de points de mesure résultant d’une illumination séquentielle de lignes. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 représente un dispositif de contrôle de qualité et de classification selon un mode de réalisation dans lequel le rayonnement incident éclaire le bouchon sous forme d’un spot sur le bouchon. Fig. 2 représente une vue de dessus d’un dispositif de contrôle de qualité et de classification selon un autre mode de réalisation dans lequel le rayonnement incident éclaire le bouchon sous forme d’une ligne. Fig. 3 montre une image térahertz obtenue de trente-huit bouchons en liège de qualité différente obtenue avec le dispositif de la . Fig. 4 montre une courbe d’amplitude d’une forme d’onde acquise en un point de mesure XY. Fig. 5 montre sur la partie supérieure : un histogramme des populations de pixels en niveau de gris pour des bouchons de la classe de qualité « Fleur » ou grade 0 et différentes distributions gaussiennes des populations de pixels associée, sur la partie inférieure : un histogramme des populations de pixels en niveau de gris pour des bouchons de la classe de qualité « défectueux » ou grade 6 et différentes distributions de populations de pixels associés. Fig. 6 montre un diagramme détaillant les principales étapes du procédé de contrôle de qualité et de classification mettant en œuvre le dispositif de la . Dispositif (1) de contrôle de qualité et de classification d’un bouchon en liège (3) comprenant : - une source (2) adaptée pour générer un rayonnement électromagnétique pour illuminer le bouchon, ledit rayonnement étant émis dans un domaine spectral adapté pour traverser le bouchon; - un détecteur (4) adapté pour détecter le rayonnement transmis par le bouchon; et - une unité de calcul (10) comprenant une unité de construction (11) d’une image à partir des signaux provenant du détecteur, le niveau de gris d’un pixel de l’image représentant une information de transmissivité d’un point de mesure du bouchon en liège, une unité de classification (12) adaptée pour attribuer une classe de qualité au bouchon en comparant une distribution des populations de pixels en niveau de gris extraite de ladite image à une distribution des populations de pixels en niveau de gris de référence. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la source (2) est adaptée pour émettre un rayonnement dans un domaine spectral térahertz compris entre 60 GHz et 6 THz, de préférence compris entre 60 GHz et 400 GHz. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la distribution est une distribution gaussienne. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant en outre une base de données stockée dans une mémoire (13), ladite base de données comprenant une pluralité de distributions des populations de pixels en niveau de gris de référence, chacune desdites distributions étant associée à un bouchon ayant une classe de qualité connue. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, comprenant en outre deux platines de translation (15, 16) aptes à déplacer la source (2) et le détecteur (4) en translation par rapport au bouchon. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant un système optique (5, 6) configuré pour former le rayonnement incident en un spot sur le bouchon. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant un système optique (19) configuré pour former le rayonnement incident en une ligne sur le bouchon. Procédé (100) de contrôle de qualité et de classification d’un bouchon en liège (3) comprenant les étapes suivantes : - émission d’un rayonnement électromagnétique situé dans un domaine spectral défini, selon une direction normale à une surface du bouchon, pour illuminer une face du bouchon, ledit rayonnement étant émis dans un domaine spectral adapté pour traverser le bouchon (101) ; - détection du rayonnement transmis par le bouchon (102) ; - calcul d’une information de transmissivité du rayonnement transmis en chaque point de mesure (103), la transmissivité étant la capacité du bouchon en chaque point de mesure à transmettre le rayonnement incident ; - construction d’une image représentative des informations de transmissivité calculées en chaque point de mesure du bouchon en liège, le niveau de gris d’un pixel de l’image représentant l’information de transmissivité d’un point de mesure du bouchon en liège (104) ; - détermination d’une distribution des populations de pixels en niveau de gris à partir de ladite image (105) ; - comparaison de ladite distribution des populations de pixels à une distribution des populations de pixels en niveau de gris de référence (106) ; - classification du bouchon dans une classe de qualité (107). Procédé selon la revendication 8, dans lequel la distribution des populations de pixels en niveau de gris est une distribution gaussienne. Procédé selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le domaine spectral est compris entre 60 GHz et 6 THz, de préférence entre 60 GHz et 400 GHz. Procédé selon l’une des revendications 8 à 10, dans lequel le rayonnement émis est modulé en amplitude. Procédé selon l’une des revendications 8 à 11, dans lequel la fréquence du rayonnement est modulée dans le temps avec une forme d’onde choisie parmi les formes suivantes : onde de scie, onde triangulaire. Procédé selon l’une des revendications 8 à 12, dans lequel l’étape de calcul de l’information de transmissivité consiste à calculer le maximum de transmissivité pour chaque forme d’onde du rayonnement en un point de mesure. Procédé selon l’une des revendications 8 à 13, dans lequel la distribution des populations de pixels en niveau de gris de référence est obtenue sur des bouchons en liège ayant une classe de qualité connue. Procédé selon l’une des revendications 8 à 14, dans lequel le rayonnement électromagnétique illumine le bouchon en formant un spot, la pluralité de points de mesure résultant d’une illumination séquentielle de spots. Procédé selon l’une des revendications 8 à 14, dans lequel le rayonnement électromagnétique illumine le bouchon en formant une ligne, la pluralité de points de mesure résultant d’une illumination séquentielle de lignes.