Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02223264 1997-12-02
WO 97/38~99 PCT/ER97/00600
DISPOSITIF DE CONTROLE OPTIQUE
L'invention concerne un dispositif de contrôle optique d'objets, et plus
particulièrement d'objets en verre, tels que bouteilles, flacons, ... De tels
dispositifs de contrôle permettent notamment de décider l'acceptation ou le
rejet des articles. Ils permettent également de surveiller le niveau de qualité
général des articles fabriqués, notamment par des contrôles dimensionnels et
surtout des contrôles d'aspects; ces derniers révélant l'état de surface et
d'éventuels défauts internes.
C'est pourquoi ce contrôle est très employé dans l'industrie du verre et
en particulier du verre creux, soit pour l'inspection fine de zones délimitées
susceptibles de porter des défauts spécifiques, notamment des glacures, et
l'on recourt alors volontiers à des faisceaux lumineux orientés, plus ou moins
étroits, soit sur la plus grande partie possible de la paroi pour la détection de
défauts plus variés: inclusions, défauts de pâte, d'épaisseurs, d'adhérences,
... Il faut dans ce cas étudier une image de l'objet en déplacement avec ou
sans rotation, formée le plus souvent par transparence en éclairage diffus.
Bien que l'invention ne se limite pas à une telle application, elle sera
décrite en référence au contrôle de fond de récipients.
De tels contrôles nécessitent une illumination et une prise de vue de part
et d'autre du fond du récipient. Ce contrôle peut se faire soit en statique, soit
alors que le récipient défile sur un convoyeur.
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Dans tous les cas, il est nécessaire de prévoir une interruption dans le
plan du convoyeur, qui est par exemple un tapis, pour laisser passer le
rayonnement électromagnétique de contrôle entre le fond du récipient et la
source lumineuse et/ou le récepteur. Cela signifie que le convoyeur comporte
une fenêtre ou fente dans son plan de convoyage au-dessus duquel le récipient
doit passer, de sorte qu'une image du fond puisse être observée. Il se présente
alors différentes difficultés; tout d'abord, il apparaît impossible d'observer la
totalité du fond d'un récipient. En effet, une telle opération nécessite une
ouverture dans le plan de convoyage au moins égale à la dimension du fond du
récipient à contrôler et de préférence supérieure. Dans un tel cas, il est bien
évident que le récipient n'étant plus supporté, sa chute et sa casse ne peuvent
être évitées. En conséquence, le contrôle est limité à une partie, généralement
le centre, du fond du récipient, ce qui n'est pas satisfaisant. De plus, bien que
l'ouverture dans le plan de convoyage soit inférieure au fond du récipient, il
arrive qu'elle entraîne un basculement du récipient et donc sa chute et un
blocage de la ligne.
Pour éviter ces problèmes et plus particulièrement pour obtenir une image
complète du fond du récipient, la demande de brevet européenne publiée sous
le n ~ 487 402 propose une interruption momentanée du convoyeur, le
récipient étant alors pris en charge par deux bandes latérales. Selon cette
réalisation, les bandes sont animées de façon à supporter et convoyer le
récipient au-dessus de la zone où le convoyeur est interrompu. Au niveau de
l'interruption du convoyeur, on retrouve un dispositif de contrôle apte à
observer la totalité du fond du récipient. Un tel dispositif présente toutefois
quelques inconvénients; tout d'abord, il est relativement encombrant, or les
emplacements auxquels de tels contrôles s'imposent ne présentent pas
toujours suffisamment d'espace pour l'installer. Par ailleurs, lorsque le
récipient est maintenu entre les bandes, celui-ci n'est pas très stable et son
axe vertical ne peut pas se confondre en permanence avec celui de l'objectif
devant capturer l'image du fond. L'analyse du fond du récipient n'est ainsi pas
toujours facile à réaliser. Enfin, lorsque le récipient quitte les bandes et estrelâché sur le convoyeur, sa position verticale instable peut conduire à une
chute et donc à une casse voire un arrêt du dispositif de convoyage.
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L'invention a ainsi pour but un dispositif de contrôle optique d'objets
autorisant notamment le contrôle de la totalité du fond d'un récipient quelle
que soit la dimension de celui-ci, en éliminant tout risque de casse dudit
récipient du fait de ce contrôle.
Ce but est atteint selon l'invention par un dispositif de contrôle optique
d'objets, constitué d'au moins un récepteur et/ou un émetteur, comprenant
une fenêtre transparente aux rayonnements électromagnétiques de contrôle, la
fenêtre étant obturée par un substrat transparent aux rayonnements
électromagnétiques de contrôle et ledit substrat comportant une face
extérieure présentant une résistance à la rayure supérieure à celle du verre.
Dans le cas du contrôle du fond d'un récipient en verre, le dispositif est
par exemple inséré dans le plan du convoyeur, durant la phase de contrôle le
récipient est ainsi supporté par le substrat sur lequel il glisse sans risque dedégrader celui-ci, sa résistance à la rayure étant supérieure à celle du verre.
Lors de son passage sur le substrat dont les dimensions sont choisies
supérieures à celles du fond du récipient, le contrôle dudit fond peut être
effectué totalement, la trajectoire du récipient n'étant pas perturbée. Dans
cette application, la face extérieure du substrat est celle au contact de laquelle
se trouve le fond du récipient lors du contrôle.
De préférence, la résistance à la rayure du substrat est comprise entre 7
et 10 sur l'échelle de Mohs.
Selon une première variante, le substrat est un bloc, tel qu'une plaque ou
une lentille, taillé dans la masse d'un cristal tel qu'un cristal de saphir, de
rubis, de diamant artificiel ou naturel, ...
Selon une seconde variante, le substrat est un assemblage de blocs, tels
que des plaques, collés, lesdits blocs étant taillés dans la masse de cristaux
tels que des cristaux de saphir, de rubis, de diamant artificiel ou naturel, ....
Cette seconde variante permet d'utiliser des blocs plus fins que dans la
première variante, la résistance de l'assemblage étant équivalente. Ia colle
utilisée présente avantageusement un indice de réfraction équivalent à celui du
cristal .
De façon à diminuer les coûts de production d'un tel substrat et/ou
d'améliorer les propriétés mécaniques dudit substrat et notamment sa
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résistance, I'invention prévoit avantageusement d'associer par collage le
substrat obtenu selon l'une ou l'autre des deux premières variantes, à un
matériau transparent aux rayonnements électromagnétiques de contrôle. Ce
matériau est par exemple une plaque de verre et la colle possède
avantageusement un indice de réfraction proche de celui du cristal et/ou du
verre.
Selon une troisième variante de l'invention, le substrat est un bloc, tel
qu'une plaque ou une lentille d'un matériau transparent aux rayonnements
électromagnétiques de contrôle, ledit matériau comportant sur sa face
extérieure une couche mince présentant une résistance à la rayure supérieure à
7 sur l'échelle de Mohs et elle-même transparente aux rayonnements
électromagnétiques de contrôle.
De préférence, la couche mince est une couche DLC IDiamond Like
Carbon) obtenue par CVD (Chemical Vapor Deposition).
Le dispositif ainsi décrit selon l'invention peut donc être utilisé pour le
contrôle du fond de récipient en verre, ledit dispositif formant un élément du
plan de convoyage, et plus précisément la face du substrat présentant une
résistance à la rayure supérieure à celle du verre constituant ledit élément du
plan de convoyage. Un tel dispositif évite ainsi tout risque de chute et/ou de
casse des récipients passant au-dessus de l'ouverture pratiquée dans le plan
du convoyeur.
Par ailleurs, les dimensions du substrat peuvent être choisies pour être
supérieures à celles du fond du récipient et autoriser un contrôle de la totalité
du fond. Un tel dispositif présente également l'intérêt pour cette application de
protéger l'émetteur ou le récepteur placé sous le plan de convoyage de tout
élément, tel que des morceaux de verre pouvant se trouver sur le convoyeur et
qui dans le cas d'une fente ou fenêtre non obturée, c'est-à-dire selon les
techniques antérieures, pourraient tomber sur ledit appareil et l'endommager.
Un tel dispositif peut être utilisé dans d'autres applications concernant
toujours le contrôle d'objets et plus particulièrement d'objets en verre. Par
exemple, dans le cas de guides verticaux, il n'est pas rare de trouver des
fentes par lesquelles on opère un contrôle sur le corps du récipient. Le
dispositif selon l'invention est également très intéressant pour une telle
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application; il permet en effet d'obturer ladite fenêtre, le guide vertical
pouvant alors mieux remplir sa fonction. De plus, I'obturation de la fenêtre
permet également de protéger l'émetteur et/ou le récepteur de projection de
morceaux de verre ou tout simplement de poussière de verre. Il apparaît en
effet que les objectifs utilisés dans l'industrie du contrôle de récipients en
verre sont souvent dégradés soit par l'apparition de rayures, soit du fait de leur
casse. Ces dégradations sont dues par exemple à des projections de morceaux
de verre lorsqu'il se produit des casses de récipients ou bien à la présence de
poussière de verre sur lesdits objectifs ou sur des chiffons de nettoyage. En
effet, la présence de poussière de verre lors du nettoyage des objectifs peut
conduire à des rayures, celles-ci perturbant alors le signal recu et plus
particulièrement diminuant le contraste de ce signal.
Ce commentaire conduit à une autre application de ce dispositif
concernant tous types d'appareils de contrôle et notamment ceux effectuant
des contrôles à distance, le substrat, possédant une résistance à la rayure
supérieure à celle du verre, apportant une protection notamment aux objectifs.
Le remplacement périodique de ces objectifs du fait de leur casse ou de la
présence de rayures, peut alors être évité. L'invention concerne également la
réalisation des lentilles d'objectifs avec des blocs tels que décrits
précédemment.
D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention
ressortiront ci-après de la description d'un exemple de réalisation d'un
dispositif selon l'invention, en référence aux figures 1 et 2 qui représentent:
0 Figure 1: un schéma d'un dispositif de contrôle selon une technique
antérieure,
O Figure 2: un schéma d'un dispositif selon l'invention.
La figure 1 illustre une technique de l'art antérieur précédemment décrite.
Cette technique est celle notamment enseignée par la demande de brevet
européenne 487 402. Sur cette figure 1, est représentée une bouteilie 1 qui
est initialement véhiculée par un tapis convoyeur 2. La bouteille 1 est ainsi
transportée dans le sens indiqué par les flèches 3 jusqu'à l'extrémité du tapis
2 à partir de laquelle la bouteille 1 est prise en charge par des bandes 4. Ces
bandes sont animées d'un mouvement indiqué par les flèches 5, qui permet de
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continuer de transporter la bouteille 1 dans le sens des flèches 3. Durant son
transport entre les bandes 4, la bouteille 1 passe entre une source lumineuse 6
et un récepteur 7 prévus pour contrôler le fond 8 de la bouteille 1. A l'issue de
son trajet entre les bandes 4, la bouteille 1 est reprise en charge par un tapisconvoyeur 9 qui poursuit le transport de la bouteille 1 toujours dans le sens
des flèches 3. Il apparaît que cette technique permet un contrôle de toute la
surface du fond de la bouteille 1 sans risque de voir chuter celle-ci lors du
contrôle. Toutefois, la tenue de la bouteille 1 entre les bandes 4 n'est pas
toujours idéale et il peut arriver qu'elle ne soit pas en position stable verticale
au moment du passage au-dessus du récepteur 7. Il s'ensuit une image
déformée et des problèmes d'analyse d'une telie image. Par ailleurs, lorsque la
bouteille 1 quitte les bandes 4, elle n'est, de la même faSon, pas toujours
redéposée en position verticale sur le tapis 9. Dans le cas où la bouteille 1 est
dans une position trop inclinée, elle peut chuter et bloquer le défilement des
autres bouteilles. De plus, des morceaux de verre transportés par le convoyeur
2 peuvent atteindre le récepteur 7 et endommager celui-ci. Un dernier
inconvénient de cette technique, déjà énoncé précédemment, est qu'elle n'est
pas applicable dans tous les cas de figure du fait de son encombrement.
Sur la figure 2 est illustré un schéma d'un dispositif selon l'invention. Sur
cette figure 2, la même bouteille 1 que sur la figure 1, subit un contrôle
optique de son fond entre une source de lumière 6 et un récepteur 7 identique
à ceux de la figure 1. Est également schématisé sur cette figure 2, une plaque
de glissement 10 sur laquelle glissent les bouteilles dans le sens de la flèche 3
entraînées par tout type de moyens dynamiques connus de l'homme du
métier. Au niveau de la zone de contrôle du fond 8 de la bouteille 1 est prévue
une ouverture 1 1 dans la plaque de glissement 1 O, ladite ouverture 1 1
possédant des dimensions supérieures à celles du fond de la bouteille 1. Cette
ouverture 11 est obturée par un substrat 12 qui dans le cas présent est une
plaque taillée dans la masse d'un cristal de saphir. Le dispositif de contrôle
selon l'invention est donc constitué du récepteur 7 et de la plaque 12 qui vients'insérer dans la plaque de glissement 10 au niveau de la zone de contrôle.
Tout d'abord, il appara~lt très clairement sur la figure 2 que la présence de
la plaque 12 évite bien entendu la chute de la bouteille au travers de
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I'ouverture 11. Par ailleurs, cette plaque 1 2 apporte une protection au
récepteur 7 à l'égard par exemple de débris de verre résultant de la casse de
bouteilles qui pourraient avoir été transportées par la plaque de glissement 10
jusqu'à ce point.
Le convoyeur 10 est sur cette figure Z simplement schématisé par un
plan horizontal comportant une ouverture; il peut s'agir de tous types de
convoyeurs tels que des convoyeurs à palettes à chaîne, du type tapis roulant,
etc... De tels convoyeurs peuvent être interrompus comme dans le cas de la
figure 1 ou simplement présenter une ouverture 11. Le passage de la bouteille
1 sur la plaque 12 s'effectue par glissement, I'entraînement de la bouteille 1
sur la plaque 12 étant réalisé par tous types de moyens connus de l'homme du
métier, par exemple par simple poussée du fait de la file de bouteilles, ou par
des roues d'entraînement comportant des alvéoles ou tous autres moyens de
,
poussee mecanlque.
Le dispositif ainsi décrit selon l'invention permet donc d'obtenir un
contrôle de toute la surface du fond de la bouteille 1, sans risque de casse de
la bouteille 1 ni de dégradation du récepteur 7. De plus, la nature de la plaque12 qui présente une résistance à la rayure supérieure à celle du verre permet
de conserver un état de surface satisfaisant de la plaque 12 qui contribue au
bon contrôle des bouteilles 1, la qualité de l'image obtenue n'étant pas
diminuée par exemple du fait de la présence de rayures qui auraient pu être
dues au glissement des bouteilles 1 sur la plaque 12.
