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.
W O 97/38299 PCT~R97/00600 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.
W O 97/38299 PCTn~R97/00600 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 W O 97t38299 PCTA~R97/00600 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 WO 97/38299 PCT/~R97/00600 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 WO 97/38 ~ 99 PCT / ER97 / 00600 OPTICAL CONTROL DEVICE
The invention relates to an optical object monitoring device, and more particularly glass objects, such as bottles, flasks, etc.
control devices allow in particular to decide the acceptance or the rejection of articles. They also allow monitoring of the quality level general of manufactured articles, in particular by dimensional checks and especially aspect checks; these revealing the surface finish and possible internal faults.
This is why this control is widely used in the glass industry and in particular hollow glass, either for fine inspection of delimited areas likely to carry specific defects, in particular glazes, and we therefore gladly use oriented light beams, more or less narrow, either over as much of the wall as possible for detection of more varied defects: inclusions, paste defects, thicknesses, adhesions, ... In this case it is necessary to study an image of the moving object with or without rotation, most often formed by transparency in diffuse lighting.
Although the invention is not limited to such an application, it will be described with reference to the bottom control of containers.
Such controls require illumination and a side shot and from the bottom of the container. This control can be done either statically or while the container is scrolling on a conveyor.
WO 97/38299 PCT ~ R97 / 00600 In all cases, it is necessary to provide for an interruption in the plan of the conveyor, which is for example a mat, to let the electromagnetic radiation control between the bottom of the container and the light source and / or receiver. This means that the conveyor has a window or slot in its conveying plane above which the container must pass, so that an image of the background can be observed. He introduces himself then different difficulties; first of all, it seems impossible to observe the entire bottom of a container. Indeed, such an operation requires a opening in the conveying plane at least equal to the dimension of the bottom of the container to control and preferably higher. In such a case, it is good obvious that the container is no longer supported, its fall and breakage can not be avoided. As a result, control is limited to a portion, usually the center, from the bottom of the container, which is not satisfactory. In addition, although the opening in the conveying plane is less than the bottom of the container, it happens that it causes the container to tip over and therefore fall and line blocking.
To avoid these problems and more particularly to obtain an image complete from the bottom of the container the European patent application published under n ~ 487 402 offers a temporary interruption of the conveyor, the container then being supported by two side bands. According to this realization, the bands are animated so as to support and convey the container above the area where the conveyor is interrupted. At the level of the interruption of the conveyor, there is a control device capable of observe the entire bottom of the container. However, such a device has some disadvantages; first of all, it is relatively bulky, but locations where such controls are not required always enough space to install it. Furthermore, when the container is held between the strips, it is not very stable and its vertical axis cannot be permanently confused with that of the objective to capture the background image. The analysis of the bottom of the container is therefore not always easy to make. Finally, when the container leaves the belts and is released on the conveyor, its unstable vertical position can lead to a fall and therefore a break or even a stop of the conveying device.
WO 97/38299 PCTn ~ R97 / 00600 The object of the invention is therefore to provide an optical device for checking objects.
authorizing in particular the control of the entire bottom of a container which whatever the size of it, eliminating any risk of breakage of said container as a result of this control.
This object is achieved according to the invention by an optical control device of objects, consisting of at least one receiver and / or one transmitter, comprising a window transparent to electromagnetic control radiation, the window being closed by a substrate transparent to radiation electromagnetic control and said substrate having a face exterior with a higher scratch resistance than glass.
In the case of checking the bottom of a glass container, the device is for example inserted in the conveyor plan, during the control phase the container is thus supported by the substrate on which it slides without risk of degrading it, its scratch resistance being greater than that of glass.
When it passes over the substrate, the dimensions of which are chosen higher than the bottom of the container, the control of said bottom can be carried out completely, the trajectory of the container not being disturbed. In this application, the external face of the substrate is that in contact with which is located at the bottom of the container during the test.
Preferably, the scratch resistance of the substrate is between 7 and 10 on the Mohs scale.
According to a first variant, the substrate is a block, such as a plate or a lens, cut from the mass of a crystal such as a sapphire crystal, ruby, artificial or natural diamond, ...
According to a second variant, the substrate is an assembly of blocks, such as plates, glued, said blocks being cut from the mass of crystals such as sapphire, ruby, artificial or natural diamond crystals, etc.
This second variant makes it possible to use thinner blocks than in the first variant, the resistance of the assembly being equivalent. I glue used advantageously has a refractive index equivalent to that of crystal.
In order to reduce the production costs of such a substrate and / or to improve the mechanical properties of said substrate and in particular its WO 97t38299 PCTA ~ R97 / 00600 resistance, the invention advantageously provides for associating by bonding the substrate obtained according to either of the first two variants, at a material transparent to electromagnetic control radiation. This material is for example a glass plate and the glue has advantageously a refractive index close to that of the crystal and / or the glass.
According to a third variant of the invention, the substrate is a block, such than a plate or lens of a material transparent to radiation electromagnetic control, said material comprising on its face exterior a thin layer having a scratch resistance greater than 7 on the Mohs scale and itself transparent to radiation electromagnetic control.
Preferably, the thin layer is an IDiamond Like DLC layer.
Carbon) obtained by CVD (Chemical Vapor Deposition).
The device thus described according to the invention can therefore be used for the control of the bottom of the glass container, said device forming an element of the conveying plane, and more precisely the face of the substrate having a scratch resistance greater than that of the glass constituting said element of the conveying plan. Such a device thus avoids any risk of falling and / or break containers passing over the opening in the plane of the conveyor.
Furthermore, the dimensions of the substrate can be chosen to be higher than the bottom of the container and authorize a control of the whole the bottom. Such a device also has the advantage for this application of protect the transmitter or receiver placed under the conveying plane from all element, such as pieces of glass that may be on the conveyor and which in the case of an unsealed slot or window, that is to say according to the prior art, could fall on the device and damage it.
Such a device can be used in other applications concerning always control objects and more particularly glass objects. By example, in the case of vertical guides, it is not uncommon to find slots through which a control is carried out on the body of the container. The device according to the invention is also very advantageous for such a WO 97/38299 PCT / ~ R97 / 00600 application; it in fact makes it possible to close said window, the vertical guide can then better fulfill its function. In addition, the window shutter also protects the projection transmitter and / or receiver from pieces of glass or just glass dust. It appears in effect that the lenses used in the container testing industry in glass are often degraded either by the appearance of scratches or by their broken. These degradations are due for example to projections of pieces of glass when broken containers occur or when there is glass dust on said lenses or on cleaning cloths. In the presence of glass dust when cleaning the lenses can lead to scratches, these then disturbing the received signal and more particularly reducing the contrast of this signal.
This comment leads to another application of this device.
concerning all types of control devices and in particular those performing remote controls, the substrate, having a scratch resistance superior to that of glass, providing protection in particular to objectives.
Periodic replacement of these objectives due to their breakage or presence of scratches, can then be avoided. The invention also relates to the production of objective lenses with blocks as described previously.
Other details and advantageous features of the invention will emerge below from the description of an exemplary embodiment of a device according to the invention, with reference to FIGS. 1 and 2 which represent:
0 Figure 1: a diagram of a control device according to a technique anterior, O Figure 2: a diagram of a device according to the invention.
FIG. 1 illustrates a technique of the prior art previously described.
This technique is that taught in particular by the patent application European 487 402. In this figure 1, a bottle 1 is shown which is initially conveyed by a conveyor belt 2. The bottle 1 is thus transported in the direction indicated by the arrows 3 to the end of the mat
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 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 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. 2 from which the bottle 1 is supported by bands 4. These bands are animated by a movement indicated by the arrows 5, which allows continue to transport the bottle 1 in the direction of the arrows 3. During its transport between the strips 4, the bottle 1 passes between a light source 6 and a receiver 7 provided for controlling the bottom 8 of the bottle 1. At the end of its path between the bands 4, the bottle 1 is taken up by a tapisconveyor 9 which continues the transport of the bottle 1 always in the direction arrows 3. It appears that this technique allows control of the entire surface of the bottom of the bottle 1 without risk of seeing it fall during control. However, the holding of the bottle 1 between the bands 4 is not always ideal and it may happen that it is not in a stable vertical position when passing over the receiver 7. An image follows distorted and problems with the analysis of such a picture. Furthermore, when the bottle 1 leaves the bands 4, it is, in the same way, not always redeposited in a vertical position on the mat 9. In the case where the bottle 1 is in a too tilted position, it can fall and block the scrolling of other bottles. In addition, pieces of glass transported by the conveyor 2 can reach the receiver 7 and damage it. A last disadvantage of this technique, already stated previously, is that it is not not applicable in all cases due to its size.
In Figure 2 is illustrated a diagram of a device according to the invention. Sure this figure 2, the same bottle 1 as in figure 1, undergoes a check optics of its background between a light source 6 and an identical receiver 7 to those of Figure 1. Is also shown schematically in this Figure 2, a plate slide 10 on which the bottles slide in the direction of arrow 3 driven by any type of dynamic means known to the man of the job. At the bottom control area 8 of the bottle 1 is provided an opening 1 1 in the sliding plate 1 O, said opening 1 1 having dimensions greater than those of the bottom of the bottle 1. This opening 11 is closed by a substrate 12 which in the present case is a plate cut in the mass of a sapphire crystal. The control system according to the invention therefore consists of the receiver 7 and the plate 12 which are inserted into the sliding plate 10 at the level of the control zone.
First, it appears ~ lt very clearly in Figure 2 that the presence of the plate 12 of course prevents the bottle from falling through The opening 11. Furthermore, this plate 1 2 provides protection to the receiver 7 with regard to, for example, glass debris resulting from the breakage of bottles that may have been transported by the slide plate 10 up to this point.
The conveyor 10 is in this figure Z simply shown diagrammatically by a horizontal plane with an opening; it can be all types of conveyors such as chain vane conveyors, of the conveyor belt type, etc ... Such conveyors can be interrupted as in the case of figure 1 or simply present an opening 11. The passage of the bottle 1 on the plate 12 is carried out by sliding, the driving of the bottle 1 on the plate 12 being produced by all types of means known to those skilled in the art profession, for example by a simple push due to the queue of bottles, or by drive wheels comprising cells or any other means of , mechanical thrust.
The device thus described according to the invention therefore makes it possible to obtain a control of the entire surface of the bottom of the bottle 1, without risk of breakage the bottle 1 or degradation of the receiver 7. In addition, the nature of the plate 12 which has a scratch resistance greater than that of the glass allows to maintain a satisfactory surface condition of the plate 12 which contributes to the good control of the bottles 1, the quality of the image obtained not being decreased for example due to the presence of scratches which could have been due to the sliding of the bottles 1 on the plate 12.