Procédé pour la détection d'irrégularités à la surface d'un objet
et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
La présente invention a pour objet un procédé et un appareil pour la détection d'irrégularités à la surface d'un objet.
Jusqu'à ce jour, pour déterminer sélectivement la qualité des surfaces de pastilles et comprimés dans les laboratoires pharmaceutiques, on procédait dans tous les cas pratiques par inspection visuelle à l'oeil nu. Bea que cette façon de procéder n'exige la présence d'aucun appareillage spécial, elle présente l'inconvénient d'imposer une limite à la rapidité de la détermination sélective accomplie par chaque contrôleur, et d'obliger par conséquent inévitablement, si l'on veut accroître le rendement de cette inspection, d'augmenter le nombre du personnel qui en est chargé.
De surcroît, l'inspection visuelle présente d'autres inconvénients, notamment un manque de garantie absolu puisqu'elle dépend de l'acuité visuelle et de l'attention de l'tre humain.
La présente invention vise à éliminer les inconvénients mentionnés ci-dessus en utilisant pour l'inspection des surfaces des objets le phénomène ci-après :
Lorsqu'on projette un faisceau lumineux sur la surface d'un objet tel que, par exemple, une pastille phar- maceutique, la présence à la surface de ladite pastille d'une irrégularité quelconque telle que par exemple une éraflure, une abrasion, une fissure, ou une poussière adhérente, provoque un accroissement de la dispersion de la lumière. Et lorsqu'on projette de la lumière polarisée sur une pastille présentant une telle irrégularité superficielle, la lumière dispersée par ladite irrégularité contient de la lumière qui n'est pas polarisée dans la mme direction que la lumière incidente.
Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'on projette de la lumière incidente polarisée sur la surface de l'objet pour la faire réfléchir et diffuser par ledit objet et l'on mesure les variations d'intensité de la lumière ainsi diffusée après sa transmission à travers un analyseur de polarisation dont la direction de polarisation est perpendiculaire à celle de ladite lumière incidente polarisée.
L'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé selon la présente invention, en ce qu'il comprend. en combinaison, une source de lumière destinée à projeter de la lumière d'intensité uniforme sur la surface de l'objet à contrôler, un premier élément polarisant disposé sur le parcours de ladite lumière pour la polariser, un dispositif de perception pour percevoir la lumière réfléchie et la lumière diffusée par la surface illuminée par la lumière polarisée par le premier élément polarisant et pour produire un signal de sortie d'une valeur fonction de l'intensité de la lumière ainsi perçue, un second élément polarisant disposé entre ladite surface et ledit dispositif de perception et ayant une direction de polarisation perpendiculaire à celle dudit premier élément polarisant, de façon à transmettre, sélectivement,
la lumière diffusée dont l'intensité s'accroît lorsque ladite surface présente une irrégularité, et un dispositif détecteur pour détecter ledit signal de sortie du dispositif de perception par ses variations en réponse aux variations d'intensité de la lumière diffusée transmise par ledit second élément polarisant et signaler ainsi la présence de ladite irrégularité.
L'appareil selon la présente invention peut tre utilisé pour détecter de façon continue les irrégularités que peuvent présenter un grand nombre d'objets amenés en continu par une courroie transporteuse. L'appareil peut tre installé directement sur une partie immobile d'un ensemble transporteur à courroie ou sur une autre machine capable de déplacer les objets, ou encore de toute autre manière appropriée.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil suivant l'invention.
La fig. 1 est un schéma d'ensemble comprenant les parties essentielles et représentant la disposition générale de ces parties de ladite forme d'exécution; et
la fig. 2 reproduit graphiquement un exemple de signaux de sortie que l'on peut obtenir en mettant en ceuvre le procédé suivant l'invention.
L'appareil représenté schématiquement dans la fig. 1 comprend une source de lumière 1 destinée à projeter de la lumière à travers un filtre coloré 2 et un premier élément polarisant 3 sur un objet à examiner tel que, par exemple, une pastille 4. Les rayons lumineux qui sont réfléchis et diffusés par la surface de la pastille 4 sont dirigés à travers un second élément polarisant 5 (analyseur) sur un élément photosensible 6.
Les directions de polarisation des premier et second éléments polarisants 3 et 5 sont réglées préalablement de façon à tre perpendiculaires l'une par rapport à l'autre, de façon que la lumière réfléchie par la pastille 4 ait la mme direction de polarisation que la lumière incidente et, par conséquent, qu'elle ne soit pas transmise à travers le second élément polarisant 5. D'autre part. puisque toute la lumière diffusée par la pastille 4 n'a pas la mme direction de polarisation que la lumière incidente, une partie de cette lumière diffusée est transmise à travers le second élément polarisant 5.
Il s'ensuit qu'il est possible d'introduire sélectivement la lumière diffusée par une pastille 4 présentant une irrégularité dans l'élément photosensible 6 et de détecter la sortie transductée photo-électriquement de l'élément photosensible 6 au moyen d'un détecteur 7.
La quantité de lumière diffusée par la pastille 4 augmente avec le degré d'irrégularité de la surface de ladite pastille. de sorte que le signal électrique de sortie de l'élément photosensible 6 transmis au détecteur 7 est une fonction du degré d'irrégularité de la surface de la pastille et peut tre utilisé pour déterminer la qualité (satisfaisante ou défectueuse) de cette dernière.
Dans la mise en oeuvre pratique de l'invention, la source de lumière 1 peut tre une combinaison d'une lampe à filament de tungstène ordinaire et d'une lentille. Le filtre coloré 2 est utilisé pour accroître la sensibilité de détermination de la qualité de l'objet à examiner. Il est avantageux, à cet effet, d'utiliser un filtre dont la couleur est complémentaire de celle de l'objet à examiner.
Pour les éléments polarisants 3 et 5, on peut utiliser n'importe quel type de polarisateur de lumière tel que, par exemple, un prisme de Nicol, un disque de tourmaline, ou un polaroïde. Pour l'élément photosensible 6 on peut utiliser un dispositif tel que, par exemple, un phototube, un photomultiplicateur, une cellule au sélenium ou au sulfure de cadmium, ou un phototransistor.
Pour le détecteur 7, on peut utiliser un instrument tel qu'un ampèremètre, un voltmètre ou un relais réglé de façon à émettre un signal de sortie lorsque le signal d'entrée dépasse une valeur prédéterminée. Lorsqu'on utilise un ampèremètre ou un voltmètre, la valeur de la lecture est utilisée comme une indication du degré d'irrégularité de la surface de l'objet. Lorsqu'on utilise un instrument à relais, son signal de sortie peut tre utilisé pour actionner un dispositif d'alarme lumineux ou acoustique qui indique la présence d'un objet défectueux; on peut aussi le connecter à un dispositif (non représenté) destiné à éliminer automatiquement un objet dans lequel un défaut a été détecté.
Les résultats de la détection obtenus avec une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention sont représentés graphiquement dans la fig. 2. Dans ce cas, il a été utilisé pour détecter la qualité de pastilles revtues de sucre rouge, un filtre 2 en verre bleu, des polarisateurs polaroïdes 3 et 5, un photomultiplicateur 6 et un enregistreur de courant électrique 7.
Les courbes a, b et c de la fig. 2 représentent des photocourants enregistrés dans les cas où les angles entre les directions de polarisation du premier et du second polarisateur 3 et S étaient respectivement de 90, 70 et 50 degrés. Dans chacun de ces cas on examinait le mme jeu de pastilles comprenant deux pastilles sans défaut et une pastille défectueuse et l'on faisait passer successivement deux pastilles exemptes de défaut à travers le chemin de la lumière incidente de l'appareil.
Comme indiqué dans la fig. 2, à chaque passage d'une pastille à travers le chemin lumineux il se produit une pointe de photocourant correspondante, les pointes désignées par X correspondant aux pastilles défectueuses. Il appert que dans le cas de la courbe a dans lequel les directions de polarisation des deux polarisateurs sont décalées de 900 I'une de l'autre, la sensibilité de détection d'un objet défectueux est la plus élevée et que les sensibilités sont successivement plus basses dans les cas d'un décalage de 70 degrés représenté par la courbe b et dans le cas d'un décalage de 50 degrés représenté par la courbe c.
Ces résultats indiquent donc que la transmission de la seule lumière diffusée produit l'indication la plus précise et que, par conséquent, la disposition la plus avantageuse des éléments polarisants est celle dans laquelle leurs directions de polarisation sont mutuellement perpendiculaires.
Comme indiqué ci-dessus, en mettant en oeuvre la présente invention, il est possible de contrôler facilement et rapidement un grand nombre d'objets divers pour en détecter les défauts. Par conséquent, puisque le procédé d'inspection peut ainsi tre mécaniquement automatisé, il devient possible de réduire fortement le nombre des contrôleurs et de réaliser ainsi des économies sensibles de frais de production. En mme temps,
I'efficacité et la précision du contrôle peuvent tre fortement améliorées.