FR2538102A1 - Procede et dispositif de controle de l'arete d'etancheite de bagues d'etancheite a levre - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION EST RELATIVE A UN PROCEDE DE CONTROLE DE L'ARETE D'ETANCHEITE DE BAGUES D'ETANCHEITE A LEVRE. PROCEDE SELON LEQUEL ON FAIT TOURNER UNE BAGUE A LEVRE 1 SANS EXERCER D'APPUI SUR SON ARETE D'ETANCHEITE 4 ENTRE UNE SOURCE LUMINEUSE 13 ET UN CAPTEUR OPTIQUE 15 CONSTITUE PAR UN PHOTODETECTEUR LINEAIRE COMPOSE D'ELEMENTS PHOTOSENSIBLES A TRANSFERT DE CHARGE DTC; ON LIT A INTERVALLES PREDETERMINES LE SIGNAL EMIS PAR LE PHOTODETECTEUR DTC CORRESPONDANT A L'IMAGE D'ECLAIREMENT DES ELEMENTS PHOTOSENSIBLES DE CELUI-CI; L'ON COMPARE LE SIGNAL CORRESPONDANT A LA DERNIERE IMAGE LUE A LA MOYENNE D'UNE PLURALITE DE SIGNAUX CORRESPONDANT A UNE PLURALITE D'IMAGES PRECEDENTES SUCCESSIVES DE MANIERE A PRODUIRE UN SIGNAL DE DIFFERENCE; ET L'ON COMPARE CE SIGNAL DE DIFFERENCE A UN SIGNAL DE VALEUR PREDETERMINEE.
Description
La présente invention est relative à un procédé et un dispositif de contrôle de l'arête d'étanchéité de bagues d'étanchéité à lèvre souple, notamment en élastomère.
Dans le cadre de la fabrication industrielle en grande série de bagues d'étanchéité à lèvres, des défauts de continuité peuvent se produire au niveau de l'arête d'étanchéité, ces défauts, en creux sous forme d'entailles, ou en relief sous forme de saillies, étant inacceptables du point de vue de la qualité de la bague, en ce qui concerne les caractéristiques d'étanchéité requises lors de l'utilisation, en particulier dans le cas d'étanchéars dynamiques où la lèvre d'étanchéité est en appui contre une portée ou un arbre tournant.
Dans la pratique, le contrôle de l'arête d'étanehélté s'effectue par inspection visuelle par un opérateur qui contrôle le profil de l'arête d'étanchéité à l'oeil nu en utilisant le cas échéant un dispositif optique grossissant. De telles opérations nécessitent un personnel important et sont longues et difficiles.
On connatt par ailleurs des dispositifs de contrôle optique d'arêtes d'étanchéité de telles bagues utilisant une source de lumière et un photodétecteur disposés l'un par rapport à l'autre de fanon à définir un axe optique coupant la lèvre d'étanchéité. De tels dispositifs sont par exemple décrits dans les brevets britanniques 1 499 772 et 1 504 974. Ces dispositifs présentent l'inconvénient majeur de comporter un organe venant en appui contre l'arête d'étanchéité et déformant ou écrasant celle-ci an cours de contrôle.
Ainsi certains défauts de continuité de l'arrête se trouvent compensés par suite de ces déformations, et, des bagues qui normalement auraient du être rejetées, passent de façon satisfaisante au contrôle.
La présente invention se propose de fournir un procédé et un dispositif permettant d'éviter les inconvénients des dispositifs connus et permettant en outre des localisations précises et des mesures quantitatives des défauts d'arêtes d'étanchéité de bagues à lèvres.
Le procédé selon l'invention se caractérise par le fait que l'on fait tourner une bague à lèvre, sans exercer d'appui sur son arête d'étanchéité, entre une source lumineuse et un capteur optique constitué par un photodétecteur linéaire composé d'éléments photo-sensibles à transfert de charge (DTC), on lit à intervalles prédéterminés le signal émis par le photodétecteur (DTC) correspondant à l'image d'éclairement des éléments photosensibles de celui-ci, l'on compare le signal correspondant à la dernière image lue à la moyenne d'une pluralité de signaux correspondant à une pluralité d'images précédentes successives de manière à produire un signal de différence et l'on compare ce signal de différence à un signal de valeur prédéterminée.
On rappelle qu'un photodétecteur à éléments photosensibles à transfert de charge (DTC) (également connu sous la dénomination anglaise de CCD Charge
Coupled Device) est un assemblage, dans le cas présent sous forme linéaire, mais qui peut être également sous forme de matrice, d'éléments photosensibles, tels que des capacités MOS ou des photo-diodes, juxtaposés sur un substrat silicium avec des électrodes créant un champ électrique latéral permettant le transfert des charges électriques d'un élément à un autre. La conversion de lumière en charges électriques est due à la création de porteurs minoritaires dans le silicium par l'ionisation provoquée par l'énergie des photons incidents.Un processus d'intégration est réalisé par l'accumulation des porteurs dans les capacités élémentaires des éléments photosensibles et la génération d'un signal correspondant à l'image analysée s'effectue au moyen d'une lecture des charges accumulées. Cette lecture est réalisée par transfert des charges à l'aide d'un registre à décalage analogique vers un amplificateur de sortie commun. Un circuit de traitement du signal analogique est habituellement intégré au photodétecteur afin de transformer le signal en signal analogique vidéo. Le photodétecteur DTC constitue ainsi une caméra dont le signal de sortie constitue une image de 11 objet interposé entre la source lumineuse et le photodétecteur.
Coupled Device) est un assemblage, dans le cas présent sous forme linéaire, mais qui peut être également sous forme de matrice, d'éléments photosensibles, tels que des capacités MOS ou des photo-diodes, juxtaposés sur un substrat silicium avec des électrodes créant un champ électrique latéral permettant le transfert des charges électriques d'un élément à un autre. La conversion de lumière en charges électriques est due à la création de porteurs minoritaires dans le silicium par l'ionisation provoquée par l'énergie des photons incidents.Un processus d'intégration est réalisé par l'accumulation des porteurs dans les capacités élémentaires des éléments photosensibles et la génération d'un signal correspondant à l'image analysée s'effectue au moyen d'une lecture des charges accumulées. Cette lecture est réalisée par transfert des charges à l'aide d'un registre à décalage analogique vers un amplificateur de sortie commun. Un circuit de traitement du signal analogique est habituellement intégré au photodétecteur afin de transformer le signal en signal analogique vidéo. Le photodétecteur DTC constitue ainsi une caméra dont le signal de sortie constitue une image de 11 objet interposé entre la source lumineuse et le photodétecteur.
Dans le cadre de la présente invention les signaux correspondant aux images lues sont émis à des intervalles de temps très court, avantageusement de l'ordre d'une milliseconde, et la comparaison de chaque signal s'effectue par rapport à la moyenne des 32 signaux précédents.
Selon l'invention on utilise de préférence un calculateur programmé pour effectuer la moyenne des signaux correspondant aux 32 images précédentes du profil de l'arête d'étanchéité, lues par le phototodétecteur, la comparer au signal correspondant à la dernière image lue et enfin comparer le signal de différence obtenu à un signal de valeur prédéterminée correspondant à l'amplitude maximale autorisée pour un défaut sur l'arête d'étanchéité.
La constatation d'un défaut peut selon l'invention provoquer l'émission d'un signal avertisseur sonore et/ou lumineux, et de préférence actionner un mécanisme de marquage sur la bague de l'emplacement du défaut.
te calculateur peut en outre être avantageusement programmé pour calculer l'importance quantitative du défaut et afficher la surface de celui-ci, en cumulant les surfaces correspondant aux différences entre chaque image et la moyenne des 32 images précédentes, les bagues pouvant ainsi être tries en fonction de l'importance du défaut.
Le dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention comporte une source lumineuse, de préférence infrarouge, constituée avantageusement par une diode électroluminescente ou un émetteur laser, un photodétecteur linéaire (DUC) composé d'une rangée d'éléments photosensibles, notamment au nombre de 256, un support pour la bague d'étanchéité disposé entre la source lumineuse et le photodétecteur, ledit support comportant des moyens pour entraîneur en rotation ladite bague sans exercer d'appui sur l'arete d'étanchéité, et des moyens d'analyse et de calcul reliés au photodétecteur pour fournir un signal avertisseur de défaut et/ou provoquer un marquage sur la bague de l'emplacement du défaut et/ou fournir une indication de la dimension du défaut.
Dans un mode particulier de réalisation la bague est entraînée en rotation sur son support par au moins un galet motorisé exerçant un appui friction contre une portée de la bague opposée à sa lèvre comportant l'arête d'étanchéité.
En variante, le support peut être constitué par une pièce creuse entratnée en rotation dans laquelle la bague est logée en appui par sa portée opposée à la lèvre d'étanchéité.
La figure 1 est une vue latérale schématique partielle, en élévation, du dispositif selon l'invention.
La figure 2 est une vue agrandie illustrant une bague d'étanchéité utilisable dans le cadre de la présente invention.
La figure 3 est une vue schématique en élévation frontale du dispositif selon l'invention.
La figure 4 est un graphique illustrant le principe de détection de défauts selon l'invention.
La figure 5 est un graphique illustrent le principe de mesure de la surface de défauts selon l'invention et,
la figure 6 est un organigramme simplifié d'un sous-programme utilisable pour la mesure de défauts selon l'invention.
la figure 6 est un organigramme simplifié d'un sous-programme utilisable pour la mesure de défauts selon l'invention.
On se réfère aux figures 1 à 3.
Le procédé et le dispositif selon l'invention sont notamment destinés à des bagues à lèvre dont la structure est le mieux vue sur la figure 2; Une telle bague 1 comporte une armature métallique 2, une lèvre d'étanchéité 3 comportant une arête d'étanchéité 4, un ressort 5 destiné à assurer un' appui de l'arête d'étanchéité 4 sur une portée en regard, notamment un arbre tournant, le corps de la bague, en élastomère, comportant une portée 6 à l'opposé de l'arête d'étanchéité.
C'est par cette portée 6 que la bague d'étanchéité est entrafnée en rotation en étant montée, comme on le voit le mieux sur la figure 3, sur des galets de centrage 7,8 et un galet d'entraînement 9, le galet 9 étant entrains en rotation dans le sens matérialisé sur la figure 3 par un moteur électrique 10.
Les galets sont montés sur une platine de support 11 dans laquelle est ménagée une fenêtre allongée 12.
Dans I'exemple'de réalisation, le dispositif est agencé pour assurer une vitesse de défilement de 11 mm par seconde de l'arete d'étanchéité devant la fenêtre 12.
Le dispositif selon l'invention comprend une source lumineuse schématisée en 13, telle qu'un émetteur laser dont le faisceau lumineux schématisé en 14 est agencé pour couper l'arête d'étanchéité 4 pendant son mouvement de rotation. te faisceau 14 est recru par un élément photodétecteur ou caméra DTC schématisé en 15 devant laquelle est placé un objectif 16 ayant dans l'exemple représenté un grossissement de 3. L'élément photodétecteur DTC est dans l'exemple réalisé un capteur linéaire constitué de 256 elements photosensibles juxtaposés, tel que par exemple celui commercialisé par la Société FAIRCHILD sous la référence 111.
Le dispositif selon l'invention comprend à la sortie de la caméra DTC des moyens d'analyse de signal et de calcul, de préférence sous la forme d'un microcalculateur programmé, associé à des moyens avertisseurs non représentés, sonores et/ou limineux, de défauts et de préférence des moyens de marquage, non représentés, du défaut sur la bague. Le microcalculateur comporte en outre des moyens de visualisation de la surface d'un défaut.
Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention on met en place une bague 1 sur les galets 7,8 et 9, la bague étant entratnée en rotation devant la fenêtre 12 dans le sens matérialisé par la flèche sur la figure 3. L'image de l'arête d'étanchéité 4 coupée par le faisceau lumineux 14 est lue par -le photodétecteur 15 qui envoie à sa sortie vers le calculateur un signal vidéo correspondant à cette image.
Le microcalculateur comporte un programme principal pour stocker les signaux correspondant aux -images successives lues, faire une moyenne de 32 signaux correspondant aux 32 images successives précédemment lues et comparer ce signal au signal de- l'image qui vient d'être lue. te signal de différence qui en résulte est comparé à un signal de valeur de référence correspondant à l'amplitude maximale tolérable d'un défaut.
Ce principe est illustré dans la figure 4, dans le cadre d'un défaut en creux matérialisé par la ligne D, la ligne M correspondant à la moyenne des 32 images lues précédemment.
Si pour une image I la différence A par rapport à la moyenne M excède une valeur prédéterminée,- par exemple de 40 um pour un défaut en creux ou à 96-m pour un défaut en relief, le calculateur déclenche un avertisseur sonore et/ou lumineux.
Le calculateur peut avantageusement comporter un sous-programme permettant de visualiser l'importance d'un défaut en indiquant sa surface.
Le principe de calcul correspondant est illustré par le graphique de la figure 5 et l'organigramme de la figure 6.
On utilise dans le cadre de ce sous-programme 4 tables de 255 éléments chacune. La première table TAB1 contient les 255 dernières images lues par la caméra.
Une deuxieme table TAB2 fait la différence entre l'image lue et la moyenne effectuée dans le programme principal mentionné précédemment sur les 32 images successives précédentes.
La troisième table TAB3 correspond à un cumul de surface de défauts selon le schéma de la figure 5. Dans cette table de cumul on fait la somme des rectangles élémentaires illustrés à la figure 5 dont les petits cotés correspondent à la distance entre deux images successives dans le cas présent de 10 Um et dont les grands côtés correspondent aux valeurs de difference obtenue dans la table TÂB2 correspondant à l'écart de chaque image I par rapport à la moyenne des 32 images successives précédentes.
Une fois le cumul réalisé, on compare la valeur de cumul à une valeur prédéterminée correspondant à la surface totale admissible pour un défaut par exemple 100031m2.
Si la valeur de cumul est effectivement supérieure à cette valeur prédéterminée, on remplit une quatrième table TAB4 qui enregistre les défauts ayant une surface plus grande que la surface prédéterminée admissible.
Les surfaces de défauts figurant dans la table TAB4 sont visualisées sur un dispositif d'affichage soit en valeur absolue, soit sous forme codée en fonction de l'importance du défaut.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nulllement limitée et qu'on peut lui apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir ni de son cadre ni de son esprit.
Claims (8)
- REVENDICATIONSl. Procédé de contrôle de l'arrête d'étanchéité de bagues d'étanchéité à levure, caractérisé par le fait que l'on fait tourner une bague à lèvre (1), sans exercer d'appui sur son arête d'étanchéité (4) entre une source lumineuse (13) et un capteur optique (15) constitué par un photodétecteur linéaire composé d'éléments photosensibles à transfert de charge (DTC), on lit à intervalles prédéterminés le signal émis par le photodétecteur (DTC) correspondant à l'image d'éclairement des éléments photosensibles de celui-ci, l'on compare le signal correspondant à la dernière image lue à la moyenne d'une pluralité de signaux correspondant à une pluralité d'images précédentes successives de manière à produire un signal de différence, et l'on compare ce signal de différence à un signal de valeur prédéterminée.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits 'intervalles prédéterminés sont de 1 milliseconde.
- 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on compare le signal correspondant à la dernière image lue à la moyenne des signaux correspondant aux 32 images précédentes du profil de 1'arête d'étanchéité lues par le photodétecteur.
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lorsque le signal de différence dépasse un signal de valeur prédéterminée, on provoque l'émission d'un signal avertisseur sonore et/ou lumineux.
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lorsque le signal de différence dépasse un signal de valeur prédéterminée on provoque le marquage de la bague à l'emplacement de défaut constaté.
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on calcule et l'on affiche la surface d'un défaut en cumulant les surfaces correspondant aux signaux de différence entre chaque image lue et la moyenne de la pluralité d'images successives précédentes.
- 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'unie quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une source lumineuse (13) de préférence infrarouge, un photodétecteur (15) linéaire (DTC) composé d'une rangée d'elements photosensibles, un support (11) pour la bague d'étanchéité, disposé entre la source lumineuse (13) et le photodétecteur (15), ledit support comportant des moyens (9,10) pour entraîner en rotation la bague sans exercer d'appui sur l'arête d'étanchéité, et des moyens d'analyse et de calcul reliés au photodétecteur pour fournir un signal avertisseur de défaut et/ou actionner un mécanisme de marquage sur la bague de l'emplacement du défaut et/ou fournir une indication de- la dimension du défaut.
- 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la bague (1) est entratnée en rotation sur son support par au moins un galet motorisé (9) exerçant un appui à friction contre une portée (6) de la bague (1) opposée à sa lèvre (3) comportant l'arête d'étanchéité (4).
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