FR2561228A1 - Procedes et dispositifs de determination et de controle de niveau, et notamment de niveau de liquide et de profondeur d'enfoncement de bouchon dans le col d'une serie de bouteilles, au sein d'une chaine d'embouteillage - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE ESSENTIELLEMENT UN DISPOSITIF 1 DE CONTROLE D'UN LOT DE BOUTEILLES 2 DEFILANT HORIZONTALEMENT SUR UN CONVOYEUR 4 POUR ASSURER LE CONTROLE DE NIVEAU DE LIQUIDE ET D'ENFONCEMENT DE BOUCHON DANS DES BOUTEILLES DE VIN, PLUS SPECIALEMENT DE CHAMPAGNE. LE DISPOSITIF EST MUNI D'UNE CAMERA MATRICIELLE 34 A AXE OPTIQUE X-X HORIZONTAL ET RESEAUX DISPOSES VERTICALEMENT SELON Y1-Y1. UNE SOURCE DE LUMIERE DIFFUSE 48 EST SITUEE D'UN COTE A DU CONVOYEUR 4 ET UNE SOURCE PONCTUELLE ET DIRECTIONNELLE 58 DISPOSEE DU COTE B ET ORIENTEE SELON L-L EN DIRECTION DES BOUCHONS. L'ORIGINALITE DE L'INVENTION RESIDE: -D'UNE PART, DANS LE MODE D'INITIALISATION DU DISPOSITIF A L'AIDE DE BOUTEILLES ETALONS MUNIES DE REPERES; -D'AUTRE PART, DANS LE FAIT QUE CE DISPOSITIF UTILISE UNE CAMERA LINEAIRE; -ET, ENFIN, DANS LE MODE DE CONFIRMATION DES NIVEAUX DECOUVERTS.

Description

L'invention concerne une amélioration aux procédés et dispositifs de détermination et de contrôle de niveaux et plus spécialement de niveaux de liquides et de profondeur d'enfoncement de bouchons à l'intérieur d'un lot de récipients défilant horizontalement sur un convoyeur.

Dans les chaînes de remplissage, les récipients sont remplis de liquide ou de produit à des cadences fréquemment supérieures à 10.000 récipients par heure. Le produit est introduit dans le récipient par le haut, le col du récipient étant ouvert, puis le récipient est bouché, notamment à l'aide d'un bouchon.

Pendant toutes ces opérations, les récipients sont déplacés sensiblement horizontalement l'un derrière l'autre, sur un convoyeur.

La méthode la plus courante pour effectuer le contrôle des niveaux consiste à placer un ou plusieurs employés vérificateurs le long du convoyeur. Ceux-ci assurent un contrôle visuel ou par prélèvements, à la sortie des chaînes de remplissage et de bouchage.

Cette méthode humaine est peu précise, aléatoire et manque de fiabilité.

Pour satisfaire diverses dispositions internationales relatives dit-on à la protection du consommateur, de nombreux pays ont élaboré des textes législatifs très sévères concernant le contrôle métrologique des emballages et récipients contenant des produits, notamment des produits alimentaires et des liquides et plus spécialement du vin.

Nous prendrons comme exemple, dans la suite, le cas des bouteilles de champagne.

Les règles d'exportation à partir d'un pays telle la France vis-à-vis d'un pays tels les Etats-Unis imposent que la moyenne d'un lot (fabrication journalière d'une ligne de dégorgement par exemple) soit égale à la quantité nominale prévue pour les bouteilles (750 ml).

L'erreur maximale tolérée est de 15 ml.

Dans le cas de bouteilles de champagne, il faut, à 200, que le niveau du vin se trouve à 72 mm en dessous de l'arasement de la bouteille pour que celle-ci soit à sa valeur nominale de 75 d.

Pour tenir compte des paramètres d'exploitation, et plus spécialement des dilatations dues aux températures, le niveau nominal à 100 se situera à 75,5 mm de l'arasement au lieu de 72 mm.

Afin de respecter l'ensemble de ces contraintes, les embouteilleurs se sont donné une fourchette acceptable d'une amplitude d'environ 15 mm centrée sur la valeur nominale, en dehors de laquelle les bouteilles doivent être impérativement rejetées pour satisfaire aux normes de contrôle métrologique. Dans le cadre de cette règle, le pourcentage de bouteilles défectueuses, à la suite d'un contrôle à 100%, ne doit pas dépasser 2%,
Pour permettre aux embouteilleurs de respecter fidèlement ces contraintes et, de surcroît, pour les mettre en mesure d'agir.sur les paramètres de fonctionnement des machines de bouchonnage et de remplissage, il s'avère nécessaire de mettre au point un dispositif de contrôle du niveau assurant en continu sur un convoyeur d'une ligne de remplissage
- la détection des récipients trop pleins
- la détection des récipients pas assez pleins
- la détection des niveaux de bouchonnage
- le calcul de la moyenne vraie
- le calcul du nombre d'unités produites
- et la détermination de l'écart type.

Il a été mis au point très récemment un système de contrôle de niveaux sur une ligne d'embouteillage. Ce système est essentiellement constitué par une caméra matricielle saisissant une image rectangulaire des goulots des bouteilles défilant successivement sur un convoyeur. Cette caméra à réseaux matriciels est déclenchée extérieurement par une cellule photo-électrique complémentaire activée chaque fois qu'une nouvelle bouteille commence à passer devant la caméra. Un module électronique assure la numérisation de l'image et le stockage provisoire dans une mémoire d'images. Une unité de traitement d'images, reliée au module électronique de numérisation et munie d'un microprocesseur, assure le traitement informatique de l'image mémorisée pour en isoler les paramètres de niveaux distinguables selon un certain algorithme par leurs caractéristiques de luminosité.

Les défauts de ce système sont les suivants
- d'une part, les caméras matricielles sont des matériels très
complexes du fait de la densité de leurs réseaux, ce qui
accroit le coût du système,
- d'autre part, le stockage en vue du traitement d'une image
issue d'une caméra matricielle nécessite une taille mémoire
d'environ 250 K octets
- au surplus, chaque prise en compte d'une image par l'unité
de traitement nécessite le parcours de la mémoire complète
d'images dont le volume est de 250 K octets ; ceci ralentit
considérablement le fonctionnement du dispositif de contrôle
et limite ses possibilités de traitement à moins de quelques
milliers de bouteilles/heure
- enfin, les algorithmes de traitement des parasites sont très
complexes et très lents pour des images matricielles
numérisées sur 250 K octets.En sorte que ces dispositifs
eonnus sont très sensibles aux variations de luminosité et
aux éclairements parasites ; ce qui provoque des erreurs
incontrôlables et nécessite des réglages de luminosité
fréquents.

La présente invention a pour but de remédier globalement à ces inconvénients.

L'invention, telle qu'elle est caractérisée dans les revendications, résout le problème consistant à créer un dispositif de contrôle de niveaux sur un lot de récipients défilant horizontalement sur un convoyeur, ce dispositif étant capable de contrôler le niveau pour des cadences de passage de récipients supérieures à 10. 000 bouteilles/heure .

Le premier objet de l'invention est de proposer un tel dispositif d'un coût très avantageux du fait de sa simplieité.

Un second objet de l'invention est de proposer un procédé apte à faire fonctionner un tel dispositif à l'aide d'une caméra linéaire d'un faible coût, sans système de prélocalisation de bouteilles, et permettant la mise en oeuvre d'un algorithme de traitement rapide.

Un troisième objet de l'invention est de permettre de contrôler, avec un même dispositif, de nombreux paramètres de niveaux tels le niveau du liquide, le niveau d'enfoncement du bouchon, le niveau des étiquettes, ....

Enfin, un quatrième objet de l'invention est de proposer un procédé d'initialisation du dispositif de contrôle de niveaux permettant d'adapter immédiatement le dispositif au traitement de lots de bouteilles très différentes.

L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'exécution.

Sur ces dessins
- les figures 1 et 2 représentent, vue de face et de côté, la
disposition des matériels constituant le dispositif de
contrôle de niveaux de l'invention
- la figure 3 représente schématiquement la moitié d'une
bouteille remplie de champagne dont divers paramètres de
niveaux doivent être analysés à l'aide du dispositif de l'invention
- la figure 4 représente un récipient étalon destiné à
initialiser le fonctionnement du dispositif selon l'invention
pour le contrôle d'un récipient selon. la figure 3
- la figure 5 schématise le principe selon l'invention d'af
fectation de zones sensibles autour de niveaux de
référence
- la figure 6 représente le signal vidéo issu de la saisie avec
une caméra linéaire d'une portion verticale d'une bouteille
remplie de liquide, selon la figure 3
- enfin, la figure 7 schématise les éléments essentiels d'un
système de contrôle de niveaux selon l'invention.

Les figures 1 et 2 représentent les éléments essentiels selon l'invention du dispositif (1) de contrôle de niveaux sur un lot de récipients (2). Les récipients (2) sont déplacés en mouvément horizontal l'un derrière l'autre grâce à un convoyeur schématisé en (4).

Les organes principaux du dispositif (1) sont réunis à l'intérieur d'un carter (6) jouant à la fois le rôle de protection et de support pour les différents éléments du système d'imagerie.

Le carter (6) est constitué d'un socle inférieur (8) délimité par des plaques de protection amovibles en inox latérales (10) et frontales (11) vissées sur les pieds (12,13,14, ...) d'un ehâssis (16) métallique. Le socle inférieur (8) est surmonté par. une coiffe de protection (18) réalisée par assemblage de plaques d'altuglass fumé (20), montées de façon amovible sur la partie supérieure du châssis métallique (16). Il est possible de mettre en place facilement le carter (6) de protection et ses éléments autour d'un convoyeur précédemment installé en l'introduisant au travers des éléments de passage (22) ménagés sur les parois latérales du carter (6).

On remarque que, sur la face avant (24) du socle inférieur (8), est fixé verticalement un bras support (26) de caméra, s'élevant verticalement. Celui-ci peut être réglé verticalement à divers niveaux grâce à des vis (28) solidaires du carter (6), coopérant avec des évidements (30) du bras (26). La partie supérieure du bras support (26) est munie d'une platine (32) sur laquelle est fixée une caméra linéaire (34) munie d'un objectif (36).

La platine (32) comporte des moyens (33) de réglage horizontal de la caméra (34).

La caméra (34) est placée horizontalement selon un axe (x-x') perpendiculaire à l'axe vertical médian (y-y') et à l'axe du chemin de déplacement (z-z') du convoyeur (4). Le réseau (40) d'éléments photosensibles (42,43,...) constituant le capteur de la caméra (34) est orienté verticalement selon l'axe (yî-y'1) ainsi que cela apparaît à la figure 5.

L'objectif (36) est mis au point sur le plan médian (y-y') du convoyeur pour assurer la saisie successive d'éléments d'images (46) issus des récipients (2) défilant devant la caméra (34).

On remarque également que le dispositif (1) comporte divers moyens d'éclairement (48-58).

Le premier d'entre eux est constitué par une table à lumière (48) située du second côté (B) du dispositif (1) opposé à la caméra (34), vis-à-vis de l'axe (y-y') du convoyeur (4).

La table à lumière (48) comporte, notamment, une série verticale de tubes à néon (50) placés à l'intérieur de son volume et un écran diffusant (52) placé verticalement en regard du convoyeur (4) du côté (B).

Cette table à lumière (48) assure un éclairement homogène des bouteilles (2) en direction de la caméra (34), en sorte que les contours (54) des bouteilles (2) soient parfaitement sensibles par un effet de contre-jour.

On constate également que la face avant (24) du carter (6) est munie d'un second bras support (56) dirigé vers l'intérieur du socle (8) et sur la partie gauche de celui-ci.

Une source de lumière ponctuelle (58), constituée notamment par un spot lumineux puissant et directionnel, est fixée par sa partie inférieure (59) sur le second bras support (56).

L'axe d'éclairement (1-1') du spot (58) est orienté obliquement en direction de la partie supérieure (5) des récépients (2).

Cette disposition est particulièrement avantageuse lorsque l'on contrôle les niveaux de bouteilles, telles des bouteilles de champagne (60) obturées par un bouchon (62). Elle est schématisée aux figures 3 et 4.

Dans ce cas, il est recommandé par l'invention de placer le deuxième bras support dans la partie inférieure du carter (6) et sur la partie droite ou gauche de façon à incliner obliquement la direction (1-1') de la source lumineuse ponctuelle (58) vis-à-vis de l'axe optique (x-x') de la caméra (34) et du plan médian verticale (y-y').

La combinaison entre la source de lumière douce et homogène de la table à lumière (48) et la source de lumière ponctuelle, puissante et directionnelle du spot (58), inclinée vis-à-vis de l'axe (y-y') des récipients, et notamment de l'axe des bouteilles (2) de champagne (60), conduit aux résultats suivants concernant la configuration des niveaux de gris des éléments images (46) captés par la caméra linéaire (34). Ceux-ci peuvent être perçus en référence à la figure 6 qui représente le signal vidéo émis par la caméra linéaire (34) pour un élément d'image vertical d'une bouteille de champagne (2).

Le fond (64), matérialisé par l'écran diffusant (52) de la table à lumière (48), est d'une intensité lumineuse quasi blanche (B1). Les contours (54) du récipient (2) sont vus en ombres chinoises noires, en particulier le haut du bouchon est vu en (N1). Le haut du col est vu en (N2). La bague (72) est vue en (N3). Le bouchon (62), éclairé sensiblement tangentiellement par le spot (58) est vu en gris d'un niveau (G1). Le bas du bouchon apparaît par une transition entre noir et gris en (NB). L'intervalle (66) entre le niveau (68) du liquide dans le récipient (2) et la partie inférieure (70) du bouchon (62) est vu en (G2) d'un gris sensiblement plus intense que celui du bouchon.

Le niveau supérieur du liquide (68) et notamment du champagne (60) contenu dans le récipient (2) est vu en noir (NL).

Enfin, le liquide, et notamment le champagne (fiv), est vu dans la zone (G3) d'un gris dont l'intensité quasi constante est comprise entre celle (G1) et (G2).

Si l'on se réfère de nouveau aux figures 1 et 2, on constate que la face avant (24) du carter (6) est munie d'un plateau support (76) situé à l'intérieur de la cavité centrale du socle inférieur (8).

Sur le plateau (76) est placé un coffret électronique de contrôle et de traitement (78) constituant le cerveau du dispositif (1).

Les caractéristiques fonctionnelles du coffret (78) sont schématisées figure 7. Celui-ci comporte tout d'abord une carte séquenceur (80) chargée de contrôler les acquisitions du capteur photosensible (38) de la caméra (34). Il dirige en particulier le mode d'exposition des différents éléments photosensibles (42,43) du réseau (40), la durée d'exposition, la période de bits programmable et la fréquence de déchargement. La sélection des différents modes de programmation des paramètres s'effectue par l'intermédiaire de microsélecteurs (82) situés sur la carte.

Par ailleurs, le coffret comporte une carte de conversion (84).

Celle-ci constitue le module électronique de numérisation chargé de convertir sous forme numérique le signal vidéo linéaire (86) issu du capteur (38) sous la commande de la carte séquenceur (80).

Suivant les variantes choisies par l'invention, la carte de conversion (84) pourra assurer les fonctions suivantes
- conversion seuil. Dans ce cas, la carte assurera la
conversion par comparaison du signal analogique (86)
vis-à-vis d'un ou plusieurs seuils dont le niveau est
repérable par potentiomètre et la prélocalisation des pixels
significatifs,
- ou conversion analogique et plus spécialement conversion
analogique/numérique du signal (86) sur 8 bits.

Ainsi que cela sera évoqué plus loin, cette carte peut également effectuer des transformations mathématiques particulières telles que
- dérivation de la courbe (gradient)
- ou intégration.

La transmission des niveaux à l'intérieur du coffret (78) est assurée par le bus interne (88), notamment selon le protocole (G64).

Le coffret (78) comporte également une unité de traitement d'images (SO) reliée à la carte de conversion par le bus (88) et muni' d'un système à rnicroproeesseur (92) pour assurer le traitement de l'image numérisée et isoler, selon un algorithme spécifique les paramètres de niveaux distinguables par leurs caractéristiques de luminosité.

Pour permettre au système à microprocesseur de mettre en oeuvre des algorithmes recommandés par l'invention qui seront décrits plus loin et stocker les éléments d'images (46) en cours de traitement le coffret (78) comporte de surcroît différentes cartes mémoire (94).

L'interfaçage entre des périphériques d'affichage et d'échange de données avec l'opérateur, tel un moniteur alphanumérique (96) et une imprimante (98) à clavier (100), est assuré par l'intermédiaire d'une carte spécifique d'entrée et de sortie (102).

Enfin, le boîtier est alimenté grâce à un bloc d'alimentation électrique (104)
Le procédé original de l'invention est tout d'abord destiné à permettre une initialisation rapide du dispositif (1) pour effectuer le contrôle d'un lot de récipients (2) quelconque, dont un exemplaire apparaît en figure 3.

Pour ce faire, on réalise un récipient étalon (106) du lot de récipients (2) à contrôler. On constate que le récipient étalon (106) est en tous points conforme topologiquement aux récipients (2). Pour le réaliser, on utilise un récipient conforme au lot à contrôler et on le munit de répères de référence (10S,109,110,111). Les repères (108 à 111) ont été réalisés à partir d'un ruban autocollant de couleur noire (112) dont des portions ont été collées sur la paroi extérieure du récipient, perpendieulairement à l'axe (r-r') du récipient étalon (106). De ce fait, les repères de référence (108 à 111) possèdent des caractéristiques lumineuses distinguables de celles du récipient étalon (106), par le réseau (40) d'éléments photo-sensibles et l'unité de traitement d'image (90).Puis, par l'intermédiaire du clavier (100) de l'imprimante (98), l'opérateur signifie à l'unité de traitement (90) la distance étalon (11,12,13,...) entre au- moins deux repères de référence (109,111),(109,110). Ensuite, l'opérateur place le récipient étalon (106) sur le convoyeur (4) et le place devant l'objectif (36) de la caméra linéaire (34).La caméra (34) analyse à divers niveaux les éléments verticaux (46) d'image du récipient étalon (106) et les transmet à l'unité de traitement (90) pour déterminer au sein des éléments d'image (46) le nombre de pixels (114) séparant deux repères de référence (109,110,...) de l'étalon (106)
On constatera aux figures 4 et 5 que chacun des repères de référence (108,109,110,111) est distinguable au sein de Pèlément d'image (46) capté par la caméra par des pixels noirs (108X 169' '110' et 111').

Par rapprochement entre le nombre déterminé de pixels séparant deux repères (109-110), (109-111), (109-108) et les distances (11 > 12, 13) signifiées à l'unité de traitement (90) entre les pixels significatifs (108',;109',110' et 111') de l'élément d'image (46), on en déduit la dimension verticale (e) qui doit être associée à chaque pixel (42) du réseau (40) d'éléments verticaux sensibles.

Ainsi, on étalonne le fonctionnement du système de mesure de l'unité de traitement d'image (90) du dispositif de contrôle (1).

Le -plus couramment, on utilisera au moins deux repères de référence dont l'un (109) matérialisera le haut du col (63) du récipient (2) et l'autre repère (111) matérialisera la valeur nominale du niveau (68) à contrôler.

On remarquera que le récipient étalon (106) sert simplement de support pour les repères de référence (108,109,110,...). Celui-ci peut donc être remplacé par une simple plaque de verre déplacée devant la caméra (34).

La caméra linéaire (34) est constituée par un réseau linéaire (40) d'éléments photo-sensibles (42 (42,43) disposés sur une rangée verticalement selon l'axe (yl-y'l) (voir figure 5). La caméra (34) saisit donc des éléments d'images (46), de forme rectangulaire longiligne constitués par un alignement de pixels (114). Au cours du déplacement horizontal de chaque bouteille (2) sur le convoyeur (-4), devant la caméra linéaire (34), celle-ci saisit successivement et rapidement une série d'éléments d'images (46) correspondant à des portions verticales parallèles de chaque bouteille (2) (comme on le distingue figure 3).

Ces éléments d'images (46) sont transmis successvement à l'unité de traitement d'images (90), sous forme numériséeS par Irin- termédiaire de l'unité électronique de numérisaUon et de pré-traitement constitué notamment par la carte de conversion (84).

Une variante avantageuse de l'invention consiste à déterminer, grâce à l'unité de traitement (90) au sein de chaque élément d'image (46), la position possible des points sensibles (N1,N2,N3,NB,N4) (figure 6) susceptibles de correspondre à des niveaux à contrôler.

On mémorise successivement la série de position de points sensibles pour chaque élément d'image (46) de la bouteille (2), puis l'on compare la série de points sensibles isolés pour chaque élément d'image (46) avec la série de points sensibles d'un élément d'image adjacent. On valide, puis on mémorise les points confirmés sur un nombre suffisant d'éléments d'images (46) verticaux.

Selon une variante complémentaire de l'invention, dont les caractéristiques sont représentées figure 5, on réalise le récipient étalon (106) en plaçant un repère de référence (108,109,110,111) approximativement au niveau nominal de chaque point sensible de niveaux à déterminer. On effectue une analyse du récipient de référence (106) selon la méthode décrite ci-dessus pour déterminer la coordonnée des pixels noirs (108',109' ,110',111') correspondant au niveau de référence sur les éléments sur les -éléments d'images (46) successifs saisis par la caméra linéaire (34).On mémorise, notamment sur la carte mémoire (94), l'adresse de chaque niveau de référence, puis on délimite autour de chaque niveau de référence une zone d'affectation (z1,Z2,Z3,Z4). Lors du contrôle du lot de bouteilles (2), on ne retient, pour chaque élément d'image (46) que les points (N1,N2,N3,NB,N4) situés dans une zone d'affectation.

Pour des raisons de simplification, on choisira de préférence des zones d'affectation (Z1,Z2,Z3,Z4) entourant chaque repère de référence (108,109,110,111) de manière à ce que celles-ci soient disjointes
Cette disposition permet de faciliter et d'accélérer l'algorithme de recherche des niveaux parmi les niveaux possibles isolés à l1inté- rieur du signal vidéo (86) issu de l'acquisition dtun élément d'image (46).

Selon une première méthode de détermination des niveaux, dont le principe apparaît figure 6, on se fixe tout d'abord un seuil (S) d'intensité lumineuse. Ce seuil apparaît suivant une horizontale (120) dans le diagramme représentant l'intensité lumineuse perçue par l'objectif en fonction des coordonnées selon (yl-y'l) du capteur (38). Le seuil (S) est choisi de telle manière que l'intersection de la courbe de seuil (120) avec la courbe de signal vidéo (86) de la caméra ont une intersection selon certaines tranches verticales de récipients (2) qui indique les niveaux à déterminer.

Par comparaison du signal vidéo linéaire (86) issu de la caméra (34) avec le seuil (S), on convertit le signal vidéo (86) en au moins un signal logique. On mémorise ces changements d'états logiques pour une succession d'éléments d'images verticaux (46) parallèles de chaque récipient (2) saisi par la caméra linéaire (34) avec le seuil (S). On convertit le signal vidéo (86) en au moins un signal logique.

On mémorise ces changements d'états logiques pour une succession d'éléments d'images verticaux (46) parallèles de chaque récipient (2) saisis par la caméra linéaire (34).

On effectue une analyse statistique desdits changements d'états et on retient comme niveau, pour chaque récipient (2), le change- ment d'état le plus fréquent.

Selon une variante complémentaire, on privilégie parmi les changements d'états plusieurs fois confirmés le plus petit d'entre eux, ceci afin de tenir compte des effets de capilarité du liquide dans la bouteille.

I1 arrive fréquemment que le lot de récipients transparents (2) possèdent des coefficients de transmission de lumière assez dispersés. il est recommandé par l'invention d'effectuer sur le signal vidéo (86), issu de la caméra (34), un traitement de normalisation rendant l'amplitude de la courbe (86) du signal vidéo, relatif à un élément d'image (46), indépendant du coefficient de transmission de lumière du récipient (2' correspondant Pour assurer cette fonction, il est proposé par l'invention d'isoler sur le signal (86), correspondant à un élément d'image (46) d'un récipient (2), un paramètre d'opacité rendant compte du niveau de transparence à la lumière dudit récipient (2) et de traiter ultérieurement le signal d'image (86) en lui appliquant une transformation intégrant l'amplitude dudit paramètre d'opacité. On concoit que ce traitement assure une normalisation du signal saisi pour chacun des récipients (2) du lot.

Une première solution de réalisation du processus de normalisa eior ci-dessuiD consiste à calculer l'intégrale (I) mathématique de la courbe de signal vidéo (86) du signal relatif à un élément d'image (46).

En référence à la figure 5, on constate que l'intégrale (I) est matérialisée par la surface entre la courbe du signal (86) et l'axe des coordonnées selon (yî-y11).

On comprendra aisément que l'amplitude de l'intégrale (I) rend compte de l'opacité du récipient (2).

Selon cette méthode, on divise le signal vidéo (86) par son intégrale (I) avant d'effectuer son traitement numérique selon les méthodes précédentes. Cette méthode permet donc de normaliser le signal (86) quelque soit le coefficient de transmission de la lumière du récipient (2).

Pour permettre de réaliser ce traitement du signal (86) en temps réel, - il est recommandé par l'invention de placer, à l'intérieur du coffret de contrôle et de traitement, une carte de- conversion (84) assurant, selon un processus câblé, la fonction d'intégration du signal vidéo avant sa transmission au système à microprocesseur pour analyse.

Une seconde solution de processus de normalisation consiste à se fixer au moins deux seuils (S) de niveaux différents. On convertit alors le signal vidéo (86) des éléments d'images (46) de chaque récipient successif (2) sous la forme de signaux logiques par comparaison du signal vidéo (86) avec lesdits seuils (S). On localise la position des pixels de changements d'états correspondant à chacun des deux seuils sous la forme d'une double série de coordonnées. On étudie la répartition de la double série de coordonnées de changements d'états de par leur positionnement à l'intérieur ou à l'extérieur des zones d'affectation (Z1,Z2,Z3,Z4) entourant les niveaux de référence (108,109,110,111).On retient la série dont les changements d'états sont convenablement situés à l'intérieur des zones d'affectation (Z1,Z2,Z3,Z4) et on en déduit les niveaux recherchés.

Pour réaliser rapidement cette fonction de recherche et de confirmation des niveaux, il est également recommandé par l'invention d'introduire à l'intérieur du coffret (78) de contrôle et de traitement une carte de conversion (84) assurant en logique câblée cette fonction de localisation de pixels de changements d'états selon deux seuils, et éventuellement de recherche des coordonnées de changements d'états logiques situés à l'intérieur d'une zone d'affectation donnée.

Afin d'élargir les possibilités du système, il est proposé par l'invention de compléter le dispositif (1) de contrôle de niveaux par des moyens de prise en compte de la température du liquide situé à l'intérieur des récipients (2). Ceux-ci peuvent être constitués notamment soit par une sonde pénétrant successivement à l'intérieur des récipients, soit par une sonde placée sur le distributeur de liquide à l'intérieur des récipients.

Selon cette variante préférée de l'invention, on adjoint également au dispositif (1) des moyens de correction du niveau théorique du liquide à l'intérieur des récipients (2) en fonction de la dilatation du liquide, du fait des variations de température.

A titre d'exemple, pour une bouteille de champagne dont l'arrasement nominal à 200 sera à 72 mm du goulot 9 le même arrasement nominal sera à 75,5 mm du goulot à 10 .

Le traitement réalisé selon l'invention à l'aide du dispositif (1) permet d'effectuer en continu, pour des cadences supérieures à 10.000 bouteilles
- la détection des bouteilles trop pleines,
- la détection des bouteilles pas assez pleines.

Lorsqu'une bouteille défectueuse est découverte par le dispositif (1), celui-ci émet sur un port d1entrée-sortie (102) une tension spécifique qui permet d'activer des moyens d'isolement de la bouteille défectueuse du reste du lot.

En continu, le système à microprocesseur affiche sur le moni- teur (96)
- le nombre d'unités produites,
- le nombre de bouteilles défectueuses,
- le calcul de la moyenne réelle
- et l'écart type.

En fin de journée, un listing reprenant les informations ci-dessus, rappelant le numéro de la ligne et la date de mesure, est édité sur l'imprimante (98).

L'invention ayant maintenant été décrite et son intérêt justifié sur des exemples détaillés, les demandeurs s'en réservent ltexclusi- vité, pendant toute la durée du brevet, sans limitation autre que celle des termes des revendications ci-après.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Procédé d'initialisation du contrôle de niveaux sur un lot de

récipients (2) défilant horizontalement sur un convoyeur (4),

assurant le déplacement horizontal desdits récipients (2) l'un

derrière l'autre, le procédé étant mis en oeuvre à l'aide d'un

dispositif de mesure de niveaux comportant

- une caméra (34) montée fixe d'un premier coté (A) du

convoyeur (4) comportant un capteur (38) constitué par

une série d'éléments photosensibles (42,43,..) disposés

selon un réseau (40), cette caméra (34) étant placée

horizontalement selon (x-x'), perpendiculairement à l'axe

(z-z') au chemin de déplacement du convoyeur (4), et le

réseau (40) d'éléments photosensibles (42,43,..) étant

orienté verticalement selon (yî-y'1), ladite caméra (34)

étant en outre munie d'un objectif (36) mis au point

sensiblement sur le plan médian (y-y') du convoyeur (4)

pour assurer la saisie successive d'éléments d'images (46)

défilant devant la caméra (34) sous la forme de pixels,

- des moyens d'éclairement (4â,58) des récipients (2) défi

lant sur le convoyeur (4),

- un module électronique de numérisation (84) assurant le

seuillage et la numérisation du signal vidéo (86) fourni par

le capteur (38) sous forme de bits,

- une unité (90) de traitement d'images, reliée au module

électronique de numérisation (84), munie d'au moins un

microprocesseur (92) assurant un traitement des éléments

d'images numérisés (46) pour isoler, selon un algorithme

spécifique, les paramètres de niveaux distinguables par

leurs caractéristiques de luminosité,

ledit procédé, destiné à permettre une initialisation rapide pour

effectuer le contrôle d'un lot de récipients (2) quelconque,

étant caractérisé en combinaison en ce que, précédemment à la

mise en route du contrôle à l'aide du dispositif de mesure (1),

- on réalise un élément, et notamment un récipient, étalon

(106) du lot de récipients (2) à contrôler en plaçant sur

un support conforme à ceux dudit lot, au moins deux

repères de référence (108,109,110,111), placés

perpendiculairement à l'axe vertical (y-y') de l'élément

étalon (106) et possédant des caractéristiques lumineuses

distinguables par l'unité de traitement d'images (90) de

celles générales du récipient étalon (106),

- à signifier à l'unité de traitement (90), notamment par

l'intermédiaire d'un clavier alphanumérique (100), la

distancie étalon (11,12,13,..) entre au moins ces deux

repères de référence (109,110), (109,111),

- à placer l'élément étalon (106) sur le convoyeur (4) devant

la caméra (34) et à analyser l'image de cet étalon (106) à

l'aide de l'unité de traitement (90) pour déterminer, au

sein de l'image (46), le nombre de pixels séparant les deux

repères (109,110,..) de référence de l'étalon (106),

- enfin, à en déduire au sein de l'unité de traitement (90) la

dimension verticale (e) associée à chaque pixel de 11 élément

d'image (46) des récipients (2), de façon à étalonner le

fonctionnement du système de mesure de l'unité de

traitement d'images.

2. Procédé selon la revendication 1 précédente, de contrôle de nì-

veaux sur un lot de récipients (2) défilant horizontalement sur

un convoyeur (4), caractérisé en ce que

l'lm des repères (109) de référence est constitué par le

haut du col (63) du récipient (2),

- et l'autre repère (111) matérialise en outre la valeur nomi

nale du niveau à contrôler.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 précédentes, de

contrôle de niveaux sur un lot de récipients (2) défilant

horizontalement sur un convoyeur (4),

ledit procédé étant destiné à faciliter la détermination de chaque

niveau à contrôler et accroître la fiabilité consistant notamment

- à utiliser une caméra linéaire (34) constituée par un réseau

linéaire (40) d'éléments photosensibles (42,43) disposés sur

une rangée orientée verticalement selon l'axe (yî-y'1),

cette caméra saisissant un élément d'image (46) de forme

rectangulaire longiligne verticale constituée par un

alignement de pixels,

- à saisir, au cours du déplacement de chaque bouteille

devant la caméra linéaire (34), une série d'éléments

d'images (46) correspondant à des portions parallèles

verticales de chaque bouteille (2),

- à transmettre successivement à l'unité de traitement

d'images (90), par l'intermédiaire du module électronique

(84) de prétraitement, successivement les éléments d'images

(46) de chaque bouteille (2),

ledit procédé étant caractérisé en ce que

- l'on détermine, grâce à l'unité de traitement (90), au sein

de chaque élément d'image (46), la position possible des

points sensibles (N1,N2,N3,NB,N4) susceptibles de

correspondre à des niveaux à contrôler,

- l'on mémorise la série de positions de points sensibles

isolés pour chaque élément d'image (46) longiligne de la

bouteille (2),

- l'on compare la série de points sensibles isolés pour un

élément d'image avec la série de points sensibles d'un

élément d'image adjacent, et l'on valide en les mémorisant

les points que l'on retrouve sur un nombre suffisant

d'éléments d'images (46) verticaux.

4. Procédé selon la revendication 3 précédente, de contrôle de

niveaux sur un lot de récipients (2) défilant horizontalement

sur un convoyeur (4),

ce procédé étant destiné à accroître la fiabilité du contrôle,

ledit procédé étant caractérisé en ce que

- l'on réalise le récipient étalon (106) en plaçant un repère

de référence (108,109,110,111) approximativement au

niveau nominal de chaque point sensible à déterminer,

- l'on effectue une analyse du récipient de référence (106)

selon le procédé de la revendication 1 pour déterminer les

coordonnées des pixels (108',109',110t,111') correspondant

aux niveaux de référence sur les éléments d'images (46)

successifs saisis par la caméra linéaire (34),

- l'on mémorise l'adresse de chaque niveau de référence,

- l'on entoure chaque niveau de référence d'une zone

d'affectation (Z1, Z2, Z3, Z4),

- et, lors du contrôle du lot de bouteilles (2), on ne retient

pour chaque élément d'image (46) que les points sensibles

possibles, voisin d'un niveau de repères, situés dans la

zone d'affectation correspondante.

5. Procédé selon la revendication 4 précédente, de contrôle de

niveaux sur un lot de récipients (2) défilant sur un convoyeur

(4), ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on choisit, de

manière à ce quelles soient disjointes, les zones d'affectation

(Z1,Z2,Z3,Z4) entourant chaque niveau de référence (108,109,

110,111).

6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5 précédentes, de

contrôle de niveaux d'un lot de bouteilles (2) défilant

horiontalement sur un convoyeur (4), ledit procédé étant

caractérisé en ce que, pour déterminer les niveaux

- on se fixe un seuil (S) de façon à ce que l'interaction de

cette courbe (120) de seuil avec la courbe du signal vidéo

(86) de la caméra (34), au moins selon certaines tranches

verticales des récipients (2), indique les niveaux à

déterminer,

- on convertit le signal vidéo linéaire (86) issu de la caméra

(34) en au moins un signal logique par comparaison audit

seuil,

- on mémorise les changements d'états logiques pour une

succession d'éléments d'images verticaux (46) parallèle de

chaque récipient (2), saisis par la caméra linéaire (34),

- on effectue une analyse statistique des changements

d'états,

- on retient comme niveau, pour chaque récipient (2), le

changement d'état le plus fréquent.

7. Procédé selon la revendication 5 précédente, de contrôle de

niveaux d'un lot de récipients (2) défilant horizontalement sur

un convoyeur (4), destiné à éviter les imprécisions dues au

ménisque supérieur et à la présence de mousse recouvrant le

liquide,

ledit procédé étant caractérisé en ce que

- l'on détermine parmi l'étude statistique des changements

d'états ; ces changements d'états plusieurs fois confirmés

- et l'on retient comme niveau le plus petit d'entre eux.

8. Procédé selon la revendication 7, de contrôle de niveaux sur un

lot de récipients (2) transparents, et notamment de bouteilles

de liquide, comportant un bouchon (62) et destiné à déterminer

à la fois le niveau (110) d'enfoncement du bouchon (62) et le

niveau (111) du liquide dans le récipient (2),

ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on éclaire le

récipient (2), en combinaison à l'aide

- d'une source lumineuse ponctuelle puissante et direction

nelle, tel un spot (58), situé du premier côté de la caméra

vis-à-vis du convoyeur,

- et d'une source de lumière homogène, telle une table à

lumière (48), située du second côté du convoyeur.

9. Procédé selon la revendication 8 précédente, de contrôle de

niveaux sur un lot de récipients (2) transparents, et notamment

de bouteilles de liquide équipées d'un bouchon (62), pour

déterminer à la fois le niveau (110) d'enfoncement du bouchon

et le niveau (111) du liquide dans le récipient (2),

ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on oriente l'axe (1-1')

d'éclairement de ladite source lumineuse ponctuelle (58) en

direction du bouchon (62) du récipient (2).

10. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9 précédentes, de

contrôle de niveaux sur un lot de récipients (2) transparents,

et notamment de bouteilles de liquide, équipés d'un bouchon

(62),

ledit procédé étant caractérisé en ce que

- l'on incline la direction d'éclairement (1-1') de la source

lumineuse ponctuelle (58) vis-à-vis de l'axe optique (x-x')

de la caméra (34) et de la verticale (y-y').

11. Procédé selon la revendication 10 précédente, de contrôle de

niveaux sur un lot de récipients (2) transparents, et notamment

de bouteilles de liquide, équipés d'un bouchon (62),

ledit procédé étant caractérisé en ce que

- l'on oriente de façon inclinée, de bas en haut, et de côté

la direction (1-1') d'éclairement de la source lumineuse

ponctuelle (58) vis-à-vis de l'axe optique (x-x') de la

caméra (34).

12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11 précédentes, de

contrôle de niveaux à l'intérieur d'un lot de récipients (2)

transparents, telles des bouteilles de verre, de coefficient de

transmission de lumière différent, défilant horizontalement sur

un convoyeur,

ledit procédé étant -caractérisé en ce que

- l'on applique au signal (86) issu de la caméra (34) un

traitement de normalisation rendant, au moins en partie,

l'amplitude de la courbe (86) relative à un élément d'image

(46) indépendant du coefficient de transmission de lumière

du récipient (2) correspondant.

13. Procédé selon la revendication 12 précédente, de contrôle de

niveaux à l'intérieur d'un lot de récipients (2) transparents, de

coefficient de transmission de lumière différent, défilant hori

zontalement sur un convoyeur,

ledit procédé étant caractérisé en ce que

- l'on isole du signal (86) correspondant à un élément

d'image (46) des récipients (2) un paramètre d'opacité

rendant compte du niveau de transparence à la lumière

dudit récipient (2),

- et l'on traite le signal vidéo d'image (86) en lui appliquant

une transformation intégrant l'amplitude dudit paramètre

d'opacité, de façon à normaliser le signal saisi pour chacun

des récipients (2) du lot.

14. Procédé selon la revendication 13 précédente, de contrôle de

niveaux à l'intérieur d'un lot de récipients (2) transparents, de

coefficient de transmission de lumière différent, défilant

horizontalement sur un convoyeur (4),

ledit procédé étant caractérisé en ce que

l'on isole du signal vidéo (86) son intégrale (I)

- et l'on divise le signal vidéo (86) par son intégrale avant

d'effectuer son traitement numérique, de façon à normaliser

le signal quel que soit le coefficient de transmission de

lumière des récipients (2).

15. Pl-océué selon les revendieations 4 et 12 précédentes, de

contrôle de niveaux à l'intérieur dun lot de récipients (2)

transparents, telles des bouteilles de verre, de coefficient de

transmission de lumière différent défilant horizontalement sur un

convoyeur, les niveaux pouvant être déteetés par le

franchissement de seuil d'intensités lumineuses,

ledit procédé étant caractérisé en ce que

- on se fixe au moins deux seuils de niveaux différents,

- on convertit le signal vidéo (86) des éléments d'images

(46) de chaque récipient (2) successif sous la forme de

signaux logiques, par comparaison du signal vidéo (86)

avec lesdits seuils (S),

- on localise une série de pixels de changement d'état

correspondant à chacun des seuils,

- on étudie la répartition des doubles séries de coordonnées

de changements d'états, de par leur positionnement à

l'intérieur ou à l'extérieur des zones d'affectation (Z1,Z2,

Z3,Z4) entourant les niveaux de référence (108,109,110,

111),

- on retient la série dont les changements d'états sont

convenablement situés à l'intérieur des zones d'affectation (Z1,Z2,Z3,Z4),

- on en déduit les niveaux reeherchés.

16. Dispositif (1) de contrôle de niveaux sur un lot de récipients

(2) défilant horizontalement, destiné à mettre en oeuvre un

procédé selon l'une des revendications 1 à 15, ce dispositif

comportant en combinaison

- un convoyeur (4) assurant le déplacement horizontal des

récipients (2) l'un derrière l'autre,

- une caméra (34) montée fixe d'un premier côté du

convoyeur, comportant un capteur constitué par une série

d'éléments photosensibles disposés selon un réseau, cette

caméra étant placée horizontalement, perpendiculairement

au chemin du convoyeur, et le réseau d'éléments (42,43)

photosensibles étant orienté verticalement, ladite caméra

(34) étant en outre munie d'un objectif mis au point sur le

plan médian du convoyeur pour assurer la saisie successive

d'éléments d'images (46) défilant devant la caméra sous la

forme de pixels,

- des moyens d'éclairement (48,58) des récipients (2)

défilant sur le convoyeur (4),

- un module électronique (84) de numérisation assurant le

seuillage et la numérisation du signal fourni par le capteur

sous la forme de bits,

- une unité (92) de traitement d'images, relié au module

électronique (84) de numérisation, muni d'au moins un

microprocesseur assurant le traitement de l'image numérisée

pour isoler les paramètres de niveaux distinguables par

leurs caractéristiques de luminosité,

ledit dispositif étant caractérisé en ce que sa caméra (34) est

du type CCD linéaire, c'est-à-dire que son capteur (38) est

constitué par un réseau linéaire (40) d'éléments photosensibles

(42,43) disposés sur une rangée (yî-y'1) orientée verticale

ment.

17. Dispositif (1) selon la revendication 16, de contrôle de niveaux

sur un lot de récipients (2) transparents,

ledit dispositif (1) étant caractérisé en ce que son système

d'éclairage comporte une table à lumière (48) située du second

côté du convoyeur.

18. Dispositif (1) selon la revendication 18, de contrôle du niveau

de liquide à l'intérieur d'un récipient (2) transparent ainsi que

notamment du niveau d'enfoncement (110) du bouchon (62),

ledit dispositif (1) étant caractérisé en ce que ses moyens

d'éclairement (48,58) sont constitués par la combinaison entre

- une table à lumière (48) située du second côté (B) du

convoyeur (4),

- et une source lumineuse (58), ponctuelle et directionnelle

tel un spot situé du premier côté (A) du convoyeur (4).

19. Dispositif selon la revendication 18, de contrôle du niveau (111)

de liquide à l'intérieur d'un récipient (2) transparent ainsi que

notamment du niveau d'enfoncement (110) du bouchon (62),

ledit dispositif étant caractérisé en ce que sa dite source

lumineuse ponctuelle (58) est inclinée, orientée de bas en haut

et de côté, en direction (1-1') du bouchon (62).

20. Dispositi selon l'une des revendications 16 à 19 précédentes,

caractérisé en ce qu'il comporte en outre - des moyens de prise en compte de la température - et des moyens de correction du niveau théorique de liquide

à l'intérieur des récipients (2) en fonction de la dilatation

du liquide.