FR2582804A1 - Methods and devices for determining and checking levels, and in particular levels of a liquid and depth of insertion of a cork in the neck of a series of bottles, in a bottling line - Google Patents
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Abstract
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. The invention relates to an improvement to the methods and devices for determining and controlling levels and more particularly of liquid levels and depth of insertion of plugs inside a batch of containers traveling horizontally on a conveyor.
Dans les chaines 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. In the filling lines, the containers are filled with liquid or product at rates frequently exceeding 10,000 containers per hour. The product is introduced into the container from the top, the neck of the container being open, then the container is closed, in particular using a stopper.
Pendant toutes ces opérations, les récipients sont déplacés sensiblement horizontalement l'un derrière l'autre, sur un convoyeur. During all these operations, the containers are moved substantially horizontally one behind the other, on a conveyor.
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. The most common method for performing level checks is to place one or more checking employees along the conveyor. These provide visual or sample control at the outlet of the filling and capping lines.
Cette méthode humaine est peu précise, aléatoire et manque de fiabilité.This human method is not very precise, random and lacks reliability.
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. In order to satisfy various international provisions relating to consumer protection, it is said, many countries have drawn up very strict legislative texts concerning the metrological control of packaging and containers containing products, in particular food products and liquids and more particularly wine.
Nous prendrons comme exemple, dans la suite, le cas des bouteilles de champagne. We will take as an example, in the following, the case of champagne bottles.
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). The export rules from a country such as France vis-à-vis a country such as the United States require that the average of a lot (daily manufacture of a disgorging line for example) is equal at the nominal quantity provided for the bottles (750 ml).
L'erreur maximale tolérée est de 15 ml.The maximum permissible error is 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 cl. In the case of champagne bottles, at 200, the wine level must be 72 mm below the leveling of the bottle so that it is at its nominal value of 75 cl.
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. To take into account the operating parameters, and more particularly the expansion due to temperatures, the nominal level at 100 will be 75.5 mm from the leveling instead of 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%.In order to respect all of these constraints, the
bottlers have given themselves an acceptable range of one
amplitude of approximately 15 mm centered on the nominal value, outside
from which the bottles must be rejected for
meet metrological control standards. As part of
this rule, the percentage of defective bottles, as a result
100% control, must not exceed 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. To allow bottlers to faithfully adhere to these
constraints and, moreover, to enable them to act on the
operating parameters of the corking and
filling, it is necessary to develop a device for
level control ensuring continuously on a line conveyor
filling
- detection of overfilled containers
- detection of insufficiently full containers
- detection of plugging levels
- the calculation of the true mean
- the calculation of the number of units produced - - and the determination of the standard deviation.
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 exté
rieurement 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.Very recently, a control system has been developed.
levels on a bottling line. This system is essentially
consisting of a matrix camera capturing an image
rectangular bottle necks scrolling successively on
a conveyor. This matrix array camera is triggered externally
laughing by an additional activated photocell
each time a new bottle begins to pass the
camera. An electronic module digitizes the image and
temporary storage in an image memory. A unit of
image processing, linked to the electronic scanning module and
equipped with a microprocessor, provides computer processing of
the memorized image to isolate the level parameters
distinguishable according to a certain algorithm by their characteristics
of brightness.
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 1heure
- 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
connus sont très sensibles aux variations de luminosité et
aux éclairements parasites ; ce qui provoque des erreurs
incontrôlables et nécessite des réglages de luminosité
fréquents.The defects of this system are as follows
- on the one hand, the matrix cameras are very
complex due to the density of their networks, which
increases the cost of the system
- on the other hand, storage for processing an image
from a matrix camera requires a memory size
about 250.K bytes
- moreover, each taking into account of an image by the unit
processing requires full memory path
images with a volume of 250 K bytes; this slows down
considerably the functioning of the control device
and limits its treatment possibilities to less than a few
thousands of bottles 1 hour
- finally, the parasite treatment algorithms are very
complex and very slow for raster images
digitized on 250 K bytes.
known are very sensitive to variations in brightness and
stray light; which causes errors
uncontrollable and requires brightness adjustments
frequent.
La présente invention a pour but de remédier globalement à ces inconvénients. The present invention aims to remedy these drawbacks overall.
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 9 à 10.000 bouteilles/heure. The invention, as characterized in the claims, solves the problem of creating a level control device on a batch of containers scrolling horizontally on a conveyor, this device being capable of controlling the level for passage rates larger containers 9 to 10,000 bottles / hour.
Le premier objet de l'invention est de proposer un tel dispositif d'un coût très avantageux du fait de sa simplicité. The first object of the invention is to provide such a device at a very advantageous cost because of its simplicity.
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. A second object of the invention is to propose a method capable of operating such a device using a linear camera of low cost, without pre-location system of bottles, and allowing the implementation of a fast processing algorithm.
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 .... A third object of the invention is to make it possible to control, with the same device, numerous level parameters such as the level of the liquid, the level of penetration of the stopper, the level of the labels, etc.
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. Finally, a fourth object of the invention is to propose a method for initializing the level control device making it possible to immediately adapt the device to the treatment of batches of very different bottles.
L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'exécution. The invention is set out below in more detail with the aid of drawings representing only one embodiment.
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.On these drawings
- Figures 1 and 2 show, front and side view, the
disposal of the materials constituting the
invention level control
- Figure 3 shows schematically half of a
bottle filled with champagne including various parameters of
levels must be analyzed using the device of the invention
- Figure 4 shows a standard container for
initialize the operation of the device according to the invention
for checking a container according to figure 3
- Figure 5 shows schematically the principle according to the invention of af
allocation - of sensitive areas around levels of
reference
- Figure 6 shows the video signal from the capture with
a linear camera of a vertical portion of a bottle
filled with liquid, according to figure 3
- finally, Figure 7 shows the essential elements of a
level control system according to the 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 mouvement horizontal l'un derrière l'autre grâce à un convoyeur schématisé en (4). Figures 1 and 2 show the essential elements according to the invention of the device (1) for level control on a batch of containers (2). The containers (2) are moved in horizontal movement one behind the other using a conveyor shown schematically in (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.The main organs of the device (1) are brought together inside a casing (6) playing both the role of protection and support for the various elements of the imaging system.
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 châssis (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). The housing (6) consists of a lower base (8) delimited by removable side (10) and front (11) stainless steel protective plates screwed to the feet (12,13,14, ...) a metal frame (16). The lower base (8) is surmounted by a protective cap (18) produced by assembling smoked altuglass plates (20), removably mounted on the upper part of the metal frame (16). It is possible to easily set up the protective casing (6) and its elements around a previously installed conveyor by introducing it through passage elements (22) formed on the side walls of the casing (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). Note that, on the front face (24) of the lower base (8), is fixed vertically a camera support arm (26), rising vertically. This can be adjusted vertically at various levels by means of screws (28) integral with the casing (6), cooperating with recesses (30) of the arm (26). The upper part of the support arm (26) is provided with a plate (32) on which is fixed a linear camera (34) provided with a lens (36).
La platine (32) comporte des moyens (33) de réglage horizontal de la caméra (34). The plate (32) comprises means (33) for horizontal adjustment of the camera (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. The camera (34) is placed horizontally along an axis (x-x ') perpendicular to the median vertical axis (y-y') and to the axis of the movement path (z-z ') of the conveyor (4) . The network (40) of photosensitive elements (42,43, ...) constituting the camera sensor (34) is oriented vertically along the axis (yî-y'1) as shown in 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). The objective (36) is developed on the median plane (y-y ') of the conveyor to ensure the successive capture of image elements (46) from the containers (2) scrolling past the camera (34).
On remarque également que le dispositif (1) comporte divers moyens d'éclairement (48-58). It is also noted that the device (1) comprises various lighting means (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). The first of them consists of a light table (48) located on the second side (B) of the device (1) opposite the camera (34), opposite the axis (y-y ' ) of the conveyor (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). The light table (48) comprises, in particular, a vertical series of neon tubes (50) placed inside its volume and a diffusing screen (52) placed vertically opposite the conveyor (4) on the side (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. This light table (48) ensures uniform illumination of the bottles (2) towards the camera (34), so that the contours (54) of the bottles (2) are perfectly sensitive by a backlighting effect.
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. It is also noted that the front face (24) of the casing (6) is provided with a second support arm (56) directed towards the interior of the base (8) and on the left part thereof.
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). A point light source (58), constituted in particular by a powerful and directional light spot, is fixed by its lower part (59) to the second support arm (56).
L'axe d'éclairement (1-1') du spot (58) est orienté obliquement en direction de Ia partie supérieure (5) des récépients (2). The illumination axis (1-1 ') of the spot (58) is oriented obliquely in the direction of the upper part (5) of the receptacles (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. This arrangement is particularly advantageous when checking the levels of bottles, such as champagne bottles (60) closed by a stopper (62). It is shown diagrammatically in Figures 3 and 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'). In this case, it is recommended by the invention to place the second support arm in the lower part of the casing (6) and on the right or left part so as to tilt the direction (1-1 ') of the light source obliquely. point (58) with respect to the optical axis (x-x ') of the camera (34) and the vertical median plane (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 d'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). The combination between the soft and homogeneous light source of the light table (48) and the punctual, powerful and directional light source of the spot (58), inclined towards the axis (y-y ') of the containers, and in particular of the axis of the bottles (2) of champagne (60), leads to the following results concerning the configuration of the gray levels of the image elements (46) captured by the linear camera (34). These can be seen with reference to FIG. 6 which represents the video signal emitted by the linear camera (34) for a vertical image element of a champagne bottle (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. The background (64), materialized by the diffusing screen (52) of the light table (48), has an almost white light intensity (B1). The contours (54) of the container (2) are seen in black shadows, in particular the top of the cap is seen in (N1). The top of the pass is seen in (N2). The ring (72) is seen in (N3). The plug (62), lit substantially tangentially by the spot (58) is seen in gray by one level (G1). The bottom of the cap appears with a transition between black and gray in (NB). The interval (66) between the level (68) of the liquid in the container (2) and the lower part (70) of the stopper (62) is seen in (G2) of a gray substantially more intense than that of the stopper.
Le niveau supérieur du liquide (68) et notamment du champagne (60) contenu dans le récépient (2) est vu en noir (NL). The upper level of the liquid (68) and in particular of the champagne (60) contained in the container (2) is seen in black (NL).
Enfin, le liquide, et notamment le champagne (60), est vu dans la zone (G3) d'un gris dont l'intensité quasi constante est comprise entre celle (G1) et (G2). Finally, the liquid, and in particular the champagne (60), is seen in the area (G3) of a gray whose almost constant intensity is between that (G1) and (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). If we refer again to Figures 1 and 2, we see that the front face (24) of the housing (6) is provided with a support plate (76) located inside the central cavity of the lower base (8).
Sur le plateau (76) est placé un coffret électronique de contrôle et de traitement (78) constituant le cerveau du dispositif (1). On the plate (76) is placed an electronic control and processing unit (78) constituting the brain of the device (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. The functional characteristics of the box (78) are shown diagrammatically in FIG. 7. This first comprises a sequencer card (80) responsible for controlling the acquisitions of the photosensitive sensor (38) of the camera (34). It directs in particular the mode of exposure of the various photosensitive elements (42,43) of the network (40), the duration of exposure, the programmable bit period and the frequency of unloading. The selection of the different modes for programming the parameters is carried out via microselectors (82) located on the card.
Par ailleurs, le coffret comporte une carte de conversion (84). In addition, the box includes a conversion card (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).This constitutes the electronic digitization module responsible for converting the linear video signal (86) from the sensor (38) into digital form under the control of the sequencer card (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.According to the variants chosen by the invention, the conversion card (84) can perform the following functions
- threshold conversion. In this case, the card will provide
analog signal conversion (86)
vis-à-vis one or more thresholds whose level is
locatable by potentiometer and pixel pre-location
significant,
- or analog conversion and more specifically conversion
analog / digital signal (86) on 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.As will be discussed later, this card can also perform specific mathematical transformations such as
- derivation of the curve (gradient)
- or integration.
La transmission des niveaux à l'intérieur du coffret (78) est assurée par le bus interne (88), notamment selon le protocole (G64). The transmission of the levels inside the box (78) is ensured by the internal bus (88), in particular according to the protocol (G64).
Le coffret (78) comporte également une unité de traitement d'images (90) reliée à la carte de conversion par le bus (88) et munie d'un système à microprocesseur (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. The box (78) also includes an image processing unit (90) connected to the conversion card by the bus (88) and provided with a microprocessor system (92) for processing the scanned image and isolate, according to a specific algorithm, the parameters of levels distinguishable by their luminosity characteristics.
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 surcrott différentes cartes mémoire (94). To allow the microprocessor-based system to implement the algorithms recommended by the invention which will be described later and to store the image elements (46) during processing, the box (78) includes different memory cards (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). Interfacing between display and data exchange devices with the operator, such as an alphanumeric monitor (96) and a printer (98) with keyboard (100), is ensured by means of a specific card inlet and outlet (102).
Enfin, le boîtier est alimenté grâce à un bloc d'alimentation électrique (104). Finally, the housing is powered by an electrical power supply (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. The original method of the invention is first of all intended to allow rapid initialization of the device (1) for carrying out the control of any batch of containers (2), a copy of which appears in FIG. 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 (108,109,110,111). 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, perpendiculairement 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). To do this, we make a. standard container (106) of the batch of containers (2) to be checked. It can be seen that the standard container (106) is in all respects topologically in accordance with the containers (2). To achieve this, a container conforming to the batch to be checked is used and it is provided with reference marks (108,109,110,111). The marks (108 to 111) were made from a black self-adhesive tape (112), portions of which have been stuck on the outer wall of the container, perpendicular to the axis (r-r ') of the standard container. (106). Therefore, the reference marks (108 to 111) have light characteristics which can be distinguished from those of the standard container (106), by the network (40) of photo-sensitive elements and the image processing unit (90 Then, via the keyboard (100) of the printer (98), the operator signals to the processing unit (90) the standard distance (11,12,13, ...) between minus two reference marks (109,111), (109,110). Then, the operator places the standard container (106) on the conveyor (4) and places it in front of the objective (36) of the line camera (34). The camera (34) analyzes the vertical image elements (46) of the standard container (106) at various levels and transmits them to the processing unit (90) to determine the number within the image elements (46). pixels (114) separating two reference marks (109,110, ...) from the standard (106).
On constatera aux figures 4 et 5 que chacun des repères de référence (108,109,110,111) est distinguable au sein de l'élément d'image (46) capté par la caméra par des pixels noirs (108',109',110' et 111'). We will see in Figures 4 and 5 that each of the reference marks (108,109,110,111) is distinguishable within the image element (46) captured by the camera by black pixels (108 ', 109', 110 'and 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. By approximation between the determined number of pixels separating two marks (109-110), (109-111), (109-108) and the distances (11,12, 13) indicated to the processing unit (90) between the significant pixels (108 ′, 109 ′, 110 ′ and 111 ′) of the image element (46), the vertical dimension (e) which must be associated with each pixel (42) of the array (40) is deduced therefrom sensitive vertical elements.
Ainsi, on étalonne le fonctionnement du système de mesure de l'unité de traitement d'image (90) du dispositif de contrôle (1). Thus, the operation of the measurement system of the image processing unit (90) of the control device (1) is calibrated.
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. Most commonly, at least two reference marks will be used, one of which (109) will materialize the top of the neck (63) of the container (2) and the other mark (111) will materialize the nominal value of the level (68) to control.
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). Note that the standard container (106) simply serves as a support for the reference marks (108,109,110, ...). This can therefore be replaced by a simple glass plate moved in front of the camera (34).
La caméra linéaire (34) est constituée par un réseau linéaire (40) d'éléments photo-sensibles (42,43) disposés sur une rangée verticalement selon l'axe (yî-y'1) (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). The linear camera (34) consists of a linear network (40) of photo-sensitive elements (42,43) arranged in a row vertically along the axis (yî-y'1) (see Figure 5). The camera (34) therefore captures image elements (46), of elongated rectangular shape constituted by an alignment of pixels (114). During the horizontal movement of each bottle (2) on the conveyor (4), in front of the linear camera (34), the latter successively and quickly captures a series of image elements (46) corresponding to parallel vertical portions of each bottle (2) (as distinguished in Figure 3).
Ces éléments d'images (46) sont transmis successivement à l'unité de traitement d'images (90), sous forme numérisée, par l'intermédiaire de l'unité électronique de numérisation et de pré-traitement constitué notamment par la carte de conversion (84). These image elements (46) are transmitted successively to the image processing unit (90), in digitized form, by means of the electronic digitization and preprocessing unit constituted in particular by the image card. 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. An advantageous variant of the invention consists in determining, thanks to the processing unit (90) within each picture element (46), the possible position of the sensitive points (N1, N2, N3, NB, N4) (figure 6) likely to correspond to levels to be checked.
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.The series of position of sensitive points for each image element (46) of the bottle (2) is successively memorized, then the series of sensitive points isolated for each image element (46) is compared with the series of sensitive points of an adjacent picture element. Confirm, then store the confirmed points on a sufficient number of vertical image elements (46).
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 (Z 1, 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. According to a complementary variant of the invention, the characteristics of which are shown in FIG. 5, the standard container (106) is produced by placing a reference mark (108,109,110,111) approximately at the nominal level of each sensitive point of levels to be determined. An analysis of the reference container (106) is carried out according to the method described above to determine the coordinate of the black pixels (108 ′, 109 ′, 110 ′, 111 ′) corresponding to the reference level on the elements on the elements d successive images (46) captured by the linear camera (34). We store, in particular on the memory card (94), the address of each reference level, then an allocation area is delimited around each reference level (Z 1, Z2, Z3, Z4). When checking the batch of bottles (2), only the points (N1, N2, N3, NB, N4) located in an allocation area are retained for each image element (46).
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. For reasons of simplification, preference will be given to assignment zones (Z1, Z2, Z3, Z4) surrounding each reference frame (108,109,110,111) so that these are separated.
Cette disposition permet de faciliter et d'accélérer l'algorithme de recherche des niveaux parmi les niveaux possibles isolés à l'intérieur du signal vidéo (86) issu de l'acquisition d'un élément d'image (46). This arrangement makes it possible to facilitate and accelerate the algorithm for finding the levels among the possible levels isolated inside the video signal (86) resulting from the acquisition of an image element (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. According to a first method for determining the levels, the principle of which appears in FIG. 6, a threshold (S) of light intensity is first fixed. This threshold appears along a horizontal (120) in the diagram representing the light intensity perceived by the objective as a function of the coordinates according to (yl-y'l) of the sensor (38). The threshold (S) is chosen in such a way that the intersection of the threshold curve (120) with the video signal curve (86) of the camera has an intersection according to certain vertical sections of containers (2) which indicates the levels to be determined.
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. By comparing the linear video signal (86) from the camera (34) with the threshold (S), the video signal (86) is converted into at least one logic signal. These logical state changes are stored for a succession of parallel vertical image elements (46) of each container (2) captured by the linear camera (34) with the threshold (S). The video signal (86) is converted into at least one logic signal.
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).These logical state changes are stored for a succession of parallel vertical image elements (46) of each container (2) captured by the linear camera (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. A statistical analysis of said state changes is carried out and the most frequent state change is used as the level for each container (2).
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. According to a complementary variant, the smallest of them is preferred among the changes of state several times confirmed, in order to take account of the effects of the capillarity of the liquid in the bottle.
Il 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 conçoit que ce traitement assure une normalisation du signal saisi pour chacun des récipients (2) du lot. It frequently happens that the batch of transparent containers (2) have fairly dispersed light transmission coefficients. It is recommended by the invention to carry out on the video signal (86), coming from the camera (34), a normalization processing rendering the amplitude of the curve (86) of the video signal, relating to an element of image (46), independent of the light transmission coefficient of the corresponding container (2). To ensure this function, it is proposed by the invention to isolate on the signal (86), corresponding to an image element (46) of a container (2), an opacity parameter accounting for the level of transparency in the light of said container (2) and to subsequently process the image signal (86) by applying to it a transformation integrating the amplitude of said opacity parameter. It is understood that this processing ensures normalization of the signal captured for each of the containers (2) of the lot.
Une première solution de réalisation du processus de normalisation ci-dessus consiste à calculer l'intégrale (I) mathématique de la courbe de signal vidéo (86) du signal relatif à un élément d'image (46). A first solution for carrying out the above normalization process consists in calculating the mathematical integral (I) of the video signal curve (86) of the signal relating to an image element (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). With reference to FIG. 5, it can be seen that the integral (I) is materialized by the surface between the curve of the signal (86) and the axis of the coordinates according to (yî-y11).
On comprendra aisément que l'amplitude de l'intégrale (I) rend compte de l'opacité du récipient (2). It will be readily understood that the amplitude of the integral (I) accounts for the opacity of the container (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). According to this method, the video signal (86) is divided by its integral (I) before carrying out its digital processing according to the preceding methods. This method therefore makes it possible to normalize the signal (86) whatever the light transmission coefficient of the container (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 dtintégration du signal vidéo avant sa transmission au système à microprocesseur pour analyse. To allow this signal processing (86) to be carried out in real time, it is recommended by the invention to place, inside the control and processing box, a conversion card (84) ensuring, according to a wired process , the integration function of the video signal before its transmission to the microprocessor system for analysis.
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 diétats 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. A second solution of the normalization process consists in fixing at least two thresholds (S) of different levels. The video signal (86) of the image elements (46) of each successive container (2) is then converted into logic signals by comparison of the video signal (86) with said thresholds (S). The position of the state change pixels corresponding to each of the two thresholds is located in the form of a double series of coordinates. We study the distribution of the double series of coordinates of dietary changes by their positioning inside or outside the assignment zones (Z1, Z2, Z3, Z4) surrounding the reference levels (108,109,110,111). retain the series whose state changes are suitably located within the assignment zones (Z1, Z2, Z3, Z4) and the levels sought are deduced therefrom.
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. To quickly perform this level search and confirmation function, it is also recommended by the invention to introduce inside the control and processing unit (78) a conversion card (84) ensuring in wired logic this function of locating pixels of changes of states according to two thresholds, and possibly of searching for the coordinates of changes of logical states situated inside a given assignment area.
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. In order to widen the possibilities of the system, it is proposed by the invention to complete the device (1) for level control by means of taking into account the temperature of the liquid located inside the containers (2). These can be constituted in particular either by a probe successively penetrating inside the containers, or by a probe placed on the liquid distributor inside the containers.
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. According to this preferred variant of the invention, there is also added to the device (1) means for correcting the theoretical level of the liquid inside the containers (2) as a function of the expansion of the liquid, due to temperature variations.
A titre d'exemple, pour une bouteille de champagne dont l'arrasement nominal à 200 sera à 72 mm du goulot, le même arrasement nominal sera à 75,5 mm du goulot à 100. For example, for a bottle of champagne whose nominal leveling at 200 will be 72 mm from the neck, the same nominal leveling will be at 75.5 mm from the neck at 100.
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.The treatment carried out according to the invention using the device (1) makes it possible to carry out continuously, for rates higher than 10,000 bottles
- detection of overfilled bottles,
- detection of insufficiently full bottles.
Lorsqu'une bouteille défectueuse est découverte par le dispositif (1), celui-ci émet sur un port d'entrée-sortie (102) une tension spécifique qui permet d'activer des moyens d'isolement de la bouteille défectueuse du reste du lot. When a defective bottle is discovered by the device (1), the latter emits a specific voltage on an input-output port (102) which makes it possible to activate means for isolating the defective bottle from the rest of the batch. .
En continu, le système à microprocesseur affiche sur le moniteur (96)
- le nombre d'unités produites,
- le nombre de bouteilles défectueuses,
- le calcul de la moyenne réelle
- et l'écart type.Continuously, the microprocessor system displays on the monitor (96)
- the number of units produced,
- the number of defective bottles,
- the calculation of the real average
- and the standard deviation.
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). At the end of the day, a list containing the above information, recalling the line number and the measurement date, is published on the printer (98).
L'invention ayant maintenant été décrite et son intérêt justifié
sur des exemples détaillés, les demandeurs s'en réservent l'exclusi
vité, pendant toute la durée du brevet, sans limitation autre que
celle des termes des revendications ci-après. The invention having now been described and its interest justified
on detailed examples, the applicants reserve the exclusive
for the duration of the patent, without limitation other than
that of the terms of the claims below.
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8508189A FR2582804A1 (en) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | Methods and devices for determining and checking levels, and in particular levels of a liquid and depth of insertion of a cork in the neck of a series of bottles, in a bottling line |
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FR2582804A1 true FR2582804A1 (en) | 1986-12-05 |
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ID=9319721
Family Applications (1)
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FR8508189A Withdrawn FR2582804A1 (en) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | Methods and devices for determining and checking levels, and in particular levels of a liquid and depth of insertion of a cork in the neck of a series of bottles, in a bottling line |
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