FR2887664A1 - Dispositif et procede d'imagerie et de reconnaissance de caracteres graves - Google Patents

Abstract

Un dispositif et un procédé permettant de révéler des caractères gravés utilisent quatre prises d'image différentes (Ibrut). Grâce au système selon l'invention, il est possible d'effectuer la reconnaissance des caractères à distance importante de l'objet, et/ou que l'objet conserve un déplacement relatif indépendant du contrôle d'image. Une reconnaissance de caractères peut être associée.Le procédé selon l'invention est particulièrement indiqué pour l'identification d'assemblages de combustible nucléaire et leur contrôle au moment de leur chargement dans le réacteur.

Description

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DISPOSITIF ET PROCÉDÉ D'IMAGERIE ET DE RECONNAISSANCE DE CARACTÈRES GRAVÉS

DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE

L'invention se rapporte au domaine de la lecture de caractères en relief, et de l'obtention d'une image représentative. L'invention concerne également la reconnaissance de ces caractères.

Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un procédé permettant de reconnaître des caractères gravés, et ce dans des conditions difficiles, notamment à distance importante, après pollution de la gravure, et/ou alors que l'objet portant la gravure est en mouvement. L'invention concerne également un dispositif adapté.

L'invention trouve une application particulière pour identifier des assemblages de combustible nucléaire et contrôler leur chargement dans un réacteur.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La reconnaissance de caractères gravés a fait l'objet d'automatisations, et il est possible de classer les dispositifs dédiés à cette restitution de l'information selon quatre solutions techniques: La première famille exploite la différence de réflectivité des surfaces inclinées en fonction de l'incidence de deux éclairages, comme dans US 5 050 231. Cette solution ne permet de détecter des reliefs ou gravures que dans une seule direction.

- La deuxième solution technique comprend les dispositifs nécessitant leur déplacement relatif par rapport au support gravé pour réaliser un balayage ( scanning ) afin d'obtenir une image complète: voir aussi US 5 050 231. Le mouvement est réalisé à l'aide d'organes mécaniques spécifiques, qui ont le défaut d'entraîner un manque de fiabilité problématique en milieu hostile. En outre, le scanning prend un certain temps, ce qui est gênant lorsque le support gravé est par ailleurs impliqué dans un processus où tout retard est pénalisant. Enfin le déplacement en lui-même peut être impossible pour cause de manque d'espace, de temps ou autre.

- La troisième classe comprend les dispositifs qui requièrent la présence d'un élément additionnel, tel un masque, situé à une faible distance du support: voir JP 1 199 286, EP 0 104 824. La mise en place de cet élément à proximité du support est une complication préjudiciable à la fiabilité, et peut être rédhibitoire dans le contexte particulier d'un dispositif implanté dans un milieu particulièrement hostile où les interventions sont difficiles et donc coûteuses.

- Une quatrième méthode utilise un traitement différentiel des signaux d'images obtenues avec deux éclairages provenant de deux directions différentes: voir US 4 845 770. La différence des signaux, due soit aux ombres portées par les variations spatiales des hauteurs du support, soit aux différences de luminance dues à ces mêmes variations spatiales, est comparée à un seuil. Cette solution ne permet cependant pas la détection de variations spatiales des hauteurs du support qui interviennent pour des surfaces absorbant fortement la lumière (imprimées, salies, oxydées, tachées,...), car la différence des signaux d'images obtenues avec deux éclairages provenant de deux directions différentes reste inférieure au seuil. Or si le seuil est abaissé, il peut y avoir détection à tort d'éléments de surface non gravés. Par ailleurs, lorsque l'éclairage ambiant est significativement élevé vis-à-vis de ceux destinés au traitement différentiel, le résultat est une image erronée.

Les quatre types de solution évoqués ne peuvent donc être utilisés de façon valable que dans des conditions particulières. Or il apparaît que d'autres applications nécessiteraient l'automatisation, au moins partielle, de la reconnaissance de caractères.

Ainsi par exemple, dans les centrales nucléaires, le combustible est constitué de pastilles cylindriques comprenant de l'oxyde d'uranium (UO2) empilées dans des crayons eux-mêmes rassemblés dans des assemblages comportant entre 250 et 370 crayons. Le coeur du réacteur est constitué d'un ensemble d'assemblages (plus de 150, jusqu'à 205) qui sont situés dans un environnement hostile (sous eau contaminée, en présence d'une forte irradiation).

La gestion de l'ensemble du combustible d'un réacteur nucléaire nécessite l'identification de chacun des assemblages qui le composent. Chaque assemblage de combustible possède ainsi une carte d'identité sous forme d'une séquence unique de chiffres et de lettres gravée qui permet de l'identifier tout au long de son existence: la gravure en relief ou en creux dans un matériau constitue en effet un marquage robuste et durable.

Depuis sa fabrication jusqu'aux opérations de retraitement (qui le feront disparaître en tant que tel), l'assemblage de combustible subit un certain nombre d'opérations (transport, chargement et déchargement en coeur de réacteur, mesures nucléaires, déplacements...) qui imposent une gestion stricte et rigoureuse afin d'éviter des confusions entre différents assemblages de combustible. Les assemblages de combustible dégageant un rayonnement intense, toutes les opérations sont effectuées à l'aide de dispositifs mécaniques commandés à distance.

Une des phases les plus sensibles sur le plan de la sûreté est la phase de rechargement des assemblages de combustible dans le coeur de réacteur.

Cette phase comprend les opérations suivantes: - retrait de tous les assemblages de combustible du coeur du réacteur et entreposage; mise à l'écart des assemblages de combustible ayant fini leurs cycles de combustion; - ajout d'assemblages neufs; - chargement de ce nouvel ensemble d'assemblages de combustible selon un plan de chargement strict.

Toutes ces opérations sont effectuées en piscine afin de protéger les opérateurs du rayonnement, par une épaisseur de plusieurs mètres d'eau par exemple. Or l'identification de chacun des assemblages de combustible reste primordiale, avec le risque d'induire un incident, voire un accident de criticité en cas d'erreur dans le suivi du plan de chargement.

Etant données les contraintes, le suivi du plan de chargement et l'identification des assemblages de combustible reposent actuellement sur des opérateurs humains, méthode a priori la plus performante car l'être humain s'adapte naturellement au support d'information concerné : en présence de pollution sur le code gravé, l'opérateur effectue une séquence d'opérations aptes à en révéler une image fidèle: modifications de l'incidence de l'éclairage (par déplacement relatif du support, de l'éclairage et de l'observateur), mémorisation des différentes images obtenues et interprétation. Il n'en reste pas moins que des erreurs peuvent être commises par l'opérateur chargé de la lecture du code, en particulier dans l'identification de caractères géométriquement proches mais salis suite à un séjour de plusieurs mois, voire plusieurs années, en piscine. Notamment, dans le cadre évoqué plus haut, les zones en creux et en relief ont des propriétés optiques identiques et n'apparaissent donc pas systématiquement différentes (absence de contraste). De plus, en cas de perturbations non maîtrisées des propriétés optiques des surfaces (salissure, oxydation,...), l'image est altérée et l'information qu'elle porte est bruitée.

Le recours à des systèmes de vision artificielle semble donc un moyen possible pour résoudre ce problème de reconnaissance de caractères gravés difficiles à identifier pour l'oeil humain en raison de salissures les recouvrant totalement ou partiellement.

Il apparaît cependant que les dispositifs présentés plus haut ne sont pas appropriés dans le contexte particulier de l'application à la reconnaissance de caractères sur un assemblage de combustible nucléaire: Tous ces dispositifs ne fonctionnent qu'à une très petite distance du support: l'éloignement reste inférieur à la taille de l'information présente pour éviter une augmentation de l'éclairage ambiant, ce qui conduit, par le jeu des réflexions de lumière, à éclairer la zone d'intérêt selon des incidences autres que celle souhaitée, augmentant le bruit de fond et dégradant les performances. Or les contraintes de l'application considérée (irradiation, sécurité, etc.) imposent d'éloigner le dispositif.

- La mise en place d'un ou plusieurs éclairages est destinée à faire apparaître des contrastes entre facteurs de réflexion ou entre zones éclairées et dans l'ombre. Or de tels contrastes ne peuvent apparaître lorsque les surfaces sont fortement absorbantes.

- Les impératifs de fiabilité associés à des contraintes de coût et de temps interdisent d'utiliser un balayage.

- Enfin, la position relative entre le support des caractères gravés et les composants des dispositifs existants doit être maîtrisée en raison du pilotage des déplacements des composants, avec une précision spatiale et temporelle de l'ordre de la résolution du système de prise d'image (typiquement inférieure au millimètre) lorsque la position du support et des composants du dispositif ne peut pas être maîtrisée, l'image est floue et/ou la gravure n'est pas correctement détectée, notamment dans le cas où un masque est utilisé. Or le procédé de mise en mouvement des assemblages de combustible nucléaire ne peut pas être aisément modifié, et les dispositifs assurant leur déplacement ne permettent pas une maîtrise de leur position suffisamment précise; par ailleurs, compte tenu de leur masse et de leurs dimensions importantes, les assemblages de combustible nucléaire sont animés de mouvements parasites (balancements). Il apparaît que l'obtention d'une position précise nécessiterait un ralentissement voire un arrêt prolongé du chargement, qui pénaliserait trop la productivité globale du réacteur nucléaire.

EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention se propose donc, parmi autres avantages, de pallier les limites des dispositifs existants et de fournir un procédé de reconnaissance de caractères gravés adapté au contrôle du chargement d'assemblages de combustible nucléaire dans un réacteur.

Plus généralement, l'invention concerne un procédé et un dispositif permettant d'obtenir une image d'une zone en relief susceptible d'être identifiée de façon fiable.

Il s'est ainsi avéré que l'utilisation de solutions employant deux éclairages était incompatible avec l'exigence d'une grande fiabilité dans la lecture des informations portées par les assemblages de combustible nucléaire: certaines informations perdues détériorent trop fortement les performances de la reconnaissance optique. D'autre part, ce type d'application préconise la présence d'un mécanisme pour s'adapter aux variations du coefficient de réflexion.

En effet, la nature des inscriptions gravées sur les assemblages de combustible, souvent salies, présente une forte variabilité de réflectance (essentiellement à cause de l'oxydation), qui implique des signaux trop faibles issus des traitements différentiels en cas de surfaces fortement absorbantes; elle peut aussi causer une saturation des signaux, rendant impossible un traitement différentiel, si la dynamique des capteurs n'est pas adaptée.

Les objectifs sont atteints par la présente invention qui propose, sous un mode de réalisation préféré, un dispositif et un procédé d'identification d'informations en relief sur chacun des objets d'un lot en cours de traitement, qui réalisent: - les prises de vue de l'objet en cours de traitement, - la révélation de l'image de l'information gravée, - la lecture de cette information par reconnaissance optique des caractères élémentaires qui composent l'information, - la comparaison de l'information avec celle de l'objet théoriquement en cours de traitement et l'activation d'une alarme en cas de différence entre l'information acquise et l'information prévue dans une base de données des assemblages présents dans le réacteur.

Sous un de ses aspects, l'invention se rapporte plus généralement à un procédé permettant d'obtenir une image représentative d'une région d'un objet présentant un relief; de préférence, le relief est composé de caractères gravés sur une surface.

Dans un premier temps, le procédé comprend l'éclairage séquentiel de la région gravée par quatre éclairages d'incidences différentes, et la récupération des images. Avantageusement, les éclairages peuvent être couplés en deux paires d'éclairage d'incidences opposées, et la récupération des images se fait sur l'axe normal à la surface. Ceci permet de révéler des reliefs présents sur l'objet quelles que soient leurs orientations, et non plus uniquement orthogonalement à la direction des deux éclairages usuels.

Avantageusement, les paramètres de la séquence d'acquisition des quatre images sont déterminés lors d'une étape d'étalonnage préalable.

De préférence, le dispositif utilisé pour réaliser le procédé est apte à effectuer les prises de vue grâce à des moyens imageurs qui acquièrent en une seule opération les informations de toute la région en relief, et non sous la forme de lignes successives.

Il peut être avantageux que le procédé prévoie des traitements de recalage des images afin de 30 prendre en compte les déplacements de l'objet par rapport aux axes des éclairages et prises de vue. Les paramètres de recalage des images peuvent être déterminés lors d'une étape d'étalonnage préalable.

Dans un deuxième temps du procédé, les images, éventuellement recalées, subissent un traitement différentiel deux à deux, afin de révéler le contraste inter images et d'atténuer le contraste intra image. Cette opération est réalisée en valeur absolue et fournit une nouvelle image, ou signal différentiel, qui accentue le contraste inter image lui-même lié au relief du support.

Dans un troisième temps, le procédé selon l'invention effectue la binarisation des deux signaux issus du traitement précédent; les pixels sont ainsi classés en deux catégories, correspondant à des éléments de surface gravés et non gravés.

En particulier, un autre objet de l'invention concerne une calibration permettant de déterminer un seuil optimum de binarisation.

Dans un quatrième temps, le procédé effectue une opération de somme logique entre les deux modèles binaires précédents, opération qui a pour but de compléter la classe des pixels correspondant à des éléments de surface gravés en y intégrant ceux issus de chaque modèle.

Le résultat du procédé est ainsi une nouvelle image sur laquelle apparaissent tous les éléments de surface gravés.

Alternativement, il est possible de procéder à l'éclairage séquentiel par trois éclairages d'incidences différentes réparties uniformément autour de la région gravée et au traitement différentiel deux à deux des images éventuellement recalées, afin d'obtenir trois modèles binaires dont la somme logique permet l'obtention de l'image représentative.

Cette image peut ensuite être traitée. En particulier, sous un mode de réalisation préféré, le procédé selon l'invention comprend une reconnaissance de caractères de l'image représentative ainsi formée.

Avantageusement, une image limitée à une zone d'intérêt est extraite de l'image représentative afin de s'affranchir de la présence d'éléments de relief indésirables et de simplifier les traitements suivants; la zone d'intérêt peut être rigoureusement déterminée au cours d'un calibrage préalable. Une opération de segmentation des caractères qui composent l'information gravée est également réalisée de façon préférentielle, afin d'obtenir un résultat consistant en autant de régions formatées en position et taille qu'il y a de caractères.

Une reconnaissance optique automatisée des caractères présents est possible, par l'intermédiaire d'un ensemble de caractères appris, afin d'obtenir une chaîne de caractères.

Suivant l'utilisation du procédé selon l'invention, il peut être associé à une identification de l'objet imagé, et à un diagnostic de correspondance de l'image traitée avec une référence prévue. En particulier, si le procédé est utilisé pour l'identification d'assemblages de combustible nucléaire lors de leur chargement en réacteur, un diagnostic d'erreur peut comprendre une étape d'alerte et d'arrêt du chargement.

Outre un processus préalable de calibration et paramétrage des différentes étapes du procédé, le procédé selon l'invention peut également comprendre une étape de détermination des paramètres optimaux de prise de vue. A cette fin, de façon avantageuse, avant la prise d'images selon les directions différentes, une étape de récupération d'une image de référence de la région gravée peut être préconisée, consistant en la prise de l'image avec les éclairages allumés simultanément. Ceci permet d'évaluer les propriétés optiques de la région, en particulier dans le cas d'un assemblage de combustible, et d'adapter les paramètres des prises de vue suivantes à la dynamique de mesure de l'appareil. Les paramètres de prise de vue de cette première image de référence peuvent être également déterminés lors d'une étape de calibrage.

L'invention se rapporte également à un dispositif adapté au procédé précédent. De préférence, le dispositif comprend des moyens pour effectuer les diverses opérations, et notamment grâce à des logiciels. Le dispositif comprend par ailleurs des moyens de prise de vue, avantageusement sous forme d'un appareil photographique, et trois ou quatre moyens d'éclairage, qui sont de préférence directionnels.

En particulier dans le cas où l'information gravée est portée par des assemblages de combustible nucléaire, les rayonnements émis par ces derniers imposent d'éloigner les équipements destinés à la lecture. Le dispositif selon l'invention comprend avantageusement une structure permettant de mettre en place les moyens de prise de vue et d'éclairage selon une configuration adaptée, notamment avec les quatre supports d'éclairage formant un parallélogramme dont le centre est sur l'axe optique de l'appareil de prise de vue et/ou avec les quatre moyens d'éclairage formant un angle de 60 avec ce dernier.

Le dispositif selon l'invention peut être associé à des moyens permettant de détecter la présence, à un endroit préétabli, d'une région d'intérêt avec relief connectée avec des moyens de commande permettant le démarrage du procédé de prise d'images, d'identification et/ou de reconnaissance. En particulier, pour le chargement d'un réacteur nucléaire, la détection peut être faite sur le parcours normal de l'assemblage, sans imposer son immobilisation.

Les procédés et dispositifs selon l'invention présentent l'intérêt commun d'être rapides, précis, automatiques ou automatisables, et d'une utilisation aisée.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés, donnés à titre illustratif et nullement limitatifs.

Les figures 1A, 1B et 1C présentent les éléments auxquels l'identification selon l'invention peut être appliquée.

La figure 2 illustre un dispositif selon un mode de réalisation préféré de l'invention.

La figure 3 montre le système selon l'invention en place pour une reconnaissance.

La figure 4 présente schématiquement le procédé permettant l'acquisition et la reconnaissance d'images selon un mode préféré de l'invention.

Les figures 5A et 5B montrent l'effet du déplacement du support sur l'image brute obtenue.

La figure 6 illustre une mire de détermination du seuil de binarisation.

La figure 7 montre un histogramme pour évaluer le seuil de binarisation.

La figure 8 présente un exemple utilisé pour valider la détermination du seuil de binarisation et correspondant à l'histogramme de la figure 7.

Les figures 9A à 9D montrent le résultat des étapes successives permettant d'obtenir une image représentative à partir d'un support quelconque grâce à un système selon l'invention.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Le mode de réalisation décrit ci-après concerne plus précisément l'identification de caractères gravés sur un assemblage de crayons de combustible nucléaire, particulièrement contraignant au niveau des conditions de travail: par exemple, les opérations relatives au chargement du réacteur sont effectuées sous eau, à une profondeur de l'ordre de dix mètres. Il est cependant clair que le procédé et le dispositif selon l'invention sont adaptés à d'autres objets comprenant des caractères en relief, gravés et/ou embossés, et que les modifications y afférentes font partie de l'invention. De même, le procédé décrit présente de nombreuses étapes permettant d'affiner le résultat, qui ne sont cependant pas obligatoires: le dispositif selon l'invention peut par exemple être associé à une identification d'un objet fixe par rapport à lui.

En particulier, tel qu'illustré dans les figures 1, les assemblages de combustible 1 comprennent un ensemble ordonné de crayons 2 maintenus par un support 3 comprenant en général un parallélépipède supérieur, dont une surface 4, parallèle à la direction des crayons 2, porte une région d'identification 5, comportant habituellement en France six caractères 6 gravés en creux. La gravure est à flancs perpendiculaires à la surface 4 et de profondeur p égale à 5.10-4 m et d'une épaisseur de 3.10-3 m. Les caractères ont une hauteur h de 23.10-3 m et une largeur 1 s'étendant de lmin = 7.10-3 m pour le 1 à 1max = 22.10-3 m pour le W; l'espacement e entre caractères est de 3.10-3 m. Ces caractéristiques ne sont bien entendu qu'illustratives.

L'invention repose sur le traitement différentiel permettant de révéler le contraste inter images. Tel qu'il est connu des lois de l'optique, le contraste inter images correspond aux différences de luminance entre des éléments de surface inclinés l'un par rapport à l'autre qui sont dues à des différences d'éclairement de ces éléments de surface, elles-mêmes causées par deux incidences d'éclairage différentes des surfaces. Dans le cas où l'inclinaison des surfaces est supérieure au complément à 90 de l'incidence a des éclairages, une ombre 7 est présente: voir par exemple US 4 845 770, voir aussi figure 1C.

Afin de mettre en évidence le contraste inter images, le dispositif 10 selon l'invention, tel qu'illustré en figure 2, comprend un appareil de prise de vue 12, qui est un dispositif imageur adapté à l'information à identifier. En particulier, de préférence, il permet de cadrer entièrement la région 5 qui supporte l'information, et il transmet une image nette de cette surface sur son capteur.

L'appareil de prise de vue 12 peut par exemple consister en un appareil photographique numérique noir et blanc dont le capteur est constitué d'une matrice de 1280 x 1024 sites photosensibles: l'image sera donc composée d'autant d'éléments d'image, désignés par la suite par le terme pixel . L'appareil photographique code les quantités de lumière reçues par les pixels en 256 niveaux de gris. Dans le cadre précis de l'application, la résolution des images est égale à Ré = 16400 pixels/m, en pixels par unité de vraie longueur de l'assemblage 1.

De préférence, les images sont stockées dans un module de stockage des images 14, par exemple faisant partie d'un ordinateur 16 auquel l'appareil photographique 12 est relié. Avantageusement, l'appareil photographique 12 peut être télécommandé au moyen d'une liaison informatique, par exemple de type USB, avec l'ordinateur 16 permettant le stockage des images: un logiciel 18 spécifique à l'appareil de prise de vue 12 peut être implémenté pour réaliser toutes les fonctions de télécommande et de rapatriement des images.

Le dispositif 10 comprend par ailleurs un système d'éclairage 20 permettant d'éclairer la zone gravée 5. Selon l'invention, le système d'éclairage comprend de préférence quatre projecteurs 20a, 20b, 20c, 20d, qui assurent un éclairement homogène de la surface 5 qui supporte l'information, et dont chacun a un éclairement d'intensité identique.

Les projecteurs 20 peuvent être allumés et éteints de façon indépendante l'un de l'autre. De préférence, ils sont télécommandés, par exemple par un séquenceur 22 implémenté dans l'ordinateur 16. En particulier, il est avantageux que le même module de commande 18 permette d'allumer ou d'éteindre les projecteurs 20 pour une durée déterminée, et d'enregistrer l'image réfléchie de façon simultanée, bien qu'il soit naturellement possible d'utiliser des unités indépendantes.

Le choix des projecteurs 20 prend en considération les différents paramètres d'utilisation. En particulier, l'intensité du contraste inter image est proportionnelle à celle de l'éclairement produit par les projecteurs 20, mais dégradé par l'éclairement de la surface gravée 5 dû à l'éclairage ambiant, qu'il n'est pas toujours possible de supprimer pour des raisons de sécurité (présence d'opérateurs humains).

Selon le mode particulier de réalisation de l'invention, le rapport entre intensités des éclairements dus aux projecteurs 20 et dû à l'éclairage ambiant est ainsi supérieur ou égal à 10.

Par ailleurs, comme l'éclairage par les projecteurs 20 d'autres éléments 2, 3, 4,... de l'environnement que la surface 5 qui supporte l'information, entraîne, par le jeu des réflexions sur ces éléments, une augmentation de l'éclairage ambiant, les projecteurs 20 ont de préférence une forte directivité. Par exemple, ils permettent d'obtenir un rapport de 100 entre l'éclairement direct et l'éclairement dû aux diffusions et réflexions sur l'environnement.

De plus, les caractéristiques de l'appareil de prise de vue 12 et du dispositif d'éclairage 20 sont choisies de manière à permettre l'acquisition d'images fidèles et précises compte tenu de la variabilité attendue des propriétés optiques des surfaces. En effet, il existe un contraste intra image qui, au sens photographique habituel, correspond à l'existence d'une différence de luminance entre deux éléments de surface adjacents, due aux différences d'absorption et de réflexion de la lumière par les surfaces. Ces dernières peuvent avoir pour origine des salissures de causes variées: oxydation, dépôts, abrasions, érosions, coups et rayures, ainsi que des marquages qui peuvent avoir été réalisés par divers moyens, comme l'encre, l'électroérosion, l'oxydation,.... Par exemple, l'éclairage est choisi pour que, dans les conditions géométriques de l'invention, l'éclairement induit soit de 10000 lux, ce qui permet d'exploiter toute la plage de mesure du capteur de l'imageur 12 pour une surface dont les propriétés optiques sont les plus défavorables (pour le mode de réalisation, pour des incidences d'éclairage et de prise de vues respectivement égales à 60 et 0 , le coefficient de réflexion est de 0,1).

Dans le cadre préféré, la prise de vue est effectuée sur un assemblage de combustible nucléaire 1. Au vu des dimensions et contraintes, le dispositif selon l'invention comprend alors, tel que schématisé en figure 3, une structure de maintien 24 assurant le positionnement de l'appareil de prise de vue 12 et des projecteurs 20 selon une configuration spécifique, dans laquelle les axes optiques des quatre projecteurs 20 et de l'appareil de prise de vue 12 sont concourants en un point centré sur l'information 5 qui est gravée sur le support 4.

La structure 24 comprend ainsi un support 26 de l'appareil de prise de vue 12 positionné face au support gravé 5 de façon à ce que l'axe optique de l'appareil de prise de vue 12 soit normal (incidence nulle) à la surface 4de ce support et centré sur l'information 6 qui y est gravée. La structure 24 comporte par ailleurs un support 28 pour chaque projecteur 20, de préférence tel que chaque projecteur 20 soit dans un même plan parallèle à la surface 4 de l'information gravée 6, afin d'optimiser les conditions d'éclairement. De préférence, l'incidence a de chacun des axes optiques des projecteurs 20 est de 60 ( 5 %) avec la normale au support gravé 4, c'est-à-dire avec l'axe optique de l'appareil de prise de vue 12; avantageusement, les projecteurs 20 forment deux paires de projecteurs opposés 20a, 20c et 20b, 20d, c'est-à-dire telles que l'appareil de prise de vue 12 soit situé sur une médiatrice de chacune des paires de projecteurs.

Dans ce cas où les éclairages 20 se trouvent à un angle a d'incidence de 60 , la gravure 6 étant verticale, les ombres 7, schématisées en figure 1C, portées sur les images en fonction de l'orientation des traits de la gravure sont de dimension d comprise entre drain = 6,1.10-4 m (trait orienté à 45 , par exemple barre d'un X pour un éclairage horizontal ) et dmax = 8,7.10-4 m (trait perpendiculaire à l'éclairage).

La distance entre la structure 24 et la jonction des axes optiques, c'està-dire le support 4 qui porte l'information, est par exemple de 2 mètres afin de limiter le niveau d'irradiation reçu en provenance de l'assemblage. Le module de prise de vue 12, les projecteurs 20, leurs soutiens 24, 26, 28, ainsi que les câblages menant à l'ordinateur 16 au moins sont de préférence étanches et conformes aux spécifications imposées pour une utilisation en centrale nucléaire.

Dans un mode de réalisation préféré, l'identification est effectuée lors du chargement des assemblages, de façon continue. Dans cette étape, l'assemblage 1, d'un poids de 2 à 3 tonnes, est animé d'un mouvement vertical descendant (illustré par la flèche sur la figure 3) dans la piscine, de l'ordre de 0,01 m/s, piloté par un automate de chargement 8. Le système comprend alors des moyens permettant d'enclencher le processus de prise d'images lorsque la présence d'un assemblage 1 est détectée face au dispositif 10. La commande de déclenchement peut être issue d'un détecteur 30 associé au dispositif de prise de vue 10, ou provenir de l'automate de chargement 8 qui peut comprendre un détecteur 8' ; le détecteur 8', 30 est alors positionné sur le parcours normal de l'assemblage de combustible 1 lors de son chargement dans le réacteur, qui n'est ni modifié ni ralenti. Il peut également y avoir déclenchement manuel 30'.

Lorsque l'assemblage 1 est correctement positionné, le module de commande 18 permet de démarrer une séquence d'opérations destinée à acquérir quatre images du même assemblage 1 mais éclairées selon les quatre directions différentes correspondant aux quatre projecteurs 20. Les prises de vue au moyen de l'appareil photographique 12 permettent d'acquérir en une seule opération les informations de toute la surface 5 de l'assemblage 1 sur laquelle est gravé son numéro identifiant 6: voir figure 4.

De préférence, la séquence comprend de façon préliminaire l'acquisition d'une image de référence Io correspondant à la région gravée 5 éclairée simultanément par les quatre projecteurs 20, afin de régler des paramètres d'exposition (temps de pose Tp, ouverture du diaphragme Od) adaptés à l'assemblage 1, tel qu'il apparaîtra clairement plus loin. Cette image de référence Io permet en effet d'évaluer les propriétés optiques de l'objet 5 et d'adapter les paramètres des quatre prises de vue suivantes à la dynamique de mesure du dispositif imageur 12. Cet avantage, absent des dispositifs antérieurs, permet une amélioration des performances pour les objets absorbant trop ou trop peu la lumière. Les paramètres de prise de vue de cette image de référence Io peuvent être déterminés lors d'une étape d'étalonnage préalable, tel qu'expliqué plus loin.

Le procédé d'acquisition des images est alors le suivant: -allumage des quatre projecteurs 20, acquisition de l'image de référence Io, extinction des projecteurs 20; - calcul de paramètres Tp, Od inhérents à l'assemblage 1 et réglage des paramètres d'exposition des quatre images suivantes, par exemple par une unité de calcul 32 associée aux moyens de stockage des images 14; - allumage d'un premier projecteur 20a, acquisition et enregistrement de la première image brute Ibrutl dans un module de stockage, par exemple le même 14 que pour l'image de référence Io, extinction du projecteur 20a; - allumage d'un deuxième projecteur 20b, acquisition et enregistrement de la deuxième image brute Ibrut2, extinction du projecteur 20b; - allumage du troisième projecteur 20c, acquisition et enregistrement de la troisième image 25 brute Ibrut3, extinction du projecteur 20c; - allumage du quatrième projecteur 20d, acquisition et enregistrement de la quatrième image brute Ibrut4, extinction du projecteur 20d.

L'enchaînement des opérations de la séquence des acquisitions de l'image de référence Io et des quatre images brutes Ibrut est rapide et régulier; 10 15 20 en particulier, il dure de l'ordre de 0,25 s (l'acquisition en tant que telle pouvant ne prendre que 0,045 s, avec un traitement Tenr de 0,025 s). Il dépend, tel qu'expliqué plus loin, principalement des paramètres du système d'acquisition 12, 14.

Les quatre images brutes Ibrut stockées dans les moyens de stockage 14, de préférence par enregistrement numérique, peuvent alors être traitées afin d'obtenir une image représentative Irep de la gravure 5.

Si, comme dans le mode de réalisation préféré, la région 5 possédant l'information en relief est animée d'un mouvement par rapport au système de prise de vue 12, 20, le dispositif comprend des moyens permettant de recaler les images, afin de prendre en compte les déplacements. Ces moyens peuvent avantageusement être associés au module de traitement 32, et les paramètres de recalage des images sont déterminés selon un procédé décrit plus bas.

L'obtention d'une image représentative Irep est obtenue par une succession d'étapes. Tout d'abord, un traitement différentiel inter images est effectué sur les paires d'images recalées I'brut prises avec des éclairages si possible de directions opposées afin de révéler le contraste inter images et d'atténuer le contraste intra image issu de la différence de luminance entre deux éléments de surface adjacents. Cette opération, réalisée en valeur absolue, fournit une nouvelle image, ou signal différentiel Diff , qui accentue le contraste inter image, lui- même lié au relief du support 5: tel qu'expliqué plus haut, le contraste inter images n'existe que pour les éléments de surface inclinés ou situés au voisinage d'éléments de surface fortement inclinés, donc non éclairés selon une des directions car dans l'ombre. Le contraste inter images est proportionnel à l'intensité des éclairages 20 du dispositif 10, qui sont donc dimensionnés en fonction de l'éventuel éclairage ambiant et du temps de pose maximum TpMax pour obtenir une image nette, ou quasi-nette, malgré le déplacement de l'assemblage 1.

Suite à ce traitement différentiel, les deux signaux Diff obtenus sont transformés en modèles binaires Mod : la binarisation est effectuée au moyen d'un seuil S, qui est déterminé de façon optimale selon un procédé précisé plus bas. Les pixels des signaux différentiels Diff sont ainsi classés en deux catégories, l'une correspondant à des éléments de surface gravés et l'autre correspondant à des éléments de surface non gravés. Ces deux modèles Mod permettent de montrer de façon claire un profil des reliefs.

Le dispositif selon l'invention effectue ensuite une opération de somme logique entre les deux modèles binaires Mod, afin de compléter la classe des pixels correspondant à des éléments de surface gravés en y intégrant ceux issus de chacun des modèles. Le résultat est une nouvelle image Irep sur laquelle apparaissent tous les éléments de surface gravés, qui est représentative de l'information gravée et simple à traiter, par exemple avec un procédé de reconnaissance optique de caractères et/ou une comparaison avec un dessin attendu.

Il est envisageable également de n'utiliser que trois éclairages (trois projecteurs 20), dont les angles d'incidence sont alors répartis régulièrement autour de l'axe optique de l'appareil de prise de vue, c'est-à-dire notamment égaux à 120 , et de travailler sur les trois signaux différentiels possibles Diffl/2r Diff2/3r Diff1/3 (c'est-à-dire que chaque image sert deux fois). Les étapes de binarisation et somme logique restent identiques.

De préférence, l'obtention de l'image représentative Irep décrite cidessus est précédée d'une opération de calibration et d'étalonnage, qui permet par exemple de prérégler les paramètres d'exposition de l'image de référence Io pour une gamme attendue de coefficients de réflexion des supports 4 afin de pouvoir effectuer les calculs et réglages des paramètres d'exposition des images brutes Ibrut suivantes. Par ailleurs, lors de cette étape d'étalonnage, les différentes variables inhérentes à un procédé de chargement d'un ensemble d'assemblages 1 peuvent être réintroduites dans l'ordinateur 16 afin de réactualiser les données dans les différents modules logiciels concernés par le traitement.

De fait, il est préférable que l'ordinateur 16 soit équipé d'une carte électronique de type USB spécifiquement dédiée au pilotage de l'appareil photo numérique 12, d'une carte d'entrées et de sorties logiques de type PCIO16 (Arcom Control Systems) dédiée à la réception des commandes de déclenchement de la séquence en provenance de la commande manuelle 30' et de l'automate de chargement 8, ainsi qu'à l'envoi des commandes 22 de mise en service des projecteurs 20. Ces deux cartes sont associées au logiciel de commande 18.

Le module 32 de traitement des images et de reconstruction d'une image fidèle Irep des caractères gravés 6 permet d'éliminer le contraste intra image et de faire apparaître le contraste inter images; il peut s'agir d'un logiciel usuel de traitement d'images, ou d'une partie d'un logiciel de vision industrielle. L'image obtenue Irep est alors exploitable par les méthodes de reconnaissance optique ou par un opérateur humain, qui peut visualiser l'image par le moniteur vidéo 34 de l'ordinateur 16.

Par ailleurs, si la reconnaissance optique est envisagée, il est préférable que le même ordinateur 16 soit implémenté d'un logiciel 36 de reconnaissance spécifique au domaine de la vision industrielle, comprenant les diverses fonctions habituelles qui seront décrites plus loin. Ce module 36, éventuellement associé au module de traitement des images 32, ou en faisant partie intégrante, réalise, sur l'image représentative Irep des caractères gravés précédemment obtenue par le traitement des images, des opérations dont le résultat est une chaîne de caractères.

Ce résultat peut également être transmis au moniteur 34, ou il peut être transmis à un module 38 d'identification de l'assemblage de combustible nucléaire et de diagnostic d'erreur de chargement des assemblages, qui est connecté de façon fonctionnelle à l'automate de chargement. En particulier, une carte électronique de type liaison série Controls & Automation 300000409 peut être spécifiquement dédiée aux échanges avec l'automate de chargement 8 des données sur la liste des assemblages à charger et l'assemblage 1 en cours de chargement.

Le procédé selon l'invention va maintenant 5 être décrit en détail pour un mode de réalisation préféré, avec quatre éclairages.

Première phase: calibration - étalonnage De préférence, pour une application telle que décrite dans la vérification d'un chargement d'un réacteur nucléaire, qui doit être la plus complète et sûre possible, les huit étapes ci-dessous, qui représentent l'ensemble des calibrations habituellement mesurées, sont effectuées préalablement à chaque chargement. Pour d'autres applications, certaines étapes peuvent être omises (par exemple le calcul des paramètres de recalage pour une identification immobile ) ou effectuées une fois pour toutes (par exemple la détermination des temps de pose si le procédé est quasicontinu), voire sont superflues (par exemple la détermination de la zone d'intérêt s'il n'est pas prévu de reconnaissance de caractères).

Etape 1.1: détermination des paramètres de la séquence d'acquisition La détermination des paramètres de la séquence d'acquisition des quatre images permettant l'obtention de l'image représentative dépend du temps de pose maximum TpMax ainsi que du temps d'enchaînement minimum des prises de vue Tem. En effet, étant donné que l'assemblage 1 est animé d'une vitesse de déplacement V, un flou est induit sur les images, représenté par les diagrammes d'intensité de gris sur les figures 5A et 5B; il est important que le signal ne soit pas affaibli de façon excessive.

Dans le cas de caractères gravés et du mode de révélation d'image décrits plus haut, on définit par unité de signal le détail élémentaire de relief mis en évidence par les traitements (voir figures 1C, 5B). Il est souhaitable de conserver une largeur d' minimale non altérée, qui correspond habituellement à un pourcentage P de l'ombre théorique 7 de largeur d obtenue par l'éclairage.

(100 P)Éd On a ainsi pMax, avec V vitesse de déplacement de l'assemblage 1.

En particulier, si une largeur minimale de d'min = 4,6.10-4 m est souhaitée, ce qui correspond à P = 75 % de la valeur minimale drain, comme V = 0,01 m/s, on obtient un temps de pose maximal TpMaX = 0,015 s.

Le temps minimum d'enchaînement des prises de vue Tem est composé du TpMaX plus le temps Tenr nécessaire à l'enregistrement de l'image dans les moyens de stockage 14, qui est une caractéristique technique liée aux différents composants du système 10, et principalement de la lecture électronique du capteur de l'appareil photographique 12; dans le cadre présent, il peut être considéré comme de l'ordre de 0,03 s. On a ainsi Tem = 0,045 s.

Ces deux données, TpMaX et Tem, sont entrées dans le module de contrôle 18. 100ÉV

Etape 1.2: détermination des paramètres de prise de vue de l'image de référence Une succession d'étapes permet de déterminer l'ouverture de diaphragme Od et le temps de pose Tp qui seront utilisés pour la prise de vue de l'image de référence Io de chaque assemblage. Deux étalons sont utilisés; ils consistent en deux supports gravés présentant une réflectance qui correspond, respectivement, au cas minimal du lot d'assemblages (très sombre), et au cas maximal (très lumineux) . -réglage de l'ouverture du diaphragme de l'appareil photographique 12 à la valeur Odo fournie par le fabricant pour donner la meilleure qualité optique pour l'objectif employé ; mise en service simultanée des quatre projecteurs 20; mise en place du support le plus sombre; réglage de l'appareil photographique 12 sur son temps de pose minimum Tpmin pour déclencher 20 l'acquisition d'une image; - détermination, par exemple au moyen de la fonction statistique du logiciel de vision industrielle, de la valeur LUso max du ou des pixels de luminosité maximum de l'image obtenue; calcul du temps de pose correspondant - vérification que le temps de pose obtenu est inférieur au quart du temps de pose maximal (Tpso < TpMax/4) . les images brutes sont obtenues avec 30 un seul éclairage et non quatre. Si ce n'est pas le Tpso =T pmin LU max cas, les étapes précédentes sont reprises avec une valeur d'ouverture de diaphragme Od juste supérieure; éventuellement, réglage de l'appareil photographique 12 à la valeur de temps de pose juste inférieure ou égale à Tpso et déclenchement de l'acquisition d'une image; détermination, au moyen de la fonction statistique du logiciel de vision industrielle, de la valeur LUso du ou des pixels de luminosité maximum de l'image précédente, et vérification qu'elle est inférieure ou égale à 255; mise en place du support le plus lumineux; - réglage de l'appareil photographique sur son temps de pose minimum Tpmin, puis déclenchement de l'acquisition d'une image; détermination, au moyen de la fonction statistique du logiciel de vision industrielle, de la valeur LULUmax du ou des pixels de luminosité maximum de l'image précédente; calcul du temps de pose correspondant TpLU Tpmin L ULUmax - réglage de l'appareil photographique 12 à la valeur de son temps de pose Tpo juste inférieure ou égale à TpLU, déclenchement de l'acquisition d'une image, et, au moyen de la fonction statistique du logiciel de vision industrielle, détermination de la nouvelle valeur LULU du ou des pixels de luminosité maximum de l'image précédente et vérification qu'elle est inférieure ou égale à 255.

Ce sont cette ouverture de diaphragme Od et ce dernier temps de pose Tpo qui seront utilisés pour la première prise de vue Io de chaque assemblage de combustible 1; ces valeurs sont entrées dans l'ordinateur 16, par exemple saisies par l'opérateur.

Ces actions ont pour but de faire correspondre toute la dynamique du capteur de l'imageur 12 à la plage des luminances attendues des supports gravés.

Etape 1.3: détermination des paramètres de recalage des images Au moment et à l'endroit où il est détecté, habituellement choisis à la fin de sa descente en position verticale sur une machine destinée à le basculer en position horizontale, l'assemblage 1 est animé d'un mouvement nécessaire à son chargement dans le réacteur. Ce mouvement conduit à des images différentes du même assemblage 1 selon l'instant de la prise de vue; des transformations sont prévues pour les rendre géométriquement identiques.

La détermination des paramètres de ces transformations des images peut par exemple être effectuée tel que décrit dans le chapitre 14 de Computer graphics handbook geometry and mathematics , Mortenson Publisher, New York NY, Industrial Press, 1990 (ISBN 0831110023).

Dans le présent mode de réalisation, le mouvement est composé d'une seule translation verticale descendante de vitesse constante V. Compte tenu d'une résolution des images Ré, en pixels par unité de vraie longueur de l'assemblage 1, la transformation géométrique TR à appliquer pour deux images successives est: TR = V.Tem.Ré, avec TR en pixels.

Dans le cas présent, V = 0,01 m/s, Tem = 0,045 s, Ré = 16400 pxl/m et TR = 7,38 pixels.

En prenant arbitrairement la première image brute Ibrutl comme référence, il conviendra donc d'opérer une translation vers le haut des deuxième, troisième et quatrième images brutes, respectivement des valeurs TR, 2.TR et 3.TR.

Etape 1.4: détermination de la valeur du seuil de binarisation Après le traitement différentiel décrit plus haut des paires d'images brutes, les pixels présents dans les zones sans relief présentent en moyenne des luminosités moindres que ceux présents dans les zones avec relief. Cette différence est accentuée par traduction en signaux binaires au moyen d'un seuil S selon que leur luminosité est inférieure ou supérieure à s, les pixels sont classés dans la catégorie des pixels correspondant à des éléments de surface gravés ou non. Ce classement est susceptible d'attribuer à tort aux pixels une mauvaise catégorie: la détermination de la valeur du seuil de binarisation S est effectuée de manière à minimiser le taux d'erreur, par exemple expérimentalement en utilisant un cas pénalisant.

Ce cas pénalisant est réalisé en utilisant un support 40 qui présente le plus fort contraste intra image, ou une mire le reproduisant: tel qu'illustré en figure 6, il s'agit d'un support doté de régions très absorbantes et d'autres très réfléchissantes, tant dans les zones sans relief que dans celles avec relief.

Pour ce support 40, une image de référence Io et quatre images brutes Ibrut 1-4 sont prises, un traitement différentiel est effectué, afin d'obtenir ainsi les deux signaux Diff1/3_2/4 issus du traitement différentiel des paires d'images prises avec des éclairages de directions opposées. Sur ces signaux, les opérations suivantes sont réalisées (voir illustration en figure 7) . - calcul des histogrammes de fréquence, en fonction de leurs niveaux de luminosité LU, des pixels présents dans les zones de relief Fr(i), et dans les zones sans relief Fp(i), ceci dans les deux signaux Diff issus du traitement différentiel; - calcul pour les 256 valeurs de S, par exemple grâce au logiciel de vision industrielle, des cumuls Cr(s)=EFr(i) et Cp(s)= Fp(i), qui correspondent i=o =S + 1 respectivement au pourcentage des pixels présents dans les zones de relief des deux signaux différentiels et sont classés à tort avec un seuil S comme correspondant à des zones sans relief, et au pourcentage des pixels présents dans les zones sans relief des deux signaux différentiels et sont classés à tort avec un seuil S comme correspondant à des zones de relief; - calcul pour les 256 valeurs de S du taux de pixels mal classés TW(s)= Cr(s)+Cp(s) - détermination de la valeur minimum de TW(s) et la valeur S correspondante.

Il est à noter que la valeur TW (S) , qui est entrée dans l'ordinateur 16, est un taux de pixels mal classés majorant pour l'ensemble des assemblages car il est déterminé sur un cas pénalisant.

Etape 1.5: détermination de la zone d'intérêt La détermination de la zone d'intérêt 5', qui correspond plus ou moins à l'image de la surface 5, est réalisée expérimentalement en utilisant encore un cas pénalisant, ici constitué d'un support qui présente la plus grande extension de l'information en relief, en l'occurrence le plus long numéro 6 d'assemblage, à savoir le numéro WWWWWW.

Les coordonnées des pixels dans l'image I sont données à partir du coin supérieur gauche, avec l'axe des x horizontal et l'axe des y vertical; l'illustration est schématisée en figure lB. Les paramètres de la zone d'intérêt 5' sont les coordonnées Zx et Zy de son coin supérieur gauche ainsi que ses extensions Wx et Wy selon respectivement les axes des x et des y.

Pour ce support, toutes les opérations d'obtention des images, puis de recalage, de traitement différentiel, de binarisation et de sommation sont réalisées, afin d'obtenir une image représentative Irep (de type binaire). Puis, par exemple au moyen de la fonction position du curseur XY du logiciel de vision industrielle, la coordonnée GX sur l'axe horizontal de l'image du pixel du numéro WWWWWW le plus à gauche, et la coordonnée DX sur l'axe horizontal de l'image du pixel du numéro WWWWWW le plus à droite, la coordonnée Hy sur l'axe vertical de l'image du pixel du numéro WWWWWW le plus haut, et la coordonnée By sur l'axe vertical de l'image du pixel du numéro WWWWWW le plus bas sont déterminées.

Les paramètres de la zone d'intérêt 5' sont alors calculés, au moyen de formules qui, de préférence, intègrent des marges ayant pour but de tolérer d'éventuelles fluctuations de la position et de la taille du numéro de l'assemblage. Dans le présent mode de réalisation, compte tenu de la connaissance de ces fluctuations, les marges sont égales à une demi hauteur de caractère et une demi largeur du caractère W, soit respectivement 12 mm et 11 mm.

Les paramètres de la zone d'intérêt sont entrés dans l'ordinateur, après calculs donnés par: Zx= (D2 6 X) Zy=Hy-(By2Hy), Wx = (6 + 1) . (DX -GX), Wy = (1 + 1) . (By - Hy) . Etape 1.6: détermination des paramètres de segmentation des caractères Diverses techniques de segmentation de caractères existent, par exemple implémentées dans des logiciels utilisant l'algorithme de base proposé dans: Jahne B: Practical Handbook on Image Processing for Scientific Applications , CRC Press, 1997 (4) (ISBN 0849389062).

Les paramètres à entrer dans les logiciels de reconnaissance concernent alors: - la nature du contraste, information de type binaire égale à 0 pour l'information caractères blancs sur fond noir ou 1 pour l'information caractères noirs sur fond blanc , - les hauteurs minimum Hmin et maximum Hmax, les largeurs minimum Lmin et maximum Lmax des caractères en pixels.

Les dimensions des caractères dans le cadre du présent mode de réalisation sont: hauteur des caractères h = 23 mm, largeur du caractère le plus étroit lmin = 7 mm, largeur du caractère le plus large lmax = 22 mm; la résolution est Ré = 16400 pixels/m, les images de référence des caractères étant blanches sur fond noir (soit une nature de contraste égale à 0). Une marge m est généralement utilisée pour tolérer d'éventuelles fluctuations de la taille des caractères des assemblages à segmenter. Les paramètres sont alors 100 m _ 100 m 100+m Hmin 100 Lmin Lmin Re 100 Hmax h' Ré' 100, Lmax Lmax.Ré. 100 Dans le présent mode de réalisation, compte tenu de la connaissance des fluctuations, la marge est m = 10 %, ce qui donne les valeurs: Hmin = 340 pixels, Lmin = 103 pixels, Hmax = 415 pixels, Lmax = 397 pixels.

Pour vérifier, l'opérateur peut procéder ensuite à la segmentation de caractères présents sur un support étalon qui comprend le caractère le plus large W et le plus étroit 1 , ainsi que quatre caractères hors format, c'est-à-dire excédant les valeurs des paramètres précédemment définis Hmin, Lmin, Hmax, Lmax (respectivement trop large, pas assez large, trop haut et pas assez haut) . toutes les opérations menant à l'image représentative Irep sont effectuées sur la zone d'intérêt obtenue, l'opérateur réalise l'opération de segmentation, et vérifie que les deux 100+m caractères étalons ont bien été segmentés et que les quatre caractères hors format ne le sont pas.

Si des caractères hors format ne sont pas rejetés par l'opération de segmentation, l'opérateur ajuste alors légèrement les paramètres correspondants jusqu'au rejet de tous les caractères hors format.

Etape 1.7: apprentissage de caractères pour la reconnaissance optique de caractères La reconnaissance automatique est effectuée à partir d'une méthode classique pour l'homme du métier, implémentée dans des logiciels de vision industrielle, et s'appuyant sur la technique de base décrite dans: Patrick SP Wang, H Bunke, Handbook on Optical Character Recognition and Document Image Analysis , World Scientific Publishing (ISBN 981022270X).

Dans le présent mode de réalisation, la reconnaissance nécessite un apprentissage explicite de l'ensemble des caractères possibles, à savoir A, C, D, E, F, G, H, J, K, L, M, N, P, R, T, V, W, X, Z, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 9 (les caractères B, I, 0, Q, S, U, Y, 7 et 8 sont fréquemment des sources de confusion).

Cet apprentissage est réalisé au moyen d'un ensemble de supports, comprenant l'ensemble des caractères possibles et représentant des étalons d'apprentissage fidèles: absence de salissures ou de rayures, surface réfléchissante. Toutes les opérations d'obtention d'images représentatives, identification de la zone d'intérêt et segmentation sont réalisées. Pour chaque caractère segmenté obtenu, l'opérateur lit visuellement le caractère et l'implémente au moyen de la fonction apprentissage de la ROC du logiciel 36 de vision industrielle dans la base d'apprentissage.

Etape 1.8: implémentation de la liste des assemblages de combustible du chargement Dans le présent mode de réalisation, la liste des assemblages destinés au chargement du réacteur, ainsi que leur ordre qui correspond au plan de chargement, peuvent être saisis par l'opérateur dans un fichier informatique 38 au moyen d'un logiciel de traitement de texte, ou peuvent être transmis par l'automate de chargement 8 sur une requête de l'opérateur.

Deuxième phase: révélation - identification des caractères A la suite decette première phase de calibration, une deuxième phase concerne la révélation d'une image fidèle des caractères gravés constituant l'identifiant de l'assemblage, suivie de leur reconnaissance; elle est effectuée pour chaque assemblage du chargement. Lancée en début de chargement pour le premier assemblage par l'opérateur via l'ordinateur, cette phase est incrémentée par l'ordinateur d'une position à chaque cycle. Les étapes d'identification des assemblages consistent en: Etape 2. 1: détection de la présence d'un assemblage dans la position de prise de vue Cette information, de type binaire provient sous forme logique électrique soit de l'automate de chargement 8, soit de la commande manuelle 30', soit du détecteur 30 associé au dispositif 10 selon l'invention. Par exemple, une carte d'entrées logiques dans l'ordinateur 16 permet alors de procéder au changement de l'état absence à l'état présence , afin de déclencher l'étape suivante de prises de vue.

Etape 2.2: prise de vue de l'image de référence Les opérations suivantes se succèdent: - paramétrage de l'appareil photo 12 avec les valeurs d'ouverture de diaphragme Od et de temps de pose Tpo déterminées à l'étape d'étalonnage 1.2; - mise en service des quatre projecteurs 20; déclenchement de la prise de vue; enregistrement de l'image Io dans les moyens de stockage 14; - transfert de l'image Io dans une zone mémoire du module de traitement des images 32.

Etape 2.3: calcul des paramètres des prises de vue des images brutes Tel que vu plus haut, il s'agit ici de déterminer, et transmettre à l'appareil de prise de vue 12, les temps de pose et ouverture de diaphragme optimaux pour la prise d'image en fonction de la nature particulière de la surface 4 de l'assemblage concerné : - détermination de la valeur maximum LUmax des niveaux de gris des pixels de la zone d'intérêt 5' de l'image de référence (la zone d'intérêt est celle définie à l'étape d'étalonnage 1.5). Cette détermination peut être réalisée au moyen de la fonction statistique du logiciel de vision industrielle; 15 - calcul du temps de pose des images brutes TpoÉ256.4 Tp avec Tpo tel que défini au 1.2. LU.

Etape 2.4: enregistrement des quatre images brutes De préférence, la succession des quatre images est effectuée avec un délai de temporisation Tempo destiné à respecter le temps minimum d'enchaînement des prises de vue Tem, qui peut être déterminé directement par l'ordinateur en fonction du temps d'enregistrement Tenr, et du temps de pose Tp calculé à l'étape précédente: Tempo = Tem - Tenr - Tp Tel que décrit plus haut, pour chacun des projecteurs 20a, 20b, 20c, 20d, les séquences suivantes sont successivement réalisées: mise en service du projecteur, prise de vue, mise hors service du projecteur, enregistrement de l'image Ibrut et transfert de l'image dans une zone mémoire du module de traitement des images 32, temporisation.

Etape 2.5: recalage des images Cette étape permet de rendre identiques géométriquement les quatre images brutes précédemment obtenues malgré le déplacement de l'assemblage durant leur acquisition.

Dans le mode de réalisation particulier, la première image brute Ibrutl est prise pour référence et ne subit aucun traitement; les trois autres images sont recalées selon les paramètres définis à l'étape d'étalonnage 1.3, à savoir des translations respectivement égales à 7,38, 14,76 et 24, 14 pixels vers le haut. Le recalage des images peut être réalisé au moyen de la fonction transformation géométrique du logiciel de vision industrielle.

Etape 2.6: traitement différentiel Les quatre images brutes recalées I'brut sont associées par paires. De préférence, chaque paire est issue de deux projecteurs opposés 20a, 20c par rapport à l'appareil de prise de vue 12, c'est-à-dire que la première paire regroupe les première et troisième images brutes, et la seconde paire regroupe les deuxième et quatrième images brutes.

Pour chaque paire d'images, un signal différentiel Diff est calculé, qui représente une nouvelle image et dont la valeur des pixels est déterminée comme suit: pxl1 3(x,y)= pxl1(x,y)-pxl3(x,y) , pxl2 4(x,y) = pxl2(x,y)pxl4(x,y) , avec pxli (x, y) valeur du niveau de gris du pixel de coordonnées (x, y) de l'image brute recalée I' brut et pxl / (x, y) valeur du niveau de gris du pixel de coordonnées (x, y) du signal Diff / de la paire i issue des images i et j.

Ce calcul des nouvelles images différentielles 1/3 et 2/4 peut être réalisé au moyen de la fonction arithmétique et logique du logiciel de vision industrielle.

Etape 2.7: binarisation Pour les deux signaux 1/3 et 2/4, la valeur du niveau de gris de chacun des pixels est comparée avec le seuil S déterminé lors de l'étape d'étalonnage 1.4, de préférence automatiquement. Deux modèles binaires sont ainsi obtenus, correspondant à deux images logiques dont chaque pixel pxlmod ih(x, y) se voit 2887664 42 attribuer une valeur booléenne 0 ou 1 indiquant son classement comme correspondant à une zone de relief ou non.

- si pxlih(x, y) S, alors pxlmod i/i (x, y) = 0 - si pxli/j(x, y) > S, alors pxlmod ih(x, y) = 1 avec S seuil optimum de binarisation déterminé lors de l'étape d'étalonnage 1.4, et pxl / (x, y) valeur booléenne du pixel de coordonnées (x, y) du signal différentiel i Diffih issu de la paire d'images i,j.

Ce calcul peut être réalisé au moyen de la fonction seuillage du logiciel de vision industrielle.

Etape 2.8: somme logique Enfin, une image représentative Irep est calculée, et affichée par le moniteur 34 de l'ordinateur, par la somme logique des modèles binaires précédents: pxlrep(x,y)=pxlmodl/3(x,y) Upxlmod2/4(x,y) Ce calcul peut également être réalisé au moyen de la fonction arithmétique et logique du logiciel de vision industrielle.

Etape 2.9: extraction de la zone d'intérêt Une image finale limitée à la zone d'intérêt ZIfin est extraite de l'image représentative, grâce aux paramètres déterminés à l'étape d'étalonnage 1.5, par exemple au moyen de la fonction gestion des zones d'intérêt du logiciel de vision industrielle. Les traitements décrits dans les étapes suivantes ne portent que sur cette image ZIfin.

Etape 2.10: segmentation des caractères La segmentation des caractères présents de l'image Zlfin comprend les groupes de pixels blancs contigus qui entrent dans le gabarit tel que défini par les paramètres de segmentation des caractères déterminés lors de l'étape d'étalonnage 1.6, par exemple au moyen de la fonction segmentation du logiciel de vision industrielle.

Etape 2.11: reconnaissance optique des caractères L'ordinateur 16 réalise la reconnaissance optique des caractères précédemment segmentés, permettant l'obtention d'une chaîne de six caractères, par exemple au moyen de la fonction ROC du logiciel de vision industrielle 36.

Troisième phase: diagnostic de chargement Il est possible d'intégrer au procédé d'identification une troisième phase concernant le diagnostic du chargement du réacteur. Ce diagnostic est effectué pour chaque assemblage lors d'un chargement complet de réacteur.

Etape 3.1: identification des assemblages L'assemblage est identifié, par comparaison de la chaîne de caractères précédemment obtenue lors de la reconnaissance (étape 2.11) avec chacun des identifiants de la liste des assemblages du chargement, qui a par exemple été implémentée dans le module correspondant 38 lors de l'étape d'étalonnage 1.8.

- Si aucun identifiant de la liste entrée ne correspond à la chaîne de caractères obtenue, un avertissement, visuel et/ou sonore, est généré à destination de l'opérateur, et/ou un message d'inhibition des opérations de chargement est transmis à l'automate de chargement 8. L'opérateur peut alors intervenir, pour vérifier et éventuellement corriger les opérations de chargement, pour annuler l'inhibition des opérations de chargement, pour saisir une chaîne de caractères en lieu et place de celle obtenue à l'étape 2.11, suivant le cas. L'ordinateur continue alors le traitement.

- Si un identifiant de la liste entrée correspond à la chaîne de caractères (qui peut être celle issue de l'étape 2.11 ou celle entrée par l'opérateur à l'étape précédente), il est comparé avec le rang correspondant du chargement.

Deux cas sont alors possibles: - il y a identité, auquel cas le chargement se poursuit; - l'identifiant de l'assemblage de la liste au rang correspondant du chargement est différent de la chaîne de caractères obtenue à l'étape 2.11, auquel cas un avertissement visuel et/ou sonore est généré à destination de l'opérateur, et un message d'inhibition des opérations de chargement est transmis à l'automate de chargement. L'opérateur peut alors intervenir pour vérifier et éventuellement corriger les opérations de chargement, annuler l'inhibition des opérations de chargement.

Etape 3.2: test de fin de chargement Tel que vu plus haut, à chaque détection de la présence d'un assemblage, l'ordinateur incrémente d'une position le rang de la liste d'assemblages à identifier. Deux cas sont alors possibles: - l'indicateur de fin de fichier de la liste n'est pas atteint, auquel cas l'ordinateur revient à l'étape 2.1; -l'indicateur de fin de fichier de la liste est atteint, auquel cas l'ordinateur le signale à l'opérateur et termine ses traitements.

Exemple

Le dispositif et le procédé décrits précédemment ont été testés dans une piscine simulant celle d'un bâtiment réacteur d'une centrale nucléaire. Des essais ont permis de valider les étapes du procédé, ainsi que l'ensemble des étapes.

Par exemple, la détermination du seuil de binarisation a été effectuée pour le cas le plus pénalisant (support de fort contraste intra image), dont la figure 8 illustre une photographie réalisée avec un éclairage ordinaire, qui ne privilégie aucune direction. A la suite d'un procédé d'identification tel que décrit dans la phase 2, le calcul des pourcentages Cp(s) et Cr(s) et le taux de pixels mal classés TW(s) ont donné la valeur S illustrée sur la figure 7, c'est-à-dire, pour ce cas pénalisant, une valeur de seuil optimum S = 37 (sur 256 niveaux de gris), pour un taux d'erreur de classement associé de 0,6 %.

De fait, la binarisation du signal résultant a, malgré un support fortement absorbant et présentant des contrastes parasites importants, permis une excellente détection des seules informations pertinentes (ici les caractères gravés).

A titre d'illustration, la figure 9A montre la photographie Ibrut d'un support prise sans direction privilégiée: le support présente de grandes variabilités de salissures et d'absorption de la lumière; le contraste intra image est élevé et se trouve même inversé pour certains caractères tels le B (clair sur fond sombre) et le T (sombre sur fond clair), certains caractères présentant par ailleurs très peu de contraste (V et E notamment).

A l'issue du traitement différentiel entre les première et troisième images brutes de ce support, le signal obtenu Diffl/3r représenté en figure 9B, illustre la forte atténuation du contraste intra image, une révélation du relief par le contraste inter image dû aux éclairages de directions opposées, tout en restant fidèle aux caractères gravés.

Lors de la binarisation de cette image, on obtient un modèle Modl/3 tel que représenté en figure 9C, dans lequel principalement les éléments horizontaux des caractères sont correctement mis en évidence.

De fait, l'étape finale de sommation permet alors d'obtenir une image représentative Irep (figure 9D) dans laquelle tous les éléments des caractères sont correctement et fidèlement mis en évidence.

L'image représentative Irep permet une identification aisée pour l'opérateur, ou pour une reconnaissance optique automatique. Il est possible par ailleurs de remplir manuellement ou automatiquement l'intérieur des caractères de pixels opposés à ceux de l'extérieur afin de faciliter la lecture.

Le dispositif de révélation d'images gravées sur un assemblage de combustible nucléaire selon le mode préféré de réalisation de l'invention présente ainsi les avantages suivants: Le dispositif de prise de vue 10 peut être entièrement immergé dans la piscine où se situent les assemblages de combustible.

É Il est possible d'acquérir des images d'assemblages 1 sans interférence avec le processus normal de leur chargement, en particulier au cours de leur descente.

É Il est possible d'accéder à des informations en relief quelles que soient leurs orientations par l'acquisition de quatre images successives selon quatre directions (ou trois).

É La marge d'erreur de reconnaissance est inférieure à 10-8 pour des caractères gravés éventuellement salis.

É Le dispositif permet de s'affranchir de l'éclairage ambiant parasite et du coefficient d'absorption des surfaces du support au moyen d'un éclairage d'intensité adaptée afin d'assurer un contraste inter image élevé.

É Différents types de salissure peuvent être traités.

É L'acquisition d'images de caractère de petite taille (20 millimètres) à une distance de l'ordre de 2 mètres permet d'éviter que les composants du dispositif 10 soient exposés à un rayonnement trop intense. La résolution reste compatible avec les dimensions des informations gravées: de l'ordre de 10 pixels pour l'information élémentaire qui correspond à la largeur des éléments de relief détectés.

É Le dispositif est capable d'acquérir rapidement des images de qualité sur des objets de plusieurs tonnes qui bougent (de l'ordre de 0, 01 m/s) grâce à : un déclenchement de la prise de vue lorsque la position du support est adéquate (détectée par des contacteurs ou autres), - le calcul d'un temps de pose adapté au mouvement résiduel du support et à la réflectance des surfaces pour éviter tout flou des images, - un recalage des images dans le cas d'un déplacement connu.

Claims (23)

REVENDICATIONS

1. Procédé révélant une image représentant une région avec relief (5) issue d'une surface (4) comprenant les étapes suivantes: - Eclairer séquentiellement la région avec relief (5) suivant quatre directions différentes obliques par rapport à la surface (4), et recueillir la lumière qui en provient selon une cinquième direction pour former quatre images brutes (Ibrut) dues aux éclairages, les quatre directions différentes composant deux paires de directions; - Réaliser un traitement différentiel de chaque paire d'images brutes (Ibrut i/Ibrut j) issues d'une paire de directions pour produire deux signaux (Diffih) représentant les ombres (7) portées par le relief (6) de la région avec relief (5) ; Produire des modèles binaires (Modi) pour chacun des deux signaux (Diffih) ; - Additionner les deux modèles binaires (Modi) pour former une image représentative (Irep) de la région avec relief (5).

2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel les deux directions de chaque paire de directions sont symétriques par rapport à la cinquième direction.

3. Procédé révélant une image représentant une région avec relief (5) issue d'une surface (4) comprenant les étapes suivantes: - Eclairer séquentiellement la région avec relief (5) suivant trois directions écartées l'une de l'autre de 120 et obliques par rapport à la surface (4) , et recueillir la lumière qui en provient selon une quatrième direction pour former trois images brutes (Ibrut) dues aux éclairages; - Réaliser un traitement différentiel de chaque paire parmi les images brutes (Ibrut i/Ibrut j) pour produire trois signaux (Diffi1j) représentant les ombres (7) portées par le relief (6) de la région avec relief (5) - Produire des modèles binaires (Modi) pour chacun des trois signaux (Diffih) ; Additionner les trois modèles binaires 15 (Modi) pour former une image représentative (Irep) de la région avec relief (5).

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 comprenant l'étape préalable consistant à éclairer la région avec relief (5) simultanément selon les trois ou quatre directions et recueillir l'image résultante pour former une image de référence (Io).

5. Procédé selon la revendication 4 comprenant une analyse de l'image de référence (Io) permettant le calcul de paramètres, afin d'optimiser la formation des images brutes (Ibrut)

6. Procédé selon l'une des revendications 30 1 à 5 comprenant la détermination du mouvement relatif entre la surface (4) et les directions d'éclairage, et le traitement des images brutes (Ibrut) pour les recaler en fonction du déplacement déterminé.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 5 à 6 comprenant en outre le traitement de l'image représentative (Irep)

8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel le traitement de l'image représentative (Irep) 10 comprend la reconnaissance de caractères.

9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel la reconnaissance de caractères comprend l'extraction d'une zone d'intérêt (ZIfin), qui comprend l'image (5') de la région avec relief (5).

10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel la reconnaissance de caractères comprend la segmentation des caractères dans la zone d'intérêt (Zlfin)

11. Procédé selon l'une des revendications 7 à 10 dans lequel le traitement de l'image représentative (Irep) est suivi d'un contrôle de la conformité de l'image traitée avec un dessin prédéterminé.

12. Dispositif pour former une image d'une région avec relief (5) comprenant: 30 - au moins trois moyens d'éclairage (20) ; - des moyens (22) permettant l'allumage individuel des moyens d'éclairage (20) ; - des moyens (12) pour récupérer la lumière réfléchie par la région avec relief (5) et former une image; - un dispositif de mémorisation (14) des images.

13. Dispositif selon la revendication 12 comprenant une structure (24, 26, 28) de maintien des moyens d'éclairage (20) et des moyens (12) pour former une image telle que les axes optiques des moyens d'éclairage (20) sont sécants en un point.

14. Dispositif selon la revendication 13 dans lequel l'axe optique des moyens (12) pour former une image passe par le point, et les axes de moyens d'éclairage (20) font un angle (a) de 60 5 % par rapport à lui.

15. Dispositif selon l'une des revendications 13 ou 14 comprenant quatre moyens d'éclairage (20) et dans lequel la structure de maintien (24) comprend des supports (28) des moyens d'éclairage (20) qui forment un parallélogramme plan, et un support (26) des moyens pour former une image (12) localisé sur la normale au centre du parallélogramme.

16. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 15 dans lequel les moyens d'éclairage (20) sont directionnels.

17. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 16 comprenant un module de traitement des images (32).

18. Dispositif selon la revendication 17 dans lequel le module de traitement (32) comprend des moyens pour additionner, différencier et seuiller des images.

19. Dispositif selon l'une des 15 revendications 17 à 18 comprenant en outre un module de reconnaissance automatique de caractères (36).

20. Dispositif selon la revendication 19 comprenant en outre des moyens de comparaison (38) des 20 caractères reconnus avec une référence prédéterminée.

21. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 20 comprenant un détecteur de présence (30) connecté aux moyens permettant l'allumage (22).

22. Utilisation du dispositif selon l'une des revendications 12 à 21 ou du procédé selon l'une des revendications 1 à 11 pour une région avec relief (5) identifiant un assemblage de combustible nucléaire (1), lors du chargement d'un réacteur.

23. Procédé de détermination d'un seuil de binarisation (S) comprenant les étapes suivantes: - Eclairer séquentiellement un support (40) avec relief présentant un contraste intra image suivant quatre directions différentes obliques par rapport au support (40), et recueillir la lumière qui en provient selon une cinquième direction pour former quatre images brutes (Ibrut) dues à l'éclairage, les quatre directions différentes composant deux paires de directions; - Réaliser un traitement différentiel de chaque paire d'images brutes (Ibrut i/Ibrut j) issues d'une paire de directions pour produire deux signaux (Diffi,j) représentant les ombres (7) portées par le relief du support (40) ; - Calculer, pour chacun des signaux (Diff,h), des histogrammes de fréquence du niveau de luminosité des pixels présents dans la zone de relief (Fr(i)) et la zone sans relief (Fp(i)) ; Calculer, pour chaque valeur de seuil et pour chacun des signaux (Diffi,j), le cumul des pixels mal classés en utilisant cette valeur pour la production d'un modèle binaire; - Déterminer la valeur (S) pour laquelle 25 la somme des cumuls de pixels mal classés est minimale.