FR3002469A3 - Procede et systeme de classement de materiaux en fonction de leurs caracteristiques de surface determinees par une observation optique. - Google Patents

Abstract

Procédé de classement de matériaux en fonction de leurs caractéristiques de surface déterminées par une observation optique, le procédé comprenant les étapes suivantes : on expose (1) un échantillon à une illumination préalablement définie, et on procède à une observation à une distance et sous une inclinaison définies au préalable, on détermine (2) si l'échantillon comprend un élément distinctif sur la surface de l'échantillon ou en relief par rapport à ladite surface, si tel est le cas, on détermine (3) si l'élément distinctif est répété selon un motif, si l'échantillon comprend un élément distinctif, on détermine (4) le fond qui est la partie de la surface de l'échantillon disposée entre les éléments, si l'échantillon ne comprend pas d'élément distinctif, le fond correspond à la totalité de la surface de l'échantillon, puis, on compare au moins un parmi l'élément distinctif, le motif et le fond de l'échantillon à des échantillons de référence pour au moins une caractéristique de surface, on détermine l'échantillon de référence le plus proche pour chaque caractéristique, on associe à chaque caractéristique une valeur fonction de l'échantillon de référence le plus proche.

Description

Procédé et système de classement de matériaux en fonction de leurs caractéristiques de surface déterminées par une observation optique.

L'invention a pour domaine technique la caractérisation de la surface de matériaux, et plus particulièrement de matériaux texturés. Les matériaux employés en industrie, notamment dans l'industrie automobile, ont des spécifications techniques dérivant du cahier des charges de la pièce à produire. Toutefois, certaines pièces possèdent des spécifications tactiles ou visuelles pour lesquelles il n'existe pas de méthode de mesure reproductible. Dès lors, les experts de différents métiers à l'intérieur d'une même entreprise emploient des termes pour qualifier ces spécifications tactiles ou visuelles qui diffèrent. Les termes et les descriptions utilisés pour définir une même surface sont ainsi spécifiques aux différents métiers et ne sont pas définis de façon univoque. Par exemple, il existe de nombreuses méthodes de description de la couleur ayant pour caractéristiques communes l'utilisation des trois dimensions de la couleur que sont la teinte, la clarté et la saturation. La décomposition correspond aux trois caractéristiques de la perception visuelle d'une couleur et les valeurs des dimensions définissent univoquement une couleur. Il est ainsi possible de développer un système de représentation tridimensionnel de la couleur. Les Atlas des couleurs ont comme but d'illustrer et noter les couleurs pour permettre une représentation des couleurs plus précise et moins subjective. Le NCS Natural Colour System®© ou NCS, par exemple, est un système de classification des couleurs créé par le Scandinavian Colour Institue AB qui permet le codage de la couleur. Le nuancier regroupe un ensemble de couleurs dont chacune est reproduite sur un support (papier, métal) accompagnée d'un identifiant (code) unique. Le code NCS correspond au positionnement (coordonnées) des couleurs dans un modèle tridimensionnel appelé le NCS colour space, basé sur la théorie des couleurs opposées.

Les référentiels visuels de la couleur, tel le NCS Natural Colour System, permettent de caractériser au sens objectif du terme, la couleur d'un support. Par contre, ils présentent pour limite de ne pas pouvoir caractériser la perception de la couleur lorsque l'échantillon présente des hétérogénéités. Ces référentiels prennent en considération la couleur d'une surface comme unie, homogène et plate. Cependant la grande partie des surfaces produites dans l'industrie sont caractérisées par une texture, un motif, un relief, etc. et il est connu que la perception de la couleur est affectée par son support, et plus précisément par des paramètres tels que le grain de surface (taille, profondeur, motif géométrique, ...), la brillance, la matière elle-même. Pour pouvoir classer de telles surfaces, la couleur ne saurait être le seul paramètre à prendre en compte.

De plus, du fait que les référentiels « couleur » utilisés agrègent les trois paramètres/descripteurs que sont la teinte, la saturation et la tonalité, ils conduisent à un nombre d'échantillons supportant le référentiel bien plus important que dans le cas où ce même référentiel permettrait de caractériser une couleur sur chaque paramètre/descripteur isolément (un référentiel par descripteur). La comparaison d'un échantillon à un tel référentiel est complexe et difficile. Par ailleurs, il existe tout un ensemble de caractéristiques des surfaces qui ne sont ni organisées, ni décrites, ni mesurées, la couleur étant une des différentes informations renvoyée par la surface d'un matériau lors d'une observation. Il existe un besoin pour un procédé de classement d'échantillons de matériaux en fonction de caractéristiques de surface observables à distance de manière optique.

Il existe également un besoin pour un procédé de classement d'échantillons de matériaux permettant une comparaison aisée des différentes caractéristiques de surface de plusieurs échantillons. Un objet de l'invention est un procédé de classement de matériaux en fonction de leurs caractéristiques de surface déterminées par une observation optique. Le procédé comprend les étapes suivantes : on expose un échantillon à caractériser à une illumination préalablement définie, et on procède à une observation à une distance et sous une inclinaison définies au préalable, on détermine si l'échantillon comprend un élément distinctif sur la surface de l'échantillon ou en relief par rapport à ladite surface, si tel est le cas, on détermine si l'élément distinctif est répété selon un motif, si l'échantillon comprend un élément distinctif, on détermine le fond qui est la partie de surface de l'échantillon disposée entre les éléments distinctifs, si l'échantillon ne comprend pas d'élément distinctif, le fond correspond à la totalité de la surface de l'échantillon, puis, on compare au moins un parmi l'élément distinctif, le motif et le fond de l'échantillon à des échantillons de référence pour au moins une caractéristique de surface, on détermine l'échantillon de référence le plus proche pour chaque caractéristique, on associe à chaque caractéristique une valeur fonction de l'échantillon de référence le plus proche. Pour comparer au moins un parmi l'élément distinctif, le motif et le fond de l'échantillon à des échantillons de référence pour au moins une caractéristique de surface, on peut déterminer l'échantillon de référence du descripteur le plus proche de l'élément distinctif, du motif et/ou du fond de l'échantillon à caractériser, on peut déterminer la valeur associée dans le descripteur à l'échantillon de référence le plus proche et on peut attribuer la valeur associée à la caractéristique de l'échantillon correspondante au descripteur, un descripteur comprenant un système de notation d'une caractéristique de l'échantillon à analyser dans lequel plusieurs échantillons de référence sont associés chacun à une valeur. On peut employer certains descripteurs pour caractériser un nombre restreint de matériaux.

On peut employer certains descripteurs pour caractériser uniquement l'un parmi l'élément distinctif, le motif, le fond, ou l'échantillon. On peut réaliser un traitement statistique des valeurs associées à chacune des caractéristiques des échantillons à caractériser en mettant en oeuvre les étapes suivantes : on effectue au moins deux évaluations, pour chaque évaluation, on détermine une cartographie comprenant les valeurs associées à chaque caractéristique de l'échantillon à caractériser, puis on effectue un traitement statistique de l'ensemble des cartographies obtenues de sorte à regrouper les échantillons en fonction des similitudes et dissimilitudes estimées, tout en écartant les cartographies dont au moins une valeur diverge.

Une évaluation peut être faite par au moins un individu ou au moyen de l'association d'un capteur avec des moyens de traitement du signal et de calcul. Un autre objet de l'invention est un système de classement de matériaux en fonction de leurs caractéristiques de surface déterminées par une observation optique. Le système est apte à : exposer un échantillon à une illumination préalablement définie, procéder à une observation à une distance et sous une inclinaison définies au préalable, déterminer si l'échantillon comprend un élément distinctif sur la surface de l'échantillon ou en relief par rapport à ladite surface, si tel est le cas, déterminer si l'élément distinctif est répété selon un motif, si l'échantillon comprend un élément distinctif, déterminer le fond qui est la partie de la surface de l'échantillon disposée entre les éléments distinctifs, si l'échantillon ne comprend pas d'élément distinctif, le fond correspond à la totalité de la surface de l'échantillon, puis, comparer au moins un parmi l'élément distinctif, le motif et le fond de l'échantillon à des échantillons de référence pour au moins une caractéristique de surface, déterminer l'échantillon de référence le plus proche pour chaque caractéristique, et associer à chaque caractéristique une valeur fonction de l'échantillon de référence le plus proche. D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu'exemple non limitatif et faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique illustre les principales étapes d'un procédé de classement de matériaux. Le procédé débute par une première étape 1 au cours de laquelle on expose un échantillon à réaliser à une illumination préalablement définie et on procède à une observation à une distance et sous une inclinaison définies au préalable. Selon un mode de réalisation, on dispose un échantillon à caractériser dans une cabine à lumière, sous une illumination définie, à une distance définie avec une inclinaison définie. En réalisant l'observation de chacun des échantillons dans des conditions constantes, on facilite la comparaison des échantillons entre eux. Par exemple, afin d'obtenir une illumination neutre et uniforme, une illumination TL84 est choisie, l'échantillon étant disposé sur un plan incliné à 45° par rapport à la verticale. L'observation de l'échantillon est alors réalisée à une distance de 30cm de l'échantillon. D'autres valeurs peuvent être choisies, toutefois les valeurs choisies doivent être maintenues d'un échantillon à l'autre de sorte à obtenir des résultats comparables. L'observation peut être réalisée par un individu, ou par l'intermédiaire d'un capteur optique couplé à des moyens de traitement informatiques. Une cabine à lumière est un dispositif d'illumination généralement de forme parallélépipédique dans lequel cinq des six faces présentent une couleur et une illumination identique. La sixième face permet l'observation du contenu de la cabine. Une cabine à lumière permet ainsi une illumination et une observation reproductibles d'un échantillon à l'autre, les éclairages parasites étant évités. Une illumination TL84 correspond à une illumination par une source de lumière blanche présentant un spectre du domaine visible prescrit par Philips® dans la norme TL84. La norme Philips® TL84 correspond à la norme F12 dans la classification CIE (acronyme pour « Commission Internationale de l'Eclairage »). Au cours d'une deuxième étape 2, on détermine si l'échantillon comprend un élément distinctif. Un élément distinctif est une forme disposée sur ou dans l'échantillon, d'une même couleur ou d'une couleur différente de celle de l'échantillon, présentant ou non un relief par rapport à la surface moyenne de l'échantillon. Si plus d'une forme est disposée sur l'échantillon, l'élément distinctif représente la forme majoritaire la plus représentative de l'échantillon. Au cours d'une troisième étape 3, on détermine si l'échantillon comprend un motif. Un motif représente la manière dont est répété l'élément distinctif sur l'échantillon. Le motif comprend au moins une répétition de l'élément distinctif selon au moins une direction.

Au cours d'une quatrième étape 4, on détermine si l'échantillon comprend un fond. Le fond correspond à la partie de la surface de l'échantillon s'étendant entre les différents éléments distinctifs. Si l'échantillon ne comprend pas d'élément distinctif, le fond correspond à la totalité de la surface de l'échantillon.

Par exemple, un échantillon peut comprendre un élément distinctif en forme de disque répété dans deux directions afin de former un motif. Le disque demeure l'élément distinctif même si chaque disque dispose de lignes horizontales. Au cours d'un ensemble de cinquièmes étapes 5a,5b,5c,5d, on détermine une valeur relative à un descripteur d'au moins un parmi l'élément distinctif, le motif et le fond d'un échantillon en comparant l'élément distinctif, le motif et/ou le fond de l'échantillon à des échantillons de référence pour le descripteur. Selon un mode de réalisation, on détermine une valeur issue d'un descripteur relatif à l'élément distinctif, en comparant l'élément distinctif à des échantillons de référence pour le descripteur. On détermine une valeur issue d'un descripteur relatif au motif, en comparant le motif à des échantillons de référence pour le descripteur. On détermine une valeur issue d'un descripteur relatif au fond, en comparant le fond à des échantillons de référence pour le descripteur. On détermine une valeur issue d'un descripteur relatif à l'échantillon, en comparant l'échantillon à des échantillons de référence pour le descripteur. Un descripteur comprend un système de notation d'une caractéristique de l'objet à analyser dans lequel plusieurs échantillons de référence sont associés chacun à une valeur. Par exemple, un descripteur relatif à la densité comprend au moins trois échantillons de référence comprenant chacun un motif d'éléments répartis uniformément sur leur surface, les échantillons de référence se distinguant l'un de l'autre uniquement de par la densité de leurs motifs. Chaque échantillon de référence se voit attribuer une valeur. Les valeurs des échantillons peuvent évoluer linéairement, selon des valeurs pondérées, ou selon toute loi de variation. Un descripteur peut être associé à chacune des caractéristiques suivantes : Dimension : évaluation de l'ordre de grandeur de la surface de l'élément distinctif perçu, de la dimension de l'élément distinctif, Netteté : évaluation de la précision du contour de l'élément distinctif perçu, de sa netteté. Un contour net est défini, très facilement lisible, bien dessiné. Au contraire, un contour peu net est perçu comme flou et peu défini, Allongement : évaluation de l'allongement de la forme de l'élément distinctif perçu. Pour les échantillons avec des éléments de formes différentes on fera une moyenne de la perception de l'allongement de la forme, Angulosité : évaluation du caractère anguleux, saccadé des bords de l'élément distinctif. On va d'un élément distinctif avec des bords lisses à un élément distinctif avec les bords très anguleux. On ne prend pas en considération la forme mais juste la nature des bords, Complexité de la forme : évaluation du degré de complexité de la forme de l'élément distinctif perçu. On part d'une complexité nulle (élément de forme ronde, circulaire) à une forme complexe, difficile à dessiner. Pour aider à la compréhension du descripteur, la complexité exprime la difficulté à reproduire la forme par un dessin manuel, Finesse du fond : évaluation de la finesse du fond, Occupation de l'espace : évaluation de la perception de l'espace occupé par les éléments par rapport au fond. L'occupation de l'espace prend en considération la distance entre éléments perçus par rapport à leur dimension. C'est la ration entre l'espace entre éléments et leurs dimensions, Densité : évaluation de la densité perçue, du caractère chargé en éléments ou sous éléments de l'échantillon, Organisation : évaluation de la perception de la disposition organisée des éléments. Une organisation forte est un agencement constant sur toutes les directions, une organisation non perçue décrit un échantillon qui présente des éléments disposés de façon désordonnée, Brillance : évaluation de la perception de la quantité de lumière réfléchie par la globalité de l'échantillon, sa brillance, Contraste de brillance : évaluation de la variation mat/brillant perçue à l'intérieur de l'échantillon, le contraste de brillance, Dénivelé : évaluation de la variation de hauteur en positif perçue par rapport à la surface majoritaire, le dénivelé, Relief : évaluation de la variation de hauteur perçue dans l'échantillon, Creux : évaluation du dénivelé en négatif par rapport à la surface majoritaire, le creux, Lisibilité : évaluation de la perception immédiate de l'élément distinctif, la facilité à le reconnaître et l'identifier rapidement, la lisibilité de l'élément distinctif, Diversité : évaluation de la diversité des éléments présents sur l' échantillon, Nombre de teintes : évaluation du nombre de teintes différentes de l'échantillon. On ne prend pas en considération les variations dues à la structure de l'échantillon (jeux de lumière), Clarté : évaluation de la tendance de l'échantillon à être clair ou foncé, Finesse du fond : évaluation de la finesse du fond, Organisation du fond : évaluation du caractère organisé du fond. Les caractéristiques énoncées ci-dessus ne sauraient être considérées comme une liste exhaustive. Un descripteur peut également comprendre des étapes de procédé supplémentaires indiquant une méthodologie de comparaison de l'échantillon à caractériser aux échantillons de référence du descripteur.

Au cours d'une sixième étape 6, on détermine une cartographie à deux dimensions de l'échantillon dans laquelle on mémorise les valeurs déterminées pour chaque descripteur. Afin de réaliser un traitement statistique des échantillons, le procédé peut comprendre une septième étape 7, au cours de laquelle on répète les étapes 1 à 6, pour différents moyens d'évaluation, puis on réalise un traitement statistique de l'ensemble des cartographies obtenues de sorte à placer chaque échantillon dans un espace selon les similitudes et dissimilitudes estimées, tout en écartant les cartographies dont au moins une valeur est divergente.

Selon un autre mode de réalisation, certains descripteurs sont spécifiques à certains matériaux, tels que les polymères grainés, les peintures de décoration, les textiles... Le procédé de classement permet de caractériser simplement des caractéristiques d'intérêt d'échantillons de différents matériaux.

Comme cela a été décrit ci-dessus, le procédé implique l'utilisation de descripteurs de la surface universellement perceptibles et quantifiables sur une échelle de notation. Il est ainsi possible de définir un référentiel commun quant aux qualités de surface d'échantillons et à leur perception visuelle.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de classement de matériaux en fonction de leurs caractéristiques de surface déterminées par une observation optique, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : on expose un échantillon à caractériser à une illumination préalablement définie, et on procède à une observation à une distance et sous une inclinaison définies au préalable, on détermine si l'échantillon comprend un élément distinctif sur la surface de l'échantillon ou en relief par rapport à ladite surface, si tel est le cas, on détermine si l'élément distinctif est répété selon un motif, si l'échantillon comprend un élément distinctif, on détermine le fond qui est la partie de surface de l'échantillon disposée entre les éléments distinctifs, si l'échantillon ne comprend pas d'élément distinctif, le fond correspond à la totalité de la surface de l'échantillon, puis, on compare au moins un parmi l'élément distinctif, le motif et le fond de l'échantillon à des échantillons de référence pour au moins une caractéristique de surface, on détermine l'échantillon de référence le plus proche pour chaque caractéristique, on associe à chaque caractéristique une valeur fonction de l'échantillon de référence le plus proche.
2. 2. Procédé de classement selon la revendication 1, dans lequel pour comparer au moins un parmi l'élément distinctif, le motif et le fond de l'échantillon à des échantillons de référence pour au moins une caractéristique de surface, on détermine l'échantillon de référence d'un descripteur le plus proche de l'élément distinctif, du motif et/ou du fond de l'échantillon à caractériser, on détermine la valeur associée dans le descripteur à l'échantillon de référence le plus proche et on attribue la valeur associée à la caractéristique de l'échantillon correspondante au descripteur,il un descripteur comprenant un système de notation d'une caractéristique de l'échantillon à analyser dans lequel plusieurs échantillons de référence sont associés chacun à une valeur.
3. 3. Procédé de classement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on emploie certains descripteurs pour caractériser un nombre restreint de matériaux.
4. 4. Procédé de classement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on emploie certains descripteurs pour caractériser uniquement l'un parmi l'élément distinctif, le motif, le fond, ou l'échantillon.
5. 5. Procédé de classement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on réalise un traitement statistique des valeurs associées à chacune des caractéristiques des échantillons à caractériser en mettant en oeuvre les étapes suivantes : on effectue au moins deux évaluations d'un même échantillon à caractériser, pour chaque évaluation, on détermine une cartographie comprenant les valeurs associées à chaque caractéristique de l'échantillon à caractériser, puis on effectue un traitement statistique de l'ensemble des cartographies obtenues de sorte à regrouper les échantillons en fonction des similitudes et dissimilitudes estimées, tout en écartant les cartographies dont au moins une valeur diverge.
6. 6. Procédé de classement selon la revendication 5, dans lequel l'évaluation est faite par au moins un individu ou au moyen de l'association d'un capteur avec des moyens de traitement du signal et de calcul.
7. 7. Système de classement de matériaux en fonction de leurs caractéristiques de surface déterminées par une observation optique, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens aptes à : exposer un échantillon à caractériser à une illumination préalablement définie, procéder à une observation à une distance et sous une inclinaison définies au préalable,déterminer si l'échantillon comprend un élément distinctif sur la surface de l'échantillon ou en relief par rapport à ladite surface, si tel est le cas, déterminer si l'élément distinctif est répété selon un motif, si l'échantillon comprend un élément distinctif, déterminer le fond qui est la partie de la surface de l'échantillon disposée entre les éléments distinctifs, si l'échantillon ne comprend pas d'élément distinctif, le fond correspond à la totalité de la surface de l'échantillon, puis, comparer au moins un parmi l'élément distinctif, le motif et le fond de l'échantillon à des échantillons de référence pour au moins une caractéristique de surface, déterminer l'échantillon de référence le plus proche pour chaque caractéristique, et associer à chaque caractéristique une valeur fonction de l'échantillon de référence le plus proche.