FR3019909A1 - Module porte mires pour la calibration du systeme de vision d'un moyen de production - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un module (4) porte mires destiné à la calibration d'un système de vision, en particulier dans une installation de production de pièces mécaniques, comportant plusieurs mires (6a - 6e), caractérisé en ce que lesdites mires (6a - 6e) sont installées sur une unique face (5) du module (4) et en ce qu'au moins deux des mires (6b, 6c) sont agencées pour avoir chacune une inclinaison différente de celle de l'autre ou des autres mires. L'invention concerne également une installation de production de pièces mécaniques utilisant ce module porte mires pour la calibration de son système de vision et un procédé de calibration associé.

Description

Domaine de l'invention et état de la technique : La présente invention se rapporte à la calibration d'un système de vision utilisé par exemple dans une installation de production de pièces mécaniques.

Dans la présente demande, on entend par installation de production de pièces mécaniques toute installation apte à façonner des pièces et ayant des moyens de contrôle, notamment grâce à un système de vision, pour piloter son action. Cette installation est généralement robotisée et peut être, par exemple, un centre d'usinage, de grenaillage, d'assemblage, etc. Pour les machines outils d'usinage de pièces, et plus particulièrement celles à commande numérique, il est très important d'avoir un système de vision pouvant vérifier le bon positionnement de l'outil par rapport à la pièce à usiner. En effet, le robot manipulant l'outil doit être guidé avec précision, faute de quoi l'usinage ne sera pas réalisé correctement. Dans le document FR-A1-2 952 196, la demanderesse a montré l'utilisation d'une caméra télécentrique pour former un système de vision capable de contrôler la position de l'outil sur une machine à commande numérique. Elle a montré, en particulier, que ce système de vision permet d'atteindre, dans le champ de vision de la caméra, une très bonne précision, de l'ordre du micron, donc adaptée à une utilisation par une machine à commande numérique.

Pour obtenir cette précision sur les mesures, un système de vision doit être calibré de manière à connaître en particulier ses paramètres intrinsèques, par exemple, son centre optique et sa distance focale exacts. Pour certaines utilisations, des paramètres extrinsèques, correspondant à la relation entre le système de vision et l'environnement ou les objets à observer doivent aussi faire l'objet de calibration.30 Pour la calibration, il est connu d'utiliser un dispositif utilisant des mires présentées face à l'objectif du système de vision. Il existe des mires planes formant un motif plan de base répété dans une grille, les caractéristiques géométriques du motif et de la grille étant parfaitement connus. La pratique enseigne en outre qu'il est important de placer les mires planes dans plusieurs plans orientés différemment, par exemple deux ou trois plans perpendiculaires pour améliorer la qualité de la calibration. De manière connue, différentes configurations de mires sont associées à différentes méthodes de calibration. De manière connue, des mires tridimensionnelles (mires 3D), répartissant des mires plates sur les faces d'un parallélépipède ou d'un cube, donnent de bons résultats dans des applications robotiques nécessitant la reconnaissance de formes. Dans l'exemple précité d'une machine à commande numérique, afin d'intégrer complètement le processus de calibration du système de vision à la chaîne de commande numérique, le robot pourra positionner la mire ou un module portant la mire à l'endroit où se trouvera l'outil qu'il manipulera. Cependant, le système de vision adapté aux machines outils a en général une profondeur de champ faible, due au grossissement très important compte tenu de la précision recherchée pour le positionnement de l'outil et, en reprenant par exemple les techniques présentées dans FR-A1-2 952 196, de l'utilisation d'un objectif télécentrique. Il est alors difficile de faire en sorte que toutes les faces d'une mire tridimensionnelle puissent se trouver en même temps à bonne distance du système de vision. Les mires tridimensionnelles cubiques connues ne peuvent en général pas être utilisées correctement car les faces ne peuvent se trouver ensemble dans la profondeur de champ de l'objectif. On perd alors l'avantage de présenter en même temps plusieurs grilles sous des angles différents. On retrouve, comme avec une seule mire plane, des manipulations complexes qui peuvent être sources d'imprécision et de perte de temps.

II existe donc un besoin de trouver une alternative aux mires tridimensionnelles connues pour la calibration d'un système de vision ayant un grossissement très important, en particulier d'une installation de production de pièces mécaniques telle qu'un centre d'usinage. Selon un aspect de l'invention, celle-ci a pour but de proposer une solution simple pour permettre à un système robotisé manipulant des outils et piloté avec un système de vision de grande précision de calibrer finement ce système de vision en manipulant lui-même les mires de calibration. Exposé de l'invention : A cet effet, l'invention concerne un module porte mires destiné à la calibration d'un système de vision, en particulier dans une installation de production de pièces mécaniques, comportant plusieurs mires, caractérisé en ce que lesdites mires sont installées sur une unique face du module et en ce qu'au moins deux des mires sont agencées pour avoir chacune une inclinaison différente de celle de l'autre ou des autres mires. Ici, une mire est, par exemple, un objet conçu pour former une grille, de préférence sensiblement plane ou s'inscrivant dans une figure plane, en vue de la calibration d'un système de vision. En général, on utilise plusieurs mires semblables, de préférence sensiblement plates. Le fait de placer deux mires inclinées sur une même face permet de reproduire un effet tridimensionnel en plaçant la face du module porte mires face au système de vision. Un premier avantage de l'invention est que l'inclinaison des mires peut être déterminée et limitée pour que chaque mire reste entièrement dans la profondeur de champ du système de vision lorsque la face unique supportant les mires du module est positionnée à une distance du système de vision correspondant, sensiblement au milieu de sa profondeur de champ. On peut ainsi utiliser des mires de dimension donnée et adapter leur inclinaison pour rester dans la profondeur de champ du système de vision.30 De préférence, la face unique est plane. Elle fournit ainsi naturellement un plan de référence pour l'inclinaison des mires et pour leur positionnement les unes par rapport aux autres.

L'invention a également pour avantage qu'en en plaçant plusieurs mires d'inclinaison différentes il suffit de déplacer en translation le module porte mires dans un plan, voire sur un axe, pour présenter différentes inclinaisons de mires au système de vision. Ces mouvements simples permettent de parcourir rapidement une succession d'inclinaisons différentes des mires dans le processus de calibration du système de vision. De plus, cela permet d'adapter le moyen de calibration à des moyens de production pour lesquels les déplacements du robot sont limités ou pour lesquels des déplacements complexes dans l'espace diminuent la précision de positionnement. Avantageusement, au moins une des mires est inclinée par rotation autour d'un premier axe et au moins une autre des mires est inclinée par rotation autour d'un second axe sensiblement perpendiculaire au premier axe. Cela permet de reproduire les différentes directions d'inclinaison que l'on pourrait obtenir avec une mire tridimensionnelle, sur un cube par exemple. De préférence, lorsque la face unique du module est plane, les premier et second axes sont parallèles au plan de la face unique.

De préférence, au moins une des mires est sensiblement parallèle à un plan défini par les directions du premier axe et du second axe. Cette mire peut ainsi fournir au système de vision une référence de la forme des mires en l'orientant perpendiculairement à la ligne de visée, les autres mires étant inclinées.

Par ailleurs, le module peut être agencé de telle sorte qu'au moins deux mires soient inclinées par rotation autour du premier axe, et dans des sens opposés, et au moins deux autres mires soient inclinées par rotation autour du second axe, et dans des sens opposés. Le module peut comprendre cinq mires, dont trois sont alignées le long d'une première ligne, les unes à côté des autres, la mire intermédiaire étant en outre alignée avec deux autres mires et disposée entre ces deux mires, le long d'une seconde ligne sensiblement perpendiculaire à ladite première ligne.

De manière préférée, le module porte mires comporte des moyens d'inclinaison réglables d'au moins certaines des mires. Cela permet d'adapter simplement l'inclinaison d'une mire pour profiter au maximum de la profondeur de champ du système de vision. En effet, plus une mire est inclinée tout en étant nette sur toute la surface de sa grille, meilleure est la calibration du système de vision. Les moyens d'inclinaison réglables d'une mire peuvent comporter un support mobile en rotation de la mire, des moyens d'appui sur le support pour entrainer sa rotation et des moyens de sollicitation élastique du support. De préférence, les moyens d'appui comportent une vis dont une extrémité forme un doigt d'appui sur le support et dont l'extrémité opposée forme une tête d'entraînement de la vis. Avantageusement, la tête d'entraînement de la vis est accessible par la face du module opposée à la face unique supportant les mires. Cela permet d'intervenir par l'arrière du module pour régler les inclinaisons des mires, sans gêner le système de vision et suivant une direction généralement accessible lorsque le module est en position sur la machine outil.

Avantageusement, le module comprend une partie agencée pour être fixée à un support standard réalisant un moyen de fixation universelle coopérant avec un moyen de préhension appartenant à un robot de manipulation d'outils. Cela permet de stocker le module fixé au support dans un magasin où le robot peut venir le saisir pour l'utiliser de manière automatique, commandée par un système de commande numérique.

Le module peut avoir une forme sensiblement parallélépipédique adaptée à un type de support standard. Cela a pour avantage de pouvoir utiliser le même module porte mire avec plusieurs installations différentes.

L'invention concerne aussi une installation de production de pièces mécaniques, comportant un système de vision ayant une zone de vision donnée, un robot comportant un moyen de manipulation agencé pour manipuler des objets et les déplacer dans la zone de vision du système de vision, et un module porte mires tel qu'il vient d'être décrit, agencé pour pouvoir être manipulé par le moyen de manipulation.

Avantageusement, au moins une des mires aura une inclinaison telle que l'extension de ladite mire dans un plan perpendiculaire à ladite face plane est sensiblement égale à la profondeur de champ du système de vision. L'invention concerne encore un procédé de calibration d'un système de vision d'une telle installation de production de pièces mécaniques, comportant, pour chaque mire, au moins une étape de déplacement du module porte mires par le moyen de manipulation pour positionner ladite mire dans le champ de vision du système de vision et une étape d'acquisition de l'image de ladite mire par le système de vision.

Avantageusement, les déplacements de l'étape de déplacement pour aller d'une position à une autre, entre deux étapes d'acquisition, se font par translation dans un plan. De préférence, les étapes de positionnement et d'acquisition sont réalisées avec plusieurs positions différentes pour chaque mire. Brève description des figures : La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d'un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 présente schématiquement une installation de production de pièces mécaniques utilisant un module porte mires selon l'invention ; - la figure 2 présente schématiquement un exemple de disposition des mires selon l'invention ; - la figure 3 représente une vue en perspective d'un module porte mires selon l'invention ; - la figure 4 représente une vue en perspective de la platine d'un module porte mires selon l'invention ; - la figure 5 représente une vue de dessus de la face plane portant les mires d'un module porte mires selon l'invention ; - la figure 6 représente une autre vue en perspective d'un détail de la figure 5 ; - la figure 7 représente une vue en coupe selon la ligne CC de la figure 5 ; - la figure 8 représente une vue de l'arrière d'un module porte mires selon l'invention ; - la figure 9 montre un logigramme d'un procédé de calibration d'un système de vision selon l'invention. Description d'un mode de réalisation : La figure 1 représente le bras 1 d'un centre d'usinage, par exemple un coulant chargé de déplacer un outil dans un tour. Ce bras 1 comporte à son extrémité un moyen de préhension 2a capable de saisir des outils dans un magasin, non représenté, et de les maintenir durant l'opération d'usinage. Sur la figure 1, le moyen de préhension 2a maintient un module porte mires 4 au moyen d'un support standard 2b.

Le module porte mires 4 peut donc être ici préalablement installé, comme les autres outils, sur un support standard 2b pour être ensuite manipulé sans intervention humaine. Ce support standard réalise avec le moyen de préhension 2a du bras 1, un système de fixation universelle, par exemple du type CAPTO ®.

Le bras 1 est actionné par un robot 1 a pour positionner l'outil sur la pièce à usiner. Le centre d'usinage comporte également une caméra 3, par exemple une caméra à objectif télécentrique, dont l'optique est orientée vers la position que doit occuper l'outil 30 d'usinage. Cette caméra 3 comporte en général un capteur CCD ou CMOS et est couplée à des composants électroniques, non représentés, traitant les images formées sur le capteur, l'ensemble réalisant un système de vision pour le centre d'usinage. Par ailleurs, un calculateur, non représenté sur la figure, supporte le système de commande numérique, qui est relié au système de vision et au robot pour guider les déplacements du bras 1 de manière à positionner l'outil maintenu dans le moyen de préhension 2a. En référence à la figure 1, le bras 1 est agencé pour pouvoir déplacer une face plane 5 du module 4 dans un plan P. Par ailleurs, l'objectif de la caméra 3 est orienté vers la zone où se trouve le module 4 suivant une direction Z sensiblement perpendiculaire au plan P. Compte tenu de la précision recherchée, l'optique de la caméra 3 permet de réaliser des images nettes dans une zone de vision M de dimensions restreintes. Cette zone de vision M est en particulier caractérisée par la profondeur de champ de la caméra 3, correspondant aux distances d1, d2 à l'objectif suivant la direction Z entre lesquelles l'image d'un objet est nette, et par son champ de vision, ayant une extension dx, dy dans les deux directions perpendiculaires X et Y, au voisinage du plan P.

Sur l'exemple considéré, la profondeur de champ est typiquement comprise entre d1=218mm et d2=222mm, et l'extension dx ou dy du champ de vision dans les directions transverses de l'ordre de 22 mm.

Le système de vision est bien entendu conçu pour que le plan P traverse cette zone de vision M et que le module 4 ou les outils portés par le bras 1 soient dans cette zone de vision M. Les paramètres caractérisant la zone de vision M de la caméra 3 font partie des paramètres intrinsèques du système de vision qu'il faut caractériser avec précision pour calibrer ce système de vision.

En référence à la figure 3, le support standard 2b, ici du type CAPTO ® peut être embroché dans le moyen de préhension 2a, non représenté ici, au niveau de sa partie cylindrique supérieure. Le module porte mires 4 comporte une platine 7 qui se présente ici sensiblement sous la forme d'un parallélépipède dont les côtes lui permettent d'être fixée à une extrémité 4b au support standard 2b. Il est ainsi envisageable de pouvoir adapter cette platine 7 à différents supports 2b pour calibrer plusieurs machines outils différentes avec le même module porte mires 4. Il est bien sûr également envisageable de réaliser un module porte mires 4 qui intègre la fonction du support standard 2b pour se fixer au moyen de préhension 2a du bras 1 mais qui est, dans ce cas, spécifique à l'installation. La platine 7 du module porte mires 4 comporte en particulier une face plane 5 supportant les mires, correspondant, sur la figure 1, à celle qui est placée face à la caméra 3 dans le plan P. Sur cet exemple, la face 5 supporte cinq mires plates 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, placées en croix autour de l'une d'elles 6a. Les mires utilisées dans cet exemple sont identiques et, ici, plates. Une mire est un objet que l'on peut trouver dans le commerce, par exemple chez MVTec ®. Elle se présente comme un carré supportant une grille de points référencés au nanomètre près dans le plan du carré. Le matériau du support est ici de la céramique mais peut être différent, par exemple du plastique, suivant le fabricant. L'ensemble est conçu pour former une référence géométrique bidimensionnelle très précise, stable en fonction des conditions d'environnement et ne se déformant pas lorsqu'on applique des efforts sur la mire plate. Sur l'exemple considéré, la taille du côté d'une mire plate 6a-6e de forme carrée est typiquement de l'ordre de 10mm. L'écartement entre les mires plates 6a-6e est sensiblement égal à la dimension du côté des mires. Ainsi, compte tenu des dimensions dx, dy, du champ de vision de la caméra 3, une mire plate 6a-6e peut être placée dans ce champ de vision sans que ses voisines y soient.

Selon un aspect de l'invention, les mires 6b à 6e sont inclinables par rapport à la face plane 5. En référence à la figure 2, les mires 6b et 6c entourant la mire 6a centrale suivant la direction X sont inclinables suivant la direction Y perpendiculaire. Leur inclinaison peut être réglée de manière indépendante, de préférence dans deux sens opposés. Les mires 6d et 6e entourant la mire 6a centrale suivant la direction Y sont inclinables suivant la direction X perpendiculaire, de la même manière. Ici, la mire centrale 6a est laissée fixe, dans le plan de la face plane 5.

L'inclinaison des mires 6b à 6e peut être fixée de manière définitive en fonction d'un calibrage par rapport à l'installation. Il est cependant intéressant de pouvoir régler cette inclinaison, ainsi qu'on le verra plus loin dans la description du procédé de calibration. A cet effet, en référence à la figure 4, le module porte mires 4 est formé d'une platine 7 qui réalise la face plane 5 sur laquelle quatre mires 6b à 6e sont disposées en croix autour d'une mire centrale 6a. Pour constituer le moyen de réglage de l'inclinaison de la mire 6b, par exemple, la face plane 5 de la platine 7 est alésée pour former un logement 8 sensiblement rectangulaire. Les côtés du logement 8 parallèles à la direction X sont chacun bordés d'un évidement latéral 9a, 9b, d'une profondeur donnée et traversés par une encoche 10a, 10b semi-cylindrique s'étendant dans la direction Y perpendiculaire, sensiblement au milieu du côté du logement 8.

Le côté du logement 8 parallèle à la direction Y se trouvant à l'opposé de la mire centrale 6a est bordé par un évidement 11. Cet évidement 11 a une profondeur différente de celle des autres évidements 9a, 9b. Par ailleurs, il est percé d'un trou central 12 et de deux trous latéraux 13. Ces trous 12, 13, traversent la platine 7 de manière sensiblement perpendiculaire à la face plane 5, jusqu'à la face opposée 21, comme on peut le voir sur les figures 7 et 8.

Comme on peut le voir sur la figure 5, la mire 6b est fixée sur une plaquette 14 de dimensions légèrement inférieures à celle du logement 8. La plaquette 14 est fixée à deux cylindres latéraux 15a, 15b qui se logent dans les encoches semi-cylindriques 10a 10b des évidements latéraux 9a, 9b. De cette manière, la plaquette 14 peut tourner dans le logement 8 autour d'un axe parallèle à la direction Y matérialisé par les deux cylindres latéraux 15a, 15b. La géométrie de la plaquette 14 de support, des évidements 9a, 9b, des cylindres latéraux 15a, 15b et des encoches 10a, 10b est agencée pour que la surface de la mire 6b soit sensiblement dans le même plan que la face plane 5 de la platine 7 lorsque son inclinaison est nulle. Le montage est complété par des équerres plates 18, fixées par des vis à la face plane 5 de la platine 7, qui recouvrent les cylindres latéraux 15a, 15b pour maintenir la plaquette 14 contre la face 5 tout en permettant sa rotation. Sur la figure 5, ces équerres 18 ont été enlevées pour la mire 6b mais elles sont visibles pour la mire 6c. La plaquette 14 comporte en outre, dans la direction opposée à la mire centrale 6a suivant la direction X, une languette 16 centrale équipée de deux pions latéraux 17.

L'ensemble est agencé pour se loger dans l'évidement 11, dont la profondeur est adaptée, lorsque la plaquette 14 a une inclinaison nulle avec la face plane 5 de la platine 7. Comme on peut le voir en perspective sur la figure 6, les pions latéraux 17 sont reliés à des moyens de sollicitation élastique 19 tels que des ressorts logés dans les trous 13 de la platine 7 dans l'évidement 11. Comme on peut le voir sur la figure 7 représentant une coupe suivant le plan CC de la figure 5, les ressorts 19 traversent la platine 7 en suivant les trous 13 et sont fixés 30 chacun à un élément 20 prenant appui dans un évidement de la face 21, opposée à la face plane 5.

Par ailleurs, une vis 22 traverse également la platine 7 depuis la face 21 et sort du trou central 12 au niveau de l'évidement 11. L'extrémité 23 de la vis 22 forme un doigt qui prend appui sur la languette 16 de la plaquette 14. La tête 24 de la vis 20 se trouve à l'extrémité opposée. Elle est accessible par la face 21 opposée à la face 5 des mires, de manière à faire tourner la vis dans un filetage fixe par rapport à la platine 7. Il est ainsi possible de régler la position de la vis 22 suivant la direction Z perpendiculaire à la face plane 5.

Sur la figure 8, on peut voir la tête 24 de la vis 22 entre les deux éléments 20 tenant les ressorts 19, contre la face 21 opposée à la face plane 5. Le filetage solidaire de la platine est réalisé ici dans le trou 12 traversant la platine 7. D'autres montages sont envisageables, comme de réaliser un écrou retenu par les éléments 20 fixant les ressorts, par exemple. Il est donc possible de fabriquer la platine 7 du porte mires 4 en prévoyant uniquement les ouvertures laissant passer ou permettant de loger les différents éléments. Le porte mires 4 avec ses mires 6a-6e est ensuite réalisé par assemblage mécanique des différents éléments, 14, 18, 19, 20, 22, du moyen de réglage de l'inclinaison de la mire 6b sur la platine 7.

Dans le montage qui vient d'être décrit, les ressorts 19 travaillent en traction. On peut faire varier l'inclinaison de la mire 6b dans la direction X en poussant plus ou moins la languette 16 avec l'extrémité 23 de la vis 22. Ce montage donne une amplitude limitée pour faire basculer la mire vers l'évidement 11 où se trouve la vis de réglage. Par contre, la plaquette 14 de support de la mire 6b pouvant rentrer dans le trou 8 de la face plane 5, il est possible de faire basculer la mire 6b vers la mire centrale 6a avec une inclinaison importante, suffisante pour être compatible avec la profondeur de champ, d1, d2, de la caméra 3.

On comprendra, en regardant les figures, que les autres mires inclinables 6c, 6d et 6e sont montées de manière semblable à la mire 6b.

Par ailleurs, la mire centrale 6a est montée fixe dans l'emplacement 25, visible sur la figure 4, qui lui est dédié.

Selon un autre aspect de l'invention, le module porte mires 5 est utilisé dans un procédé de calibration adapté à l'installation où se trouve le système de vision. Selon ce procédé, en référence à la figure 9, dans une première étape E1, le robot va chercher le module porte mires 4 fixé à son support 2b dans le magasin du centre d'usinage, le saisit avec son moyen de préhension 2a, puis le positionne dans la zone de vision M de la caméra 3 du système de vision. A la fin de cette étape, comme cela est représenté sur la figure 1, le module porte mires 4 est placé de telle sorte que la face plane 5 supportant les mires 6a à 6e est face à la caméra 3, dans un plan P sensiblement perpendiculaire à l'axe de vision Z de la caméra 3 et sensiblement au milieu de la zone de vision M de cette caméra 3. Si on réalise la calibration du système de vision pour la première fois ou si l'inclinaison des mires sur le module porte mires 4 doit être réglée, on passe par une étape E2 consistant à régler l'inclinaison des mires 6b à 6e. On commence, par exemple, par agir sur la vis de poussée 22 pour augmenter l'inclinaison de la mire 6b en Y dans un sens jusqu'à ce que le système de vision indique que l'un des bords de la mire 6b va sortir de la profondeur de champ, d1, d2, de la caméra 3. La mire 6b est dite alors « tiltée » en positif dans la direction Y et on fige son inclinaison. On agit ensuite sur la vis de poussée de la mire 6c pour augmenter l'inclinaison de cette mire 6c en Y dans le sens opposé à celui de la mire 6b jusqu'à ce que le système de vision indique que l'un des bords de la mire 6c va sortir de la profondeur de champ, d1, d2, de la caméra 3. La mire 6c est dite alors « tiltée » en négatif dans la direction Y et on fige son inclinaison. On procède ensuite de manière semblable avec les mires 6d et 6e pour les « tilter » respectivement en positif et négatif dans l'autre direction X.

A la fin de cette étape E2, on dispose alors d'un module porte mires 4 avec des mires 6b à 6e ayant l'inclinaison maximale compatible avec la profondeur de champ, d1, d2, de la caméra 3. De plus, en référence à la figure 2, les quatre mires 6b à 6e fournissent quatre perspectives différentes du même carré, tandis que la mire centrale 6a fournit une référence de ce carré. On dispose ainsi d'un outil qui permet, tout en gardant la face plane 5 dans le plan P initial, de calibrer de manière optimale le système de vision en prenant en compte les effets de distance et de perspective. Si l'on dispose d'un module porte mires déjà réglé ou si les inclinaisons des mires 6a à 6e sont fixes, on passe directement à l'étape E3 suivante. Cette étape E3 consiste à lancer le cycle de calibration par le système de commande numérique. Au cours de cette étape, plusieurs positions du module porte mires 4 dans le plan P sont déterminées en fonction de la géométrie du module et des dimensions dx, dy, du champ de vision de la caméra 3, de manière à présenter chaque mire 6a à 6e dans le champ de vision de la caméra 3. De préférence, la caméra 3 voit une seule des mires 6a à 6e pour chaque position. On a vu que cela est possible compte tenu de l'écartement des mires. Par ailleurs, les mires 6a à 6e ayant des dimensions inférieures à celles dx, dy, du champ de vision de la caméra 3, plusieurs positions sont définies pour chacune des mires 6a à 6e afin de couvrir la totalité du champ de vision avec chacune. Pour l'exemple présenté, en prenant en compte les caractéristiques géométriques et les impératifs de calibration, on aboutit, de manière classique, à six positions différentes par mire, soit, en tout, une trentaine de positions. Ces différentes positions étant déterminées, le système de commande numérique commande deux étapes successives pour chaque position.30 Une première étape E4 consiste à déplacer le module porte mires 4 pour atteindre chacune des positions déterminées plus haut. Il s'agit d'un mouvement simple de déplacement en translation dans le plan P. Le bras 1 robotisé peut donc effectuer cette étape rapidement et avec une grande précision.

La deuxième étape E5 consiste en l'acquisition de l'image de la mire 6a à 6e correspondant à cette position et placée dans le champ de vision de la caméra 3. Il est à noter que, compte tenu de la taille des images du capteur de la caméra 3, par exemple un capteur de 29 Méga Pixels, le temps d'acquisition est relativement long. Avec une acquisition de 1,5 image par seconde, le temps d'acquisition de l'ensemble des positions est d'une vingtaine de secondes sur l'exemple considéré. Lorsque toutes les positions ont été acquises par le système de vision, selon le procédé de calibration de l'invention, on passe aux étapes suivantes. De manière classique, le calculateur du centre d'usinage effectue avec le logiciel de calibration une étape E6 consistant à traiter des images, une étape E7 consistant à générer des fichiers de calibration, puis une étape E8 consistant à déclarer le système calibré et prêt pour la mesure.

Hormis l'étape E2 de réglage des inclinaisons des mires, toutes les autres étapes, E1 puis E3 à E8, sont faites automatiquement par le centre d'usinage à commande numérique, sans intervention humaine. En général, ce processus de calibration est effectué régulièrement au cours de l'utilisation de la machine outil. Les résultats de calibration du système de vision dépendent de la géométrie de la machine et évolueront si le robot ne positionne pas exactement le module porte mires de la même façon. Donc, si le procédé de calibration suit exactement le même protocole d'une fois sur l'autre, il est possible d'en déduire des dérives de la machine outil elle-même.30 L'invention a été présentée sur l'exemple d'un centre d'usinage comportant un tour mais son application n'est pas limitée à ce seul cas. Elle peut également être utilisée dans un centre d'usinage utilisant une fraiseuse ou un robot ayant un bras apte à des déplacements plus complexes. Elle peut également être utilisée dans d'autres installations de production où l'on a besoin de contrôler le façonnage des pièces. On peut citer par exemple un centre de grenaillage où le système de vision servira à vérifier l'état de surface de la pièce.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Module (4) porte mires destiné à la calibration d'un système de vision, en particulier dans une installation de production de pièces mécaniques, comportant plusieurs mires (6a - 6e), caractérisé en ce que lesdites mires (6a - 6e) sont installées sur une unique face (5) du module (4) et en ce qu'au moins deux des mires (6b, 6c) sont agencées pour avoir chacune une inclinaison différente de celle de l'autre ou des autres mires.
2. 2. Module porte mires selon la revendication précédente, dans lequel au moins une des mires (6b) est inclinée par rotation autour d'un premier axe (Y) et au moins une autre des mires (6d) est inclinée par rotation autour d'un second axe (X) sensiblement perpendiculaire au premier axe.
3. 3. Module porte mires selon la revendication 2, dans lequel au moins une des mires (6a) est sensiblement parallèle à un plan défini par les directions du premier axe (Y) et du second axe (X).
4. 4. Module porte mires selon la revendication 2 ou 3, dans lequel au moins deux mires (6b, 6c) sont inclinées par rotation autour du premier axe (Y), et dans des sens opposés, et au moins deux autres mires (6d, 6e) sont inclinées par rotation autour du second axe (X), et dans des sens opposés.
5. 5. Module porte mires selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend cinq mires, dont trois (6b, 6a, 6c) sont alignées le long d'une première ligne, les unes à côté des autres, la mire intermédiaire (6a) étant en outre alignée avec deux autres mires (6d, 6e) et disposée entre ces deux mires, le long d'une seconde ligne sensiblement perpendiculaire à ladite première ligne.
6. 6. Module porte mires selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant des moyens d'inclinaison réglables (14, 22, 19) d'au moins l'une des mires (6b 6e).
7. 7. Module porte mires selon la revendication 6, dans lequel les moyens d'inclinaison réglables d'une mire (6b) comportent un support (14) de la mire mobile enrotation, des moyens (22) d'appui sur le support (14) pour entrainer sa rotation et des moyens (19) de sollicitation élastique du support (14).
8. 8. Module porte mires selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (22) d'appui comportent une vis (22) dont une extrémité (23) forme un doigt d'appui sur le support (14) et dont l'extrémité opposée (24) forme une tête d'entraînement de la vis (22)
9. 9. Installation de production de pièces mécaniques, comportant un système de vision (3) ayant une zone de vision donnée, un robot (1a) comportant un moyen de manipulation (1, 2a, 2b) agencé pour manipuler des objets et les déplacer dans la zone de vision du système de vision, et un module porte mires (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, agencé pour pouvoir être manipulé par le moyen de manipulation.
10. 10. Procédé de calibration d'un système de vision d'une installation de production de pièces mécaniques selon la revendication 9, comportant, pour chaque mire (6a - 6e), au moins une étape (E4) de déplacement du module porte mires (4) par le moyen de manipulation (1, 2a, 2b) pour positionner ladite mire (6a - 6e) dans le champ de vision du système de vision (3) et une étape (E5) d'acquisition de l'image de ladite mire (6a - 6e) par le système de vision.