FR3070203A1 - Equipement de controle de qualite - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un équipement de contrôle de qualité par caractérisation physique et thermochimique d'un brouillard de gouttelettes de dimensions comprises entre 1 et 500 µm, dans une zone de mesure et comparaison avec un profil de référence comprenant des moyens d'illumination (1) susceptibles de réaliser une illumination de ladite zone de mesure et des moyens de prise de vue (2) comportant au moins une caméra (3) susceptible de prendre au moins une image de ladite zone de mesure illuminée par lesdits moyens d'illumination, lesquels comprennent au moins une source monochrome émettant dans une direction D1 (8) et les moyens de prise de vue (2) comprennent une optique de collimation et une caméra, orienté selon une direction D2 (7). L'équipement comporte en outre un circuit de traitement de l'image transmise par la caméra et un calculateur pour commander la numérisation et l'enregistrement les images dans une mémoire locale.

Description

EQUIPEMENT DE CONTROLE DE QUALITE
Domaine de 1'invention
La présente description concerne le domaine du contrôle de qualité dans des procédés industriels mettant en œuvre des flux de particules liquides, notamment dans le domaine agroalimentaire, cosmétique ou pharmaceutique.
Le but est de vérifier en temps réel la constance des caractéristiques thermochimiques et physiques des particules liquides, notamment la constance de la température des particules liquides dans un brouillard ou dans une
brumisation particules particules. ainsi que liquides la constance de la nature chimique des des
et la dispersion des tailles
Etat de la technique
On connaît dans l'état de la technique le brevet
américain US 4329054 décrivant un équipement pour la mesure de la taille des particules et gouttelettes à l'aide d'un faisceau laser et d'un interféromètre.
La demande de brevet internationale WO 2004038389 décrit un dispositif de mesure de taux d'un composant dans un liquide, comporte : une première source lumineuse (LED) émettant des rayons possédant au moins une longueur d'onde, en direction d'un récipient contenant un volume dispersion prédéterminé du récipient liquide et un dudit un une liquide, moyen de interface dans un angle de séparation optique optique entre le optique recevant des lumineuse, avec des limite de réfraction rayons angles correspondant à issus interface possédant solide, ladite de ladite première source d'incidence proches d'un angle au moins une longueur d'onde émise par ladite première source lumineuse pour un taux prédéterminé dudit composant, ladite interface optique réfléchissant partiellement lesdits rayons, avec un taux de réflexion dépendant de l'angle d'incidence desdits rayons et du taux dudit composant dans ledit liquide ; un premier capteur (CCD) qui capte soit des rayons réfléchis soit des rayons réfractés par ladite interface optique, et qui transmet des signaux représentatifs des rayons captés, et un premier moyen d'analyse des signaux transmis par le premier capteur fournissant le taux de composant dans ledit liquide, en fonction des signaux transmis par ledit premier capteur.
Le brevet européen EP0598341 décrit un capteur optique pour détecter des espèces chimiques gazeuses ou liquides qui comprennent un élément sensible ayant un film mince et des moyens de mesure par réflexion amplifiée d'interférences. L'élément sensible comprend avantageusement un substrat plan réflecteur de lumière et un ou plusieurs films minces transparents organiques ou inorganiques ou des films en polymère de masse élevée qui sont formés sur ledit substrat. La détection des espèces chimiques gazeuses ou liquides est réalisée en mesurant les variations des propriétés de réflexion lumineuse de l'élément sensible sur la base du gonflement du film mince ou des variations de son épaisseur ou de son indice de réfraction ou des variations des deux paramètres. L 'invention concerne aussi un dispositif comportant un tel capteur optique pour détecter la présence d'une substance toxique, d'un gaz combustible ou inflammable, d'une vapeur ou d'un solvant, une alarme et/ou des moyens de commutateurs de fonctionnement marche/arrêt ou des canalisations.
Inconvénients de l'art antérieur
Les différents dispositifs connus présentent divers inconvénients gênants pour l'application précitée de contrôle de processus industrielle. En particulier, les solutions de l'art antérieur ne permettent pas de déterminer en temps réel la température des gouttelettes.
Solution apportée par l'invention
Afin de remédier à ces inconvénients, la présente invention concerne selon son acception la plus générale un équipement destiné à déterminer en temps réel l'indice de réfraction des gouttelettes liquides, avec une précision suffisante pour permettre d'en déduire la température.
A cet effet, l'invention concerne selon son acception la plus qénérale un équipement de contrôle de qualité par caractérisation physique et thermochimique d'un brouillard de gouttelettes de dimensions comprises entre 1 et 500 jum, dans une zone de mesure (ZM) et comparaison avec un profil de référence comprenant :
- des moyens d'illumination susceptibles de réaliser une illumination de ladite zone de mesure (ZM) ;
- des moyens de prise de vue comportant au moins une caméra susceptible de prendre au moins une image de ladite zone de mesure (ZM) illuminée par lesdits moyens d'illumination ; et
- des moyens de traitement susceptibles de déterminer les valeurs dudit paramètre, à partir de ladite image prise par la caméra, caractérisé en ce que
- le centre de ladite zone de mesure (ZM) est situé à une distance comprise entre 50 et 750 millimètres d'une surface à protéger du givrage
- lesdits moyens d'illumination comprennent au moins une source monochrome émettant dans une direction D-l • lesdits moyens de prise de vue comprenant une optique de collimation et une caméra, orienté selon une direction D2 o l'angle Gamma formé entre D-l et D2 est égal à (Alpha ± Béta) + Thêta o où
Alpha correspond à 180° moins l'angle d'arc en ciel principal correspondant à l'indice de réfraction du composant desdites gouttelettes
Béta correspond à l'ouverture de l'optique de collimation
Thêta est une valeur comprise entre 0 et 20° • l'équipement comportant en outre un circuit de traitement de l'image transmise par la caméra et un calculateur pour commander la numérisation et l'enregistrement les images dans une mémoire locale et pour commander :
o l'extraction d'une ligne transversale i de pixels Pi;j représentative de l'image numérisée o établir une table [Pi;j, I-j ] de l'intensité des pixels de cette ligne o affecter à chacun desdits pixels Pi;j l'angle de diffusion Oj associé et construire une table [Oj, Ij ] o caractériser à partir de cette table [Oj, Ij ] les particules présentes dans la zone de mesure.
Avantageusement, l'étape de caractérisation des particules consiste à comparer ladite table [Oj, Ij ] avec une collection de tables associées à des classes de particules.
De préférence, l'étape de caractérisation des particules consiste à calculer à partir de cette table [Oj, Ij ] l'indice de réfraction et la distribution de taille des particules.
Avantageusement, ladite étape de calcul de l'indice de réfraction et la distribution de taille des particules comprend :
o une étape d'estimation d'un indice de référence INDref, déterminé en fonction de ladite distribution mesurée et la loi théorique d'optique générique associant un indice et une distribution théorique o on calcule, pour N classes Cy de tailles de particules, le nombre de particules Px appartenant à la classe Cy par une inversion matricielle [I.J = [OiCy] .
Description détaillée d'un exemple non limitatif de
1'invention
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention qui suit, se référant aux dessins annexés où :
- la figure 1 représente une vue schématique d'un équipement selon l'invention.
L'équipement une source lumineuse décrit un laser et un selon l'invention est constitué par monochromatique (1), dans l'exemple ensemble optique de prise de vue (2) une caméra (3).
Le faisceau laser comportant mesure (5) particules située dans un à contrôler.
vue ( 2 ) (Alpha ± (4) est dirigé vers une zone de conduit (6) de circulation des
L'axe optique (7) forme avec l'axe optique Béta) + Thêta de l'ensemble ( 8 ) un optique de prise de angle
Gamma égal à • où objectif diaphragme moins l'angle à 1'indice de
Alpha correspond à 180° principal correspondant composant desdites gouttelettes l'ouverture de
Béta correspond à collimation
Thêta est une valeur
L'ensemble optique (9) focalisé dans (10) formant une comprise entre de prise de la zone de d'arc en ciel réfraction
1'optique et 20°.
vue comprend du de un un mesure (5 ), fente perpendiculaire au plan défini par les axes optiques (7, 8) et une lentille de sortie (11), ainsi qu'une caméra (3).
L'image acquise par la caméra résulte de la réfraction du faisceau laser (4) dans les gouttelettes. L'angle de réfraction à l'intérieur de chaque gouttelette est fonction principalement de la section de la gouttelette, de la longueur d'onde et de l'indice de réfraction, qui dépend de la température de la gouttelette. Toutefois, la variation de l'indice de réfraction en fonction de la température est très faible, et nécessite une mesure de grande précision. A titre d'exemple, pour des particules d'eau :
Longueur d'onde
Température 226,5 nm 589,0 nm 1 013,98
0 °C 1,39450 1,33432 1,32612
20 °C 1,39336 1.33298 1,32524
50 °C 1,38854 1,32937 1,32145
100 °C 1,37547 1,31861 1,31114
L'image observée par la caméra (3) présente des franges d'interférence avec une alternance de bandes sombres et de bandes claires.
Pour extraire l'information permettant de caractériser les particules dans la zone de mesure, on procède à un premier traitement pour extraire une ligne j de pixels Pi;j représentative de l'image, parallèle au plan défini par l'axe (8) du laser et l'axe (7) de l'ensemble optique.
La ligne j représentative sélectionnée est celle présentant le plus grand contraste.
On enregistre la courbe d'intensité correspondant à cette ligne pour déterminer un profil en forme de cloche, dont la position du pic détermine l'indice de réfraction et le facteur de forme dépend de la distribution de tailles des particules présentes dans la zone de mesure.
L'analyse de cette courbe peut être réalisée par différentes méthodes.
Elle peut être réalisée par comparaison avec une base de courbes associées à des classes de particules, par 5 exemple par des solutions de moindres carrées ou par un réseau bayésien.
Elle peut aussi être réalisée par un traitement consistant à procédé à une étape d'estimation d'un indice de référence INDref, déterminé en fonction de ladite distribution 10 mesurée et la loi théorique d'optique générique associant un indice et une distribution théorique et une étape de calcul pour N classes Cy de tailles de particules, le nombre de particules Px appartenant à la classe Cy par une inversion matricielle [ΙΞ] = [Ο±Ογ].

Claims (4)

  1. Revendications
    1 — Equipement de contrôle de qualité par caractérisation physique et thermochimique d'un brouillard de gouttelettes de dimensions comprises entre 1 et 500 pm, dans une zone de mesure (ZM) et comparaison avec un profil de référence comprenant :
    - des moyens d'illumination (1) susceptibles de réaliser une illumination de ladite zone de mesure (ZM) ;
    - des moyens de prise de vue (
  2. 2) comportant au moins une caméra (3 ) susceptible de prendre au moins une image de ladite zone de mesure (ZM) illuminée par lesdits moyens d'illumination ; et
    - des moyens de traitement ( 4 ) susceptibles de déterminer les valeurs dudit paramètre, à partir de ladite image prise par la caméra (3), caractérisé en ce que
    - lesdits moyens d'illumination comprennent au moins une source monochrome émettant dans une direction Dx (8 ) • lesdits moyens de prise de vue (2) comprenant une optique de collimation et une caméra, orienté selon une direction D2 (7) o l'angle Gamma formé entre Dx et D2 est égal à (Alpha ± Béta) + Thêta o où Alpha correspond à 180° moins l'angle d'arc en ciel principal correspondant à l'indice de réfraction du composant desdites gouttelettes Béta correspond à l'ouverture de l'optique de collimation Thêta est une valeur comprise entre 0 et 20° • l'équipement comportant en outre un circuit de traitement de 1'image transmise par la caméra et un calculateur pour commander la numérisation et l'enregistrement les images dans une mémoire locale et pour commander :
    o l'extraction d'une ligne transversale i de pixels P± j représentative de l'image numérisée o établir une table [Pifj, Ij] de l'intensité des pixels de cette ligne o affecter à chacun desdits pixels Pi;j l'angle de diffusion Oj associé et construire une table [Oj, I-j ] o caractériser à partir de cette table [0jZ Ij] les particules présentes dans la zone de mesure.
    Equipement caractérisation thermochimique qualité gouttelettes dimensions comprises entre
    500 une zone mesure comparaison avec en ce qu'il référence revendication 1 caractérisé comporte réaliser une
    1'étape caractérisation particules consiste comparer table [Oj, Ij] avec une collection de tables associées à des classes de particules.
  3. 3 — Equipement de contrôle de qualité par caractérisation physique et thermochimique d'un brouillard de gouttelettes de dimensions comprises entre 1 et 500 pm, dans une zone de mesure (ZM) et comparaison avec un profil de référence selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour réaliser une étape de caractérisation des particules consistant à calculer à partir de cette table [Oj, Ij] l'indice de réfraction et la distribution de taille des particules.
  4. 4 — Equipement de contrôle de qualité par caractérisation physique et thermochimique d'un brouillard de gouttelettes de dimensions comprises entre 1 et 500 μια, dans une zone de mesure (ZM) et comparaison avec un profil de référence selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour réaliser une étape de calcul de l'indice de réfraction et la distribution de taille des particules comprenant :
    o une étape d'estimation d'un indice de référence INDref, déterminé en fonction de ladite distribution mesurée et la loi théorique d'optique générique associant un indice et une distribution théorique o on calcule, pour N classes Cy de tailles de particules, le nombre de particules Px appartenant à la classe Cy par une inversion matricielle [Ι±] =
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Citations (1)

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CN105043946A (zh) * 2015-07-08 2015-11-11 浙江大学 基于双波长的散射角自标定全场彩虹测量方法及装置

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