FR3116118A1 - Dispositif de caractérisation de l’état de réticulation d’un matériau d’un objet. - Google Patents
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Abstract
Dispositif (D1) de caractérisation de l’état de réticulation d’un matériau d’un objet (3), le dispositif comprenant une zone de réception (Z) dudit objet (3). Le dispositif comprend : - au moins un capteur de lumière (1) agencé pour mesurer des caractéristiques d’un flux lumineux réfléchi par le matériau de l’objet (3) se trouvant dans la zone de réception (Z) de l’objet (3) et pour délivrer des signaux de mesure (Si0) en fonction des caractéristiques mesurées par ledit au moins un capteur de lumière (1) ; - au moins une unité de traitement (5a) reliée fonctionnellement audit au moins un capteur de lumière (1) pour recevoir lesdits signaux de mesure (Si0), l’unité de traitement (5a) étant agencée pour générer un signal d’état de réticulation du matériau (Si1) en fonction desdits signaux de mesure (Si0) délivrés par ledit au moins un capteur de lumière (1). FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 1
Description
La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs permettant d’estimer l’état de réticulation d’un matériau d’un objet.
ARRIERE PLAN DE L’INVENTION
De nombreux objets comportent des matériaux réticulés. Une réticulation correcte du matériau est nécessaire pour obtenir un objet et un matériau de qualité satisfaisante.
Ainsi, il est usuel dans l’industrie de toujours respecter les conditions de réticulation préconisées par le fabriquant du matériau à réticuler.
Selon le cas, les paramètres à respecter pour obtenir une réticulation satisfaisante sont la durée d’exposition à certaines températures et/ou la durée d’exposition à un rayonnement spécifique (rayonnement infrarouge et/ou rayonnement ultraviolet) et/ou la durée d’exposition à des solvants et/ou la durée d’exposition à un flux d’air pour évacuer ces solvants.
Pour évaluer la qualité de réticulation, des objets sont régulièrement prélevés en sortie de ligne de production et sont analysés en laboratoire pour connaître la résistance du matériau réticulé (essais de dureté et/ou de résistance mécanique et/ou chimique).
Ces essais sont couteux, consommateurs de temps et ils conduisent souvent à la destruction des objet analysés.
OBJET DE L’INVENTION
Un objet de la présente invention est de fournir un dispositif de caractérisation de l’état de réticulation de matériau d’un objet permettant de résoudre certains au moins des inconvénients précités de l’art antérieur.
A cet effet, selon un premier aspect, l’invention concerne un dispositif de caractérisation de l’état de réticulation d’un matériau d’un objet, ce dispositif comprenant une zone de réception dudit objet et ce dispositif étant essentiellement caractérisé en ce qu’il comprend :
- au moins un capteur de lumière agencé pour mesurer des caractéristiques d’un flux lumineux réfléchi par le matériau de l’objet se trouvant dans la zone de réception de l’objet et pour délivrer des signaux de mesure en fonction des caractéristiques mesurées par ledit au moins un capteur de lumière ;
- au moins une unité de traitement reliée fonctionnellement audit au moins un capteur de lumière pour recevoir lesdits signaux de mesure, l’unité de traitement étant agencée pour générer un signal d’état de réticulation du matériau en fonction desdits signaux de mesure délivrés par ledit au moins un capteur de lumière.
Les caractéristiques optiques du flux lumineux réfléchi par le matériau de l’objet varient en fonction de l’état de réticulation du matériau.
L’invention permet de mesurer ces caractéristiques du flux lumineux pour automatiquement évaluer l’état de réticulation du matériau et automatiquement générer un signal d’état de réticulation.
L’état de réticulation du matériau est obtenu sans avoir à prélever des objets, sans avoir à venir en contact contre ces objets (au risque de les dégrader) et sans avoir à réaliser des essais destructifs en laboratoire.
Grâce au signal d’état de réticulation, on peut automatiser le déclenchement d’une opération devant être mise en œuvre après réticulation.
Le dispositif selon l’invention peut être intégré à une ligne de production où est réalisée la réticulation.
Les signaux de mesure et/ou le signaux d’état de réticulation peuvent être utilisés pour optimiser le fonctionnement de cette ligne de production.
Ainsi, certains des paramètres de la ligne de production qui influencent la qualité de la réticulation peuvent être ajustés en fonction de ces signaux.
Il est dès lors possible de sortir des conditions de réticulation préconisées par les fabricants de matériaux tout en mesurant l’impact sur la qualité de réticulation.
Le matériau à réticuler peut-être un matériau polymérisable, comme un polymère acrylique, un silicone, un polyuréthane ou un polymère polymérisable par exposition aux ultraviolets (par exemple par rayonnement UV-A ou UV-C générés par exemple via des LED).
Ce matériau peut être un vernis (par exemple un vernis de tropicalisation pour préserver des composants électroniques de l’objet et des connexions électriques entre ces composants) ou un matériau de remplissage d’espace entre un substrat et un élément électronique (cette application est connue dans le domaine de l’assemblage de composants électroniques sous le terme de « underfill »), ou un matériau d’enrobage destiné à enrober un/des composants électroniques (cette application est connue dans le domaine de l’assemblage de composants électroniques sous le terme de « potting »).
Le signal d’état peut comprendre une valeur d’estimation de l’état de réticulation du matériau choisie sur une échelle de valeurs d’état s’étendant entre une première valeur limite indiquant que le matériau n’est pas réticulé et une seconde valeur limite indiquant que le matériau est complètement réticulé, cette échelle comprenant des valeurs intermédiaires entre les première et seconde valeurs limites pour indiquer des états intermédiaires entre les états non réticulé et réticulé.
Alternativement, ce signal d’état peut être un signal binaire pouvant prendre soit une première valeur représentative d’un état « matériau réticulé », soit une seconde valeur représentative d’un état « matériau non réticulé ».
Selon un autre aspect, l’invention peut porter sur une ligne de production d’objets comprenant chacun un matériau réticulé, cette ligne comportant le dispositif selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits / revendiqués dans le présent document.
Cette ligne de production peut comporter :
- une zone d’application de matériau non réticulé ;
- une zone de réticulation de matériau.
Le dispositif selon l’invention peut comporter :
- une enceinte dans laquelle se trouve la zone de réception de l’objet ;
- un convoyeur pour convoyer des objets de la zone d’application du matériau non réticulé jusqu’à la zone de réticulation, ce convoyeur passant au travers de l’enceinte pour convoyer des objets au travers de la zone de réception où est généré ledit flux lumineux réfléchi par le matériau, ce convoyeur étant préférentiellement agencé pour que le convoyage d’objets par ce convoyeur soit fonction du signal d’état de réticulation généré par l’unité de traitement.
L’invention permet d’améliorer la qualité des produits en estimant l’état de réticulation de chacun des produits passant par la ligne de production.
Selon un autre aspect de l’invention, l’invention concerne un procédé d’utilisation d’un dispositif selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits / revendiqués dans le présent document, ce procédé comprenant successivement :
- une étape de positionnement dans la zone de réception d’un objet comportant plusieurs composants électroniques et du matériau à réticuler s’étendant au moins en partie sur une face externe de l’objet ;
- une étape de mesure consistant à mesurer, à l’aide dudit au moins un capteur de lumière, des caractéristiques d’un flux lumineux réfléchi par le matériau de l’objet se trouvant dans la zone de réception et à délivrer des signaux de mesure en fonction des caractéristiques mesurées par ledit au moins un capteur de lumière (le dispositif peut être agencé pour réaliser ladite mesure par réflectance totale atténuée ATR) ;
- une étape de génération d’un signal d’état de réticulation du matériau en fonction de signaux de mesure générés pendant l’étape de mesure.
Ce procédé présente les mêmes avantages que ceux présentés en référence au dispositif selon l’invention.
Préférentiellement, ce procédé comporte une étape de commande de l’un au moins des équipements d’une ligne de production choisis parmi :
- au moins un actionneur de moteur pour actionner un moteur d’entrainement appartenant à un convoyeur motorisé du dispositif selon l’invention ;
- un équipement de dépôt pour déposer du matériau à réticuler sur des objets ;
- un équipement de désolvation pour évacuer via un flux d’air des solvants contenus dans un matériau à réticuler ;
- un équipement de réticulation comprenant au moins une source de rayonnements infrarouges et/ou ultraviolets pour réticuler du matériau à réticuler sous l’effet de ces rayonnements.
Cette étape de commande d’au moins un équipement de la ligne de production étant adaptée pour induire une variation de paramètres de fonctionnement de certains au moins de ces équipements en fonction dudit signal d’état de réticulation.
Ainsi, le signal d’état de réticulation est directement utilisé sur la ligne de production pour réguler des paramètres qui influent sur la réticulation.
Ces paramètres sont par exemple la vitesse de convoyage et/ou le temps de séjour de l’objet dans un équipement donné de la ligne de production et/ou la position de l’objet dans l’équipement et/ou la quantité de matériau déposé sur l’objet et/ou la température et/ou le débit du flux d’air de désolvation et/ou la durée d’exposition de l’objet aux rayonnements de l’équipement de réticulation et/ou l’intensité et la nature des rayonnement émis par l’équipement de réticulation.
La qualité des objets ainsi produits peut être améliorée grâce aux mesures effectuées sur la ligne et grâce à l’ajustement des conditions de la réticulation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
Comme on le comprend des figures 1 et 2, le dispositif D1 de caractérisation de l’état de réticulation d’un matériau d’un objet 3 comprend :
- une zone de réception Z (pour recevoir l’objet 3 comprenant le matériau dont on veut évaluer l’état de réticulation) ;
- au moins un capteur de lumière 1 agencé pour mesurer des caractéristiques optiques d’un flux lumineux réfléchi par le matériau de l’objet 3 se trouvant dans la zone de réception Z, ce capteur 1 étant agencé pour délivrer des signaux de mesure Si0 en fonction des caractéristiques mesurées par cet au moins un capteur de lumière 1 ;
- au moins une unité de traitement 5a reliée fonctionnellement audit au moins un capteur de lumière 1 pour recevoir lesdits signaux de mesure Si0, l’unité de traitement 5a étant agencée pour générer un signal d’état de réticulation du matériau Si1 en fonction desdits signaux de mesure Si0 délivrés par ledit au moins un capteur 1.
Certains des composants particuliers d’un matériau sont présents dans ce matériau lorsqu’il n’est pas encore réticulé et en sont absents lorsqu’il est réticulé.
Inversement, certains des composants particuliers d’un matériau sont absents de ce matériau lorsqu’il n’est pas encore réticulé et sont présents dans ce matériau lorsqu’il est réticulé.
En fonction des composants particuliers présents dans le matériau à un instant donné, ce matériau absorbe plus ou moins certaines parties / fréquences du flux lumineux reçu par ce matériau et l’observation de caractéristiques optiques du flux lumineux réfléchi par ce matériau permet de caractériser la présence ou l’absence de certains au moins de ces composants particuliers pour en déduire l’état de réticulation du matériau.
Grâce au dispositif D1 on détermine l’état de réticulation du matériau via le flux lumineux réfléchi, sans avoir à toucher, prélever ou dégrader ce matériau.
Préférentiellement, ledit capteur 1 est agencé pour mesurer des valeurs d’intensités lumineuses à différentes fréquences du flux lumineux réfléchi.
Bien que le dispositif selon l’invention puisse fonctionner à l’aide de la seule lumière naturelle ambiante, il est préférable que le dispositif D1 comporte un émetteur 2 de flux lumineux orienté vers ladite zone de réception Z pour obtenir ledit flux lumineux réfléchi.
Cet émetteur 2 augmente l’intensité du flux lumineux incident arrivant sur l’objet 3 et l’intensité de flux lumineux arrivant sur le capteur 1.
L’émetteur 2 est préférentiellement agencé pour émettre un flux lumineux sur un spectre lumineux prédéterminé dont la variation d’intensité lumineuse sur plusieurs plages de fréquences est connue.
Dans ce mode de réalisation, l’unité de traitement 5b peut être agencée pour générer le signal Si1 en fonction d’une part de données préenregistrées représentatives du spectre lumineux émis par l’émetteur 2 et d’autre part en fonction des caractéristiques mesurées par ledit capteur de lumière 1.
L’unité de traitement 5b peut aussi comparer les caractéristiques du flux émis par rapport aux caractéristiques mesurées du flux réfléchi pour en déduire la modification de flux provoquée par le matériau et pour en déduire son état de réticulation.
D’autres manières de générer le signal d’état de réticulation Si1 seront présentées plus loin en référence à des plages de fréquences prédéterminées P1 et/ou P2 et/ou P3 et/ou P4.
Le dispositif D1 peut aussi comporter une paroi définissant une enceinte 6 présentant un premier passage 6a pour l’admission d’objet 3 dans l’enceinte et un second passage 6b pour la sortie d’objet 3 hors de l’enceinte 6.
La zone de réception Z de l’objet 3 est ici disposée à l’intérieur de cette enceinte 6, entre les premier et second passage 6a, 6b.
Le dispositif D1 peut aussi comporter un convoyeur motorisé 4 traversant l’enceinte 6 et passant par lesdits premier et second passages 6a, 6b.
Ce convoyeur motorisé 4 permet de convoyer les objets 3 au travers de l’enceinte 6 en passant par la zone de réception Z.
En combinant une enceinte 6 pour préserver la zone de réception Z et un convoyeur 4 pour positionner les objets dans la zone de réception Z, on améliore les conditions de la mesure et la qualité de la caractérisation d’état de réticulation.
L’unité de traitement 5b peut aussi comporter un enregistreur pour mémoriser un historique des signaux de mesure Si0 et/ou des signaux d’état de réticulation Si1 générés pour différents objets donnés 3, chaque signal donné de l’historique étant associé à un identifiant de l’objet donné utilisé pour générer ce signal donné.
Ceci permet une traçabilité de qualité de production.
Selon un autre aspect, l’invention concerne aussi une ligne de production L1 d’objets 3 comportant chacun du matériau réticulé.
Cette ligne de production L1 est ici une ligne de vernissage d’objets, le matériau réticulé étant ici un vernis.
Cette ligne de production L1 comporte le dispositif D1 doté de l’enceinte 6, du convoyeur motorisé 4 et d’une unité de commande 5b reliée fonctionnellement à l’unité de traitement 5a pour recevoir ledit signal d’état de réticulation du matériau Si1.
Cette ligne de production L1 comprend l’un au moins des équipements du groupe d’équipements comprenant :
- au moins un actionneur X0 de moteur M pour actionner un moteur M d’entrainement appartenant audit convoyeur motorisé 4 ;
- un équipement de dépôt X1 pour déposer du matériau à réticuler sur des objets transportés par le convoyeur 4 ;
- un équipement de désolvation X2 pour évacuer, par exemple via un flux d’air, des solvants contenus dans le matériau à réticuler ;
- un équipement de réticulation X3 comprenant au moins une source de rayonnements infrarouges et/ou ultraviolets pour réticuler du matériau à réticuler sous l’effet de ces rayonnements.
La ligne de production L1 peut aussi comprendre un équipement de stockage X4 pour y stocker des objets ayant transité par l’équipement de réticulation X3 et éventuellement un équipement d’inspection visuelle X5 permettant d’observer les objets ayant transité par l’équipement de stockage X4.
Le convoyeur 4 est agencé pour déplacer les objets en passant successivement par l’équipement de dépôt X1 puis par l’équipement de désolvation X2, puis par l’équipement de réticulation X3, puis par l’équipement de stockage X4, puis par l’éventuel équipement d’inspection visuelle X5.
Le capteur de lumière 1, l’émetteur 2 sont préférentiellement disposés au niveau de l’équipement de stockage X4, dans une enceinte 6 formée dans cet équipement de stockage X4.
Toutefois, le capteur 1, l’émetteur et l’enceinte 6 pourraient être disposés au niveau de l’équipement X3 ou alternativement au niveau de l’équipement d’inspection visuelle X5.
L’unité de traitement 5b est ici reliée fonctionnellement à certains au moins des équipements du groupe d’équipements pour commander une variation de paramètres de fonctionnement de certains au moins de ces équipements en fonction dudit signal d’état de réticulation Si1.
Par exemple, l’unité de traitement peut, en fonction du signal d’état de réticulation Si1, agir sur un paramètre de fonctionnement de l’actionneur du moteur pour commander la mise en route ou l’arrêt du moteur M selon que l’on veut accélérer ou ralentir le déplacement de l’objet 3, étant entendu que la vitesse de déplacement d’objet par le convoyeur 4 influence directement la durée d’exposition aux conditions de réticulation par certains au moins des équipements X1, X2, X3.
Autre exemple, l’unité de traitement 5b peut, en fonction du signal d’état de réticulation Si1, faire varier un paramètre de quantité / d’épaisseur de matériau à réticuler appliquée sur l’objet.
Ainsi, on peut augmenter ou réduire l’épaisseur de matériau à réticuler pour influer sur la cinétique de réticulation.
Autre exemple, l’unité de traitement 5b peut, en fonction du signal d’état de réticulation Si1, faire varier un paramètre de quantité de flux d’air et/ou de taux d’humidité de flux d’air et/ou de température de flux d’air généré par l’équipement de désolvation X2.
Ainsi, on peut augmenter ou réduire la vitesse de désolvation de matériau ce qui est un paramètre influant de la réticulation en surface et/ou à cœur.
Autre exemple, l’unité de traitement 5b peut, en fonction du signal d’état de réticulation Si1, faire varier un paramètre de d’intensité de rayonnement générée par la source de rayonnement de l’équipement de réticulation X3 et/ou un paramètre de durée d’exposition à ce rayonnement.
Ainsi, en variant l’intensité de la source de rayonnement de l’équipement de réticulation X3, on peut augmenter ou réduire la vitesse de réticulation en surface du matériau et/ou à cœur dans le matériau.
Dans un mode de réalisation du dispositif D1, les caractéristiques mesurées du flux lumineux comprennent des intensités lumineuses du flux lumineux mesurées dans des plages de fréquences sélectionnées du flux lumineux réfléchi, l’ensemble de ces intensités lumineuses mesurées du flux lumineux formant une pluralité d’intensités lumineuses du flux lumineux mesurées dans différentes plages de fréquences sélectionnées.
Le flux lumineux réfléchi est composé d’ondes lumineuses ayant chacune une fréquence propre.
En sélectionnant une plage de fréquence du flux lumineux, on sélectionne toutes les ondes qui composent ce flux lumineux et qui ont des fréquences propres respectives comprises dans cette plage de fréquence sélectionnée.
Il est à noter qu’une plage de fréquence peut être réduite et égale à l’écart de sensibilité du capteur 1 autour d’une valeur fréquence ciblée pour la mesure donnée.
Dans ce cas, le capteur 1 mesure une valeur d’intensité lumineuse pour la fréquence cible plus ou moins la valeur d’erreur de la plage fréquentielle propre au capteur pour cette fréquence cible donnée.
La montre le résultat de mesures réalisées avec le capteur 1 du dispositif D1.
Ces mesures montrent la variation d’intensité lumineuse du flux lumineux réfléchi par un matériau donné à différentes fréquences / plages de fréquences d’ondes de ce flux.
Le matériau utilisé pour ces mesures est un vernis de tropicalisation qui se polymérise / réticule par exposition à un rayonnement ultraviolet).
La courbe A, en pointillés, correspond à des mesures de variation, en fonction de la fréquence, de l’intensité lumineuse de flux réfléchi par ce matériau donné dans son état non réticulé.
La courbe B, en trait plein, correspond à des mesures de variation, en fonction de la fréquence, de l’intensité lumineuse de flux réfléchi par ce matériau donné alors qu’il est dans son état réticulé.
Les courbes A’ et B’ sont des courbes de variation, en fonction de la fréquence, de l’absorbance lumineuse du matériau.
La courbe d’absorbance lumineuse A’ est obtenue pour ledit matériau donné alors qu’il est dans son état non réticulé. Cette courbe A’ est une autre manière d’illustrer la mesure donnée par la courbe A.
La courbe d’absorbance lumineuse B’ est obtenue pour ledit matériau donné alors qu’il est dans son état réticulé. Cette courbe B’ est une autre manière d’illustrer la mesure donnée par la courbe B.
Ces courbes A’ et B’ peuvent être obtenues via un traitement spécifique des mesures réalisées par le capteur 1.
Dans le cas particulier illustré à la , ces courbes A’ et B’ sont obtenues par inversion des courbes A et B, mais d’autres traitements peuvent être envisagés pour déduire ces courbes d’absorbance en fonction des mesures réalisées par le capteur 1.
Préférentiellement, l’unité de traitement 5a est d’une part agencée :
- pour détecter l’occurrence d’une première condition selon laquelle l’intensité lumineuse du flux lumineux mesurée pour une première plage de fréquence prédéterminée P1 du flux lumineux est supérieure à un premier seuil d’intensité lumineuse prédéterminé S1 ; et
- pour détecter l’occurrence d’une seconde condition selon laquelle l’intensité lumineuse du flux lumineux mesurée pour une seconde plage de fréquence prédéterminée P2 du flux lumineux est supérieure à un second seuil d’intensité lumineuse prédéterminé S2.
Cette unité de traitement 5a est par ailleurs agencée pour que ledit signal d’état de réticulation Si1 généré soit représentatif d’une réticulation satisfaisante au moins lorsque cette première condition est détectée et préférentiellement au moins lorsque les première et seconde conditions sont détectées simultanément.
Comme illustré sur la , la détection de ces deux conditions permet d’identifier des caractéristiques du flux lumineux réfléchi qui sont présentes lorsque le matériau est correctement réticulé.
L’unité de traitement 5a peut aussi être agencée pour détecter l’occurrence d’une troisième condition selon laquelle l’intensité lumineuse du flux lumineux mesurée pour une troisième plage de fréquence prédéterminée P3 du flux lumineux est supérieure à un troisième seuil d’intensité prédéterminé S3.
Dans ce cas, l’unité de traitement est agencée pour que ledit signal d’état de réticulation Si1 soit représentatif d’une réticulation satisfaisante au moins lorsque lesdites première, seconde et troisième conditions sont détectées simultanément.
L’usage de trois conditions simultanées est considéré comme avantageux pour obtenir une détermination de l’état de réticulation satisfaisante pour la plupart des matériaux réticulables utilisés dans l’industrie de l’assemblage de composants électroniques.
Avec trois conditions on limite le nombre des opérations d’analyse du flux lumineux à réaliser par l’unité de traitement. Ceci est particulièrement adapté à un usage sur une ligne de production de composants électroniques qui nécessite d’une part une fiabilité de la caractérisation de l’état de réticulation des matériaux et d’autre part une vitesse de caractérisation pour ne pas ralentir le flux d’objets sur la ligne du fait d’un lenteur de caractérisation d’état.
En ce sens l’usage de ces trois conditions permet à l’invention d’être particulièrement adaptée à l’industrie de l’assemblage de composants électroniques et à une intégration sur une ligne de production d’objets, chaque objet comportant plusieurs composants électroniques.
En limitant l’analyse du spectre réfléchi à certaines plages de fréquence particulières prédéterminées du spectre lumineux plutôt qu’à l’intégralité du spectre, on simplifie la détermination de l’état de réticulation du matériau.
La qualité de la détermination de l’état de réticulation dépend du choix des plages de fréquence et de l’étendue de ces plages sélectionnées pour détecter si les seuils d’intensité lumineuse sont dépassés ou non pour ces fréquences.
Ainsi, comme illustré sur la , la première plage de fréquence prédéterminée P1 peut correspondre à une portion de spectre lumineux dont les ondes lumineuses ont des nombres d’onde par centimètre selon une direction principale de propagation du flux lumineux réfléchi compris entre 800 et 825 (c’est-à-dire une portion de spectre lumineux dont les ondes ont des longueurs d’ondes comprises entre 12,5 µm et 12,121 µm), préférentiellement 808 (ce nombre d’onde correspond à une longueur d’onde de 12,376 µm).
La seconde plage de fréquence prédéterminée P2 peut correspondre à une portion de spectre lumineux dont les ondes lumineuses ont des nombres d’onde par centimètre selon ladite une direction principale de propagation du flux lumineux réfléchi compris entre 1400 et 1410 (c’est-à-dire une portion de spectre lumineux dont les ondes ont des longueurs d’ondes comprises entre 7,1429 µm et 7,0922 µm), préférentiellement 1405 (ce nombre d’onde correspond à une longueur d’onde de 7,1174 µm).
La troisième plage de fréquence prédéterminée P3 peut correspondre à une portion de spectre lumineux dont les ondes lumineuses ont des nombres d’onde par centimètre selon une direction principale de propagation du flux lumineux réfléchi compris entre 1610 et 1620 (c’est-à-dire une portion de spectre lumineux dont les ondes ont des longueurs d’ondes comprises entre 6,2112 µm et 6,1728 µm), préférentiellement 1616 (ce nombre d’onde correspond à une longueur d’onde de 6,1728 µm).
Chaque onde donnée du spectre lumineux réfléchi est une onde lumineuse présentant une fréquence propre constante, c’est-à-dire un nombre d’ondes constant par unité de longueur.
Il est à noter qu’un nombre d’ondes par centimètre est le nombre d'oscillations de cette onde sur un centimètre mesuré selon la direction principale de propagation de cette onde.
Le nombre d’onde par unité de longueur donnée d’une onde donnée est l’inverse de la longueur d’onde de cette onde donnée.
Le nombre d’onde par unité de longueur donnée est une unité de mesure largement utilisée dans le domaine de la spectroscopie où le nombre d'ondes pour une unité de longueur donnée est notée σ.
σ est défini par l’équation σ = 1/λ où λ est la longueur d'onde exprimé dans cette même unité de longueur.
Ainsi dire que l’on mesure l’intensité lumineuse du flux lumineux sur une portion donnée du spectre lumineux revient à mesurer l’intensité lumineuse totale des ondes lumineuses comprises dans cette portion du spectre lumineux réfléchi, cette portion du spectre lumineux réfléchi contenant uniquement les ondes du spectre lumineux dont le nombre d’ondes par unité de longueur est d’une part supérieur ou égal au nombre d’onde minimum par unité de longueur donné et d’autre part inférieur ou égale un nombre d’onde maximum par unité de longueur donné.
Pour la compréhension de la présente invention, le terme nombre d’onde est celui utilisé en spectroscopie.
En spectroscopie, le terme nombre d’onde est aussi connu sous la terminologie de « fréquence spatiale » ou sous la terminologie de « nombre d'onde spectroscopique ».
Le nombre d’ondes d’une onde lumineuse donnée est proportionnel à la fréquence de cette onde lumineuse donnée. Le nombre d’onde est inversement proportionnel à la longueur d’onde.
La combinaison de la sélection des première, seconde et troisième plages de fréquences conduit à une sélection de trois portions du spectre lumineux, ayant des nombres d’ondes par centimètre respectivement compris entre 800 et 825 (ce qui correspond à une portion de spectre lumineux comprise entre une longueur d’onde de 12,5 µm et une longueur d’onde de 12,121 µm), entre 1400 et 1410 (ce qui correspond à une portion de spectre lumineux comprise entre une longueur d’onde de 7,1429 µm et une longueur d’onde de 7,0922 µm), entre 1610 et 1620 (ce qui correspond à une portion de spectre lumineux comprise entre une longueur d’onde de 6,2112 µm et une longueur d’onde de 6,1728 µm).
Cette sélection des première, seconde et troisième plages de fréquences est particulièrement intéressante pour détecter l’état de polymérisation des matériaux formés par la polymérisation d’acrylates ou méthacrylates.
Les fonctions acrylates s’ouvrent lors de la polymérisation en réduisant l’absorbance lumineuse spécifiquement au niveau de chacune des première, seconde et troisième plages de fréquence lumineuse.
Ainsi la présente invention est particulièrement adaptée pour détecter l’état de réticulation, c’est-à-dire l’état de polymérisation, de vernis acryliques qui sont largement utilisés dans le domaine de l’industrie électronique et plus particulièrement de l’assemblage de composants électroniques.
La polymérisation des vernis acryliques se fait par évaporation de solvants et le dispositif selon l’invention est particulièrement intéressant pour la détection ergonomique d’état de réticulation de manière non destructive, sans contact, et à faible coût.
Il est aussi possible de faire en sorte que :
- ladite première plage de fréquence prédéterminée corresponde à une portion de spectre lumineux dont les ondes lumineuses ont des nombres d’onde par centimètre selon une direction principale de propagation du flux lumineux réfléchi compris entre 1220 et 1230 (c’est-à-dire des ondes lumineuses de longueur d’onde comprises entre 8,1967 µm et 8,1301 µm), préférentiellement 1228 (c’est à dire une onde lumineuse de longueur d’onde _8,1967 µm) ; et que
- ladite seconde plage de fréquence prédéterminée corresponde à une portion de spectre lumineux dont les ondes lumineuses ont des nombres d’onde par centimètre selon ladite une direction principale de propagation du flux lumineux réfléchi compris entre 1720 et 1740 (c’est-à-dire des ondes lumineuses de longueur d’onde comprises entre 5,814 µm et 5,7471 µm).
Cette sélection particulière de plages permet de détecter la réticulation de matériaux qui sont produits à l’aide de solvants à base de cétone ou propanol.
Il est à noter que dans le cas où le matériau est réticulé par retrait d’un ou plusieurs solvants, il a été constaté que la présence de solvants dans le matériau induit une diminution marquée d’intensité lumineuse du flux lumineux réfléchi, uniquement pour certaines plages de fréquence d’ondes de ce flux.
Dans ce cas, l’état réticulé du matériau est constaté lorsque la quantité de solvant dans le matériau est devenue négligeable, c’est-à-dire lorsque le flux lumineux réfléchi n’est plus atténué sur les plages de fréquence pour lesquelles le solvant génère une atténuation lumineuse (par baisse de la transmittance).
Dans ce cas, on considère que le matériau est réticulé car, en l’absence de solvant, l’intensité du flux lumineux n’est pas atténuée sur des plages de fréquence prédéfinies qui correspondent à un nombre d’ondes par centimètre selon la direction principale de propagation de l’onde qui est pour une première plage de 1220 à 1230 ondes (ce qui correspond à des ondes dont la longueur d’onde est comprise entre 8,1967 µm et 8,1301 µm) préférentiellement 1228 ondes (ce qui correspond à une onde de longueur d’onde 8,1433 µm) et pour une seconde plage de 1720 à 1740 ondes (ce qui correspond à des ondes dont la longueur d’onde est comprise entre 5,814 µm et 5,7471 µm), préférentiellement 1730 ondes (ce qui correspond à une onde de longueur d’onde 5,7803 µm).
Dans ce mode de réalisation, la première plage qui correspond à la plage de nombre d’ondes allant de 1220 à 1230 ondes, est utilisée pour détecter la réticulation de matériaux fabriqués à l’aide de solvants contenant du propanol.
La seconde plage, correspondant à la plage de nombre d’ondes allant de 1720 à 1740 ondes, permet de détecter des solvants utilisés pour les matériaux carbonylés.
Cette seconde plage peut être utilisée pour détecter la réticulation de matériaux carbonylés fabriqués à l’aide de solvants contenant des cétones, de l’acétate de n-butyl ou du propylène Glycol Monomethyl Ether Acetate.
Selon un mode de réalisation particulier du dispositif D1, l’unité de traitement 5a peut être agencée pour détecter l’occurrence d’une quatrième condition selon laquelle l’intensité lumineuse du flux lumineux mesurée pour une quatrième plage de fréquence prédéterminée P4 du flux lumineux est inférieure ou égale à un quatrième seuil d’intensité prédéterminé S4 et agencé pour que ledit signal d’état de réticulation Si1 généré soit représentatif d’une réticulation satisfaisante au moins lorsque les première, seconde, troisième et quatrième conditions sont détectées simultanément.
Dans ce mode de réalisation, sur une partie du spectre, typiquement une partie comprenant les ondes lumineuses du flux lumineux réfléchi ayant un nombre d’ondes par centimètre (suivant la direction principale de propagation de l’onde) compris entre 1460 et 1465 (ce qui correspond à des ondes dont la longueur d’onde est comprise entre 6,8493 µm et 6,8259 µm), préférentiellement 1463 (ce qui correspond à une onde de longueur d’onde 6,8353 µm), on cherche à vérifier que l’on a bien une intensité lumineuse plus faible ou égale au quatrième seuil prédéterminé S4.
Sur cette quatrième plage P4, le matériau réticulé est soit plus absorbant que le matériau non réticulé, soit aussi absorbant que le matériau non réticulé.
Ainsi, cette quatrième plage P4 peut servir de plage de référence puisque sur cette plage spécifique, le matériau a un comportement en absorption lumineuse différent de son comportement sur les première, seconde et troisièmes plages.
En effet, lors de la réticulation du matériau, on constate une baisse de l’absorbance sur les première, seconde et troisièmes plages alors que l’on constate soit une augmentation de l’absorbance, soit un maintien du niveau d’absorbance sur cette quatrième plage P4.
Cette plage P4 peut être utilisée comme plage de référence pour repérer les première et seconde plages qui ont une fréquence inférieure à la quatrième plage et la troisième plage qui a une fréquence supérieure à la quatrième plage P4.
A cette fin, on peut considérer que l’écart fréquentiel entre les première et quatre plages P1, P4 est au moins égal à quatre fois l’écart entre les troisième et quatrième plages P3, P4 et au moins dix fois l’écart entre les seconde et quatrième plages P2, P4.
L’invention n’est pas limitée aux exemples décrits précédemment et elle englobe toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications.
En particulier, l’invention peut comprendre d’autres modes de réalisation, par exemple, l’unité de traitement peut être reliée à une base de données contenant des données préenregistrées et relatives à des intensités lumineuses mesurées à différentes fréquences pour des flux lumineux réfléchis par des matériaux réticulés et/ou par des matériaux non réticulés.
Chacune des données préenregistrées dans la base est associée avec au moins un indicateur représentatif d’un état de réticulation du matériau utilisé pour générer cette donnée.
Dans ce mode de réalisation, l’unité de traitement peut être agencée pour réaliser une comparaison des données contenues dans cette base de données vis-à-vis de l’intensité lumineuse du flux lumineux réfléchi par le matériau telle que mesurée à différentes fréquences par le capteur 1.
Cette unité de traitement peut être agencée pour que ledit signal d’état de réticulation généré soit généré en fonction de ladite comparaison des données contenues dans la base de données vis-à-vis de l’intensité lumineuse du flux réfléchi telle que mesurée par le capteur 1.
On peut ainsi générer une base de données contenant des signatures lumineuses de différents matériaux réticulés ou non réticulés et à l’aide de règles préétablies, l’unité de traitement peut réaliser ladite comparaison entre les données réenregistrées dans la base et signaux de mesure délivrées par le capteur de lumière pour générer le signal d’état de réticulation en fonction de cette comparaison.
Il est à noter que les données préenregistrées peuvent avoir la forme de courbes de variation d’intensité lumineuse en fonction de la fréquence d’onde lumineuse.
De même le signal de mesure généré par le capteur peut prendre la forme d’une courbe de variation d’intensité lumineuse en fonction de la fréquence d’onde lumineuse.
Dans ce cas la comparaison effectuée par l’unité de traitement pour générer le signal d’état de réticulation est une comparaison de courbes entre elles.
Claims (14)
- Dispositif (D1) de caractérisation de l’état de réticulation d’un matériau d’un objet (3), le dispositif comprenant une zone de réception (Z) dudit objet (3), caractérisé en ce que le dispositif comprend :
- au moins un capteur de lumière (1) agencé pour mesurer des caractéristiques d’un flux lumineux réfléchi par le matériau de l’objet (3) se trouvant dans la zone de réception (Z) de l’objet (3) et pour délivrer des signaux de mesure (Si0) en fonction des caractéristiques mesurées par ledit au moins un capteur de lumière (1) ;
- au moins une unité de traitement (5a) reliée fonctionnellement audit au moins un capteur de lumière (1) pour recevoir lesdits signaux de mesure (Si0), l’unité de traitement (5a) étant agencée pour générer un signal d’état de réticulation du matériau (Si1) en fonction desdits signaux de mesure (Si0) délivrés par ledit au moins un capteur de lumière (1). - Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel les caractéristiques mesurées du flux lumineux comprennent des intensités lumineuses du flux lumineux mesurées dans des plages de fréquences sélectionnées du flux lumineux réfléchi, l’ensemble de ces intensités lumineuses mesurées du flux lumineux formant une pluralité d’intensités lumineuses du flux lumineux mesurées dans différentes plages de fréquences sélectionnées.
- Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l’unité de traitement (5a) est d’une part agencée pour détecter l’occurrence d’une première condition selon laquelle l’intensité lumineuse du flux lumineux mesurée pour une première plage de fréquence prédéterminée (P1) du flux lumineux est supérieure à un premier seuil d’intensité lumineuse prédéterminé (S1) et d’autre part agencée pour que ledit signal d’état de réticulation (Si1) généré soit représentatif d’une réticulation satisfaisante au moins lorsque cette première condition est détectée.
- Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l’unité de traitement (5a) est aussi agencée pour détecter l’occurrence d’une seconde condition selon laquelle l’intensité lumineuse du flux lumineux mesurée pour une seconde plage de fréquence prédéterminée (P2) du flux lumineux est supérieure à un second seuil d’intensité lumineuse prédéterminé (S2) et agencée pour que ledit signal d’état de réticulation (Si) généré soit représentatif de ladite réticulation satisfaisante au moins lorsque les première et seconde conditions sont détectées simultanément.
- Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l’unité de traitement (5a) est agencée pour détecter l’occurrence d’une troisième condition selon laquelle l’intensité lumineuse du flux lumineux mesurée pour une troisième plage de fréquence prédéterminée (P3) du flux lumineux est supérieure à un troisième seuil d’intensité prédéterminé (S3) et agencé pour que ledit signal d’état de réticulation (Si) généré soit représentatif d’une réticulation satisfaisante au moins lorsque les première, seconde et troisième conditions sont détectées simultanément.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel ladite première plage de fréquence prédéterminée (P1) correspond à une portion de spectre lumineux dont les ondes lumineuses ont des nombres d’onde par centimètre selon une direction principale de propagation du flux lumineux réfléchi compris entre 800 et 825, préférentiellement 808.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel :
- ladite première plage de fréquence prédéterminée (P1) correspond à une portion de spectre lumineux dont les ondes lumineuses ont des nombres d’onde par centimètre selon une direction principale de propagation du flux lumineux réfléchi compris entre 800 et 825, préférentiellement 808 ; et dans lequel
- ladite seconde plage de fréquence prédéterminée (P2) correspond à une portion de spectre lumineux dont les ondes lumineuses ont des nombres d’onde par centimètre selon ladite une direction principale de propagation du flux lumineux réfléchi compris entre 1400 et 1410, préférentiellement 1405. - Dispositif selon la revendication 5 dans lequel :
- ladite première plage de fréquence prédéterminée (P1) correspond à une portion de spectre lumineux dont les ondes lumineuses ont des nombres d’onde par centimètre selon une direction principale de propagation du flux lumineux réfléchi compris entre 800 et 825, préférentiellement 808. ; dans lequel
- ladite seconde plage de fréquence prédéterminée (P2) correspond à une portion de spectre lumineux dont les ondes lumineuses ont des nombres d’onde par centimètre selon ladite une direction principale de propagation du flux lumineux réfléchi compris entre 1400 et 1410, préférentiellement 1405 ; et dans lequel
- ladite troisième plage de fréquence prédéterminée (P3) correspond à une portion de spectre lumineux dont les ondes lumineuses ont des nombres d’onde par centimètre selon une direction principale de propagation du flux lumineux réfléchi compris entre 1610 et 1620, préférentiellement 1616. - Dispositif selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel :
- ladite première plage de fréquence prédéterminée correspond à une portion de spectre lumineux dont les ondes lumineuses ont des nombres d’onde par centimètre selon une direction principale de propagation du flux lumineux réfléchi compris entre 1220 et 1230, préférentiellement 1228 ; et dans lequel
- ladite seconde plage de fréquence prédéterminée correspond à une portion de spectre lumineux dont les ondes lumineuses ont des nombres d’onde par centimètre selon ladite une direction principale de propagation du flux lumineux réfléchi compris entre 1720 et 1740. - Dispositif selon la revendication 5, dans lequel l’unité de traitement (5a) est agencée pour détecter l’occurrence d’une quatrième condition selon laquelle l’intensité lumineuse du flux lumineux mesurée pour une quatrième plage de fréquence prédéterminée (P4) du flux lumineux est inférieure ou égale à un quatrième seuil d’intensité prédéterminé (S4) et agencé pour que ledit signal d’état de réticulation (Si1) généré soit représentatif d’une réticulation satisfaisante au moins lorsque les première, seconde, troisième et quatrième conditions sont détectées simultanément.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, comportant un émetteur (2) de flux lumineux vers ladite zone de réception (Z) pour générer ledit flux lumineux réfléchi par le matériau de l’objet (3) se trouvant dans la zone de réception (Z).
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, comportant une paroi définissant une enceinte (6) présentant un premier passage (6a) pour l’admission d’objet dans l’enceinte et un second passage (6b) pour la sortie d’objet hors de l’enceinte, ladite zone de réception de l’objet étant disposée à l’intérieur de cette enceinte, le dispositif comportant un convoyeur motorisé (4) traversant l’enceinte (6) et passant par lesdits premier et second passages (6a, 6b), ce convoyeur motorisé étant adapté à convoyer des objets au travers de l’enceinte en passant par la zone de réception (Z).
- Ligne de production d’objets comportant du matériau réticulé, la ligne comportant un dispositif selon la revendication 12, ce dispositif comportant une unité de commande (5b) reliée fonctionnellement à l’unité de traitement (5a) pour recevoir ledit signal d’état de réticulation du matériau (Si1) et la ligne de production comprenant l’un au moins des équipements du groupe d’équipements comprenant :
- au moins un actionneur (X0) de moteur (M) pour actionner un moteur (M) d’entrainement appartenant audit convoyeur motorisé (4) ;
- un équipement de dépôt (X1) pour déposer du matériau à réticuler sur des objets ;
- un équipement de désolvation (X2) pour évacuer via un flux d’air des solvants contenus dans un matériau à réticuler ;
- un équipement de réticulation (X3) comprenant au moins une source de rayonnements infrarouges et/ou ultraviolets pour réticuler du matériau à réticuler sous l’effet de ces rayonnements ; et
l’unité de traitement (5b) étant reliée fonctionnellement à certains au moins des équipements du groupe d’équipements pour commander une variation de paramètres de fonctionnement de certains au moins de ces équipements en fonction dudit signal d’état de réticulation (Si1). - Procédé d’utilisation d’un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant successivement :
- une étape de positionnement dans la zone de réception (Z) d’un objet comportant plusieurs composants électroniques et du matériau à réticuler s’étendant au moins en partie sur une face externe de l’objet ;
- une étape de mesure consistant à mesurer, à l’aide dudit au moins un capteur de lumière (1), des caractéristiques d’un flux lumineux réfléchi par le matériau de l’objet se trouvant dans la zone de réception (Z) et à délivrer des signaux de mesure (Si0) en fonction des caractéristiques mesurées par ledit au moins un capteur de lumière (1) ;
- une étape de génération d’un signal d’état de réticulation du matériau (Si1) en fonction de signaux de mesure (Si0) générés pendant l’étape de mesure.
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