WO1999056112A1 - Procede pour la determination de l'orientation de la structure des fibres de matelas de laine minerale - Google Patents

Procede pour la determination de l'orientation de la structure des fibres de matelas de laine minerale Download PDF

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WO1999056112A1
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Sébastien Cazin
Denis Lebrun
Valérie Dupouy
Christian Leonard
François CHINA
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Isover Saint-Gobain
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    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8914—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the material examined
    • G01N21/8915—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the material examined non-woven textile material
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T2207/30124—Fabrics; Textile; Paper

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the orientation of the structure of the fibers of mineral wool mattresses and in particular of creped mineral wool mattresses.
  • Crepe mineral wool mattresses that is to say in which the orientation of the fibers, instead of being parallel to a plane, is "almost random", are intended for various uses, in particular when we want to be able to exert on them, either a pressure without causing too much crushing, or a traction perpendicular to the surface without causing delamination.
  • mineral wool mattresses are laminated, they are formed continuously by depositing on a conveyor the fibers which are transported by gas streams. Before they are deposited on the conveyor, the fibers are coated with a resinous composition intended to bind the fibers together, thus giving its cohesion to the mattress formed.
  • the resinous composition applied in liquid form is crosslinked by a heat treatment carried out on the mattress previously brought back to the desired thickness and density conditions.
  • European patent application EP-A-0 133 083 proposes that fiber mats collected on the receiving member, possibly after having been compressed in the thickness direction, be continuously compressed in the longitudinal direction by passing from a pair of conveyors with a certain speed to a pair of conveyors with a speed lower than the previous one.
  • Higher higher compression rates can be achieved when compression is carried out in several successive stages, in particular with mattresses for which compression without the formation of folds is the most difficult to obtain.
  • the properties of the products obtained can be improved when the compression is carried out in several stages. 3
  • thermomechanical properties of these products are closely linked to the arrangement of the fibers in the mattresses.
  • the creping is, up to now, evaluated qualitatively, that is to say from a visual appreciation, the creping rate, or even the compression rate in terms of speed variation between the conveyors, not being representative of the general properties of the products obtained.
  • a visual assessment does not allow, in a reproducible manner, to state in a systematic way the possible link between the geometric characteristics of the product and its thermomechanical properties.
  • such a quality control is absolutely not exploitable on the production line, for example, to carry out production control.
  • the inventors set themselves to extract the preponderant directions, present at different scales, from the fibers in the mineral wool mattresses.
  • the object of the invention is therefore to design a method for determining the orientation of the structure of the fibers of woolen mattresses. 4 mineral, and in particular of crepe mineral wool mattress, which makes it possible to determine the rate of vertical fibers and the fineness of the creping.
  • this result is obtained by a process according to which: “a specific area of the mineral wool mattress is illuminated at an oblique angle of incidence,
  • At least one image of said zone is recorded on a video camera arranged on an axis substantially perpendicular to the plane of this zone,
  • each point of the image is assigned a digital signal corresponding to its light density, this digitization being carried out directly in the video camera or in a digitization stage mounted downstream.
  • the invention thus provides a method by which a quantitative determination of the arrangement of fibers in a mineral wool mattress can be carried out in a simple manner without expensive optical installations.
  • the installations necessary in the vicinity of the mineral wool mattress to be examined include only the lighting device and a video camera, and it is possible to easily arrange these installations directly at the level of a production line for mineral wool mattresses .
  • the dusting of said zone will be carried out before the image is recorded, this dusting being able to be carried out, for example, by air jet under grazing incidence or by suction under high pressure.
  • the video camera is connected to the input of an image acquisition and processing card making it possible to digitize the image in 512 x 512 pixels on 256 gray levels.
  • the card also has two parameters: gain and offset, which must be carefully adjusted for good quantization of the video signal.
  • a CCD (charge coupled Deviced) camera will be used, the CCD sensor of which is fitted to the camera comprises 768 ⁇ 512 square photosensitive elements of size 10 ⁇ 10 ⁇ m 2 .
  • the rate of vertical fibers and the fineness of the creping are determined, from the signals 5 numerical, using a Wavelet transform algorithm of a two-dimensional function and preferably, using a 2D Wavelet transform algorithm.
  • the inventors have highlighted, among the many functions which verify the conditions of admissibility in the sense of the Wavelets, that the MORLET wavelet was advantageously adapted and this for its aptitude of orientation selection and its oscillating pace which is close to the texture of the images to be analyzed.
  • the orientation of the structure orientation of the mineral wool mattress fibers is determined according to the successive stages:
  • the inventors have shown that the values obtained from an image are reproducible from several images recorded at different locations of the same product. In this way, by averaging over several images of the same control area taken at different locations, representative average values are formed.
  • the process according to the invention is applicable to a static product or to a production line for mineral wool mattresses such that the mattress is positioned on a moving conveyor.
  • the invention also relates to an apparatus for carrying out the method according to the invention.
  • This device advantageously consists of a lighting device which illuminates a determined area of the mineral wool mattress at an oblique angle of incidence, a CCD camera arranged on an axis substantially perpendicular to the plane of said area and a image processing system.
  • this device also comprises a dust removal device which will advantageously be a device which blows air under a grazing incidence or a device which sucks under high pressure.
  • the image processing system comprises a filtering stage executed by means of a filter resulting in the image domain of a two-dimensional linear transformation, such as a wavelet transformation of MORLET 2D.
  • the method described above is applied to obtain correlation data between mechanical and / or thermal properties of mineral wool mattresses and the values of the vertical fiber content and the fineness of the creping obtained.
  • Figure 1 a block diagram of the device necessary for the execution of the process.
  • Figure 2 a synoptic table of the essential components necessary for digital image processing.
  • Figure 3 a synoptic table of the circuit for calculating the rate of vertical fibers and the fineness of creping from the digitized signals.
  • Figure 4 the printed representation of a profile of the fineness of the crepe measured.
  • Figure 5 the printed representation of a profile of the rate of vertical fibers measured.
  • a strip of mineral wool 1 with a thickness of approximately 40 mm produced in continuous operation represented here in the form of a segment of mineral wool panel, moves at a speed of approximately 20 m per minute depending on the thickness of the panel, in the direction of arrow F and towards a cutting station not shown.
  • a sufficiently large area on one plane side of the strip of mineral wool 1 is dusted by an air jet 2 under grazing incidence.
  • halogen lamps 3 and 4 are placed next to the strip of mineral wool 1.
  • the light emitted by the halogen lamps 3 and 4 reaches the planar side of the strip of mineral wool 1 at an angle of incidence between 30 and 60 degrees and preferably at an angle of incidence of 45 degrees.
  • Oblique lighting at as wide an angle of incidence as possible is advantageous for obtaining good clarity of the acquired image.
  • the angle of incidence cannot be too large because an increasing fraction of light is then reflected by the strip of mineral wool, which overexposes the camera.
  • a CCD camera 5 is arranged between the two lamps 3 and 4 substantially perpendicular to the side of the strip of mineral wool 1.
  • the images recorded by the CCD camera 5 are transmitted by line 6 to an image processing system 7 in which digital image processing takes place.
  • the image processing system 7 comprises, as appears from the schematic representation of FIG. 2, a processor 9, a computer 10 and a mass memory 11.
  • a control keyboard 12, as well as a display device data 13 and a printer 14 are connected to the computer 10.
  • the device for digital image processing can comprise a video display 15 connected to the processor 9 and a video plotter 16.
  • the CCD camera contains an analog / digital converter 8. In this converter 8, the signals for each point of the image, which define its position and its brightness or gray value, that is to say its light density, are converted to corresponding digital signals. In order to be able to describe the light density with sufficient precision using digital signals, the luminosity range to be covered in total must be subdivided into a sufficiently large number of gray levels.
  • the number of gray levels must be at least 128 and good results are obtained when 256 gray levels are available.
  • the processor 9 has the function, inter alia, of converting, according to known image processing methods, the original video image into a transformed video image having a better contrast than that of the original image. Image processing cards available on the market can be used for this so-called image processor 9.
  • the processor 9 includes an image memory in which the video image whose contrast has been improved is stored.
  • the video image transformed using the processor 9 and having an improved image contrast now forms the basis of the subsequent image processing carried out by the computer 10.
  • the computer 10 calculates, using an algorithm developed for this purpose, from the light density information stored in the image memory of processor 9, the rate of vertical fibers and the fineness of the creping.
  • a mass memory 11 which is used to store the programs and to archive the video images with improved contrast and / or the images calculated therefrom, as well as the values of the vertical fiber rate and fineness associated crepe.
  • b is a translation parameter and ⁇ is an orientation parameter.
  • the rate of vertical fibers is calculated on the expansion scale 0.3 ⁇ 0.6 and the fineness of the creping on the expansion scale 0.05 ⁇ a ⁇ 0, 3, these scales being of course modular according to the nature of the mineral wool product and the criterion to be studied. Then, one can graphically represent the rate profile of vertical fibers as well as the profile of the fineness of the creping. These calculations can be done using the formulas: ⁇ n ⁇ & 0 ° ⁇ " ⁇
  • TJV ⁇ cos (2,0,). ⁇ C ( ⁇ ,) - ⁇ C (0.)
  • the rate of vertical fibers and of the fineness of creping it is therefore sufficient for the calculation of the rate of vertical fibers and of the fineness of creping to know the shape of the luminosity or effective light density on an area of the strip of mineral wool 1, in the form of numerical quantities for the various points of the image to be able to immediately deduce the appearance of the rate of vertical fibers and the fineness of the fibers.
  • the evaluation will be made on the basis of several successive images taken on the same side of the strip of mineral wool 1 but at different locations and the results of the calculation of the accumulations are averaged to obtain the final values.
  • the evaluation will be made on the upper half and the lower half of the thickness of the strip of mineral wool 1 by differentiating the values obtained for each of the halves in order to '' obtain a better accuracy of the general orientation of the fiber structure in the mineral fiber mat.
  • FIG. 3 illustrates in the form of a schematic table how the computer 10 performs the processing of the various points of the image, for example, during the evaluation of a single video image.
  • the digitized measurement value of the brightness L of each point of the image is transmitted by the line 17 to a Gaussian filter 18 in the frequency space.
  • the signal appears which corresponds to the moduli of the coefficients of the 2D MORLET Wavelet transform for a and ⁇ given, C f (a, b, ⁇ ).
  • This signal appears which corresponds to the moduli of the coefficients of the 2D MORLET Wavelet transform for a and ⁇ given, C f (a, b, ⁇ ).
  • C ⁇ a.b. ⁇ is transmitted to a summation stage 20 in which is formed the average of the modules of the coefficients of the Wavelet transform of MORLET MCT0 (a, ⁇ ), the latter then being transmitted to a summation stage 21 in which is formed the sum of the coefficients MCT0 (a, ⁇ ) on the scale of 11 dilation 0.05 ⁇ ⁇ 0.3, C, 0 Qi 0 3 ⁇ ) and to another summation stage 22 in which the cumulative coefficients MCT0 (a, ⁇ ) are formed on the expansion scale 0, 3 ⁇ a ⁇ 0.6, C, 0 3 0 6 , [ ⁇ ].
  • the cumulative signal C, 0 05 Q 3 , ( ⁇ ) is transmitted to a subtraction stage 23 in which the standard deviation of the accumulations is formed and the cumulative signal 030 6 , (6>) is transmitted to a stage of subtraction 24 in which the weighted calculation of the rate of vertical fibers is formed.
  • the lines 25 and 26 at the respective outputs of the subtraction stages 23 and 24 each now carry a signal which corresponds directly to the fineness of the fibers and to the rate of vertical fibers respectively at the location relating to the image measured. These signals can now be transmitted to the various units shown in Figure 2 for further evaluation and / or storage.
  • the result of the signal processing executed in the described manner can be represented and archived in any way.
  • a mode of representation which can just as easily be reproduced on the video display as it is printed, is represented in the form of representations printed in FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 4 represents, in polar coordinates, the profile of the accumulations of the coefficients MCT0 ( ⁇ , ⁇ ) on the expansion scale 0.05 ⁇ ⁇ ⁇ 0.3.
  • the standard deviation of the accumulations being highlighted visually by the drawing of the circles representing the maxima and minima.
  • FIG. 5 represents, in polar coordinates, the profile of the accumulations of the coefficients MCT0 ( ⁇ , ⁇ ) on the expansion scale 0.3 ⁇ ⁇ 0.6, the predominant orientation of the fibers being highlighted visually by the line drawing connecting the maxima.
  • the position and values of fiber orientation faults in particular in the case of creped mineral wool panels, can thus be detected 12 and automatically archived.
  • the data can possibly be transmitted, by a coupling interface, to an automation system in which the cutting of the strip of mineral wool and the sorting of the panels of mineral wool can be done on the basis of these data according to the different requirements quality or in which the longitudinal compression speed of the crêpereuse can be adjusted on the basis of these data.
  • Such a determination method can also be implemented on a static product at a location other than on a production line.
  • a determination of the orientation of the structure of the fibers of the product makes it possible to correlate in a precise manner properties of the product such as, for example, mechanical or thermal properties, with the calculated values of the rate of vertical fibers and of the finesse of creping.
  • Such correlation analyzes thus provide better knowledge and mastery of mineral wool products.
  • the invention is not limited to this embodiment and must be interpreted in a nonlimiting manner and encompassing all types of methods for determining the structure of the fibers of mineral wool mattresses according to which a specific area of the wool mattress is illuminated mineral at an oblique angle of incidence, at least one image of said area is recorded on a video camera in a measurement field which extends substantially perpendicular to the plane of said area, each point of the image is assigned a digital signal corresponding to its light density, this digitization being carried out directly in the video camera or in a digitization stage mounted downstream, the rate of vertical fibers and the fineness of creping from digital light density signals.

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Abstract

On détermine l'orientation de la structure des fibres de matelas de laine minérale, et en particulier de matelas de laine minérale crêpés. On enregistre sur une caméra vidéo au moins une image d'une zone déterminée du matelas de laine minérale et on évalue le profil de densité lumineuse de ladite image à l'aide d'un traitement d'images numériques. Le taux de fibres verticales et la finesse du crêpage sont calculés à partir du profil de densité lumineuse et sont représentés et évalués numériquement et/ou graphiquement.

Description

PROCEDE POUR LA DETERMINATION DE L'ORIENTATION DE LA STRUCTURE DES FIBRES DE MATELAS DE LAINE MINERALE.
L'invention concerne un procédé pour la détermination de l'orientation de la structure des fibres de matelas de laine minérale et en particulier de matelas de laine minérale crêpés.
L'invention sera décrite plus particulièrement pour un matelas de laine minérale crêpé, mais elle ne se limite pas à ce type particulier de produit, tout type de produit à base de laine minérale entre également dans le cadre de l'invention.
Les matelas de laine minérale crêpés, c'est-à-dire dans lesquels l'orientation des fibres, au lieu d'être parallèle à un plan, est "quasi-aléatoire", sont destinés à des utilisations diverses, en particulier lorsqu'on veut pouvoir exercer sur eux, soit une pression sans provoquer un écrasement trop important, soit une traction perpendiculaire à la surface sans entraîner de délaminage.
De façon traditionnelle, les matelas de laine minérale sont stratifiés, ils sont constitués en continu en déposant sur un convoyeur les fibres qui sont véhiculées par des courants gazeux. Avant qu'elles se déposent sur le convoyeur, les fibres sont enduites d'une composition résineuse destinée à lier les fibres entre elles, donnant ainsi sa cohésion au matelas constitué. La composition résineuse appliquée sous forme liquide est réticulée par un traitement thermique effectué sur le matelas préalablement ramené aux conditions d'épaisseur et de masse volumique souhaitées.
Les modes traditionnels de formation des matelas aboutissent à des produits dont les propriétés ne répondent pas parfaitement à toutes les exigences demandées par certaines applications particulières. En plus des qualités isolantes 2 requises de façon tout à fait générale, il est parfois nécessaire que les produits utilisés présentent des qualités mécaniques très spécifiques. C'est le cas, par exemple, des produits supportant des éléments de maçonnerie et qui doivent en conséquence résister à de fortes compressions tels que les produits servant à l'isolation des toitures-terrasses accessibles à la circulation. C'est aussi le cas des produits utilisés en isolation par l'extérieur et qui notamment doivent pouvoir résister aux efforts de l'arrachement.
Pour obtenir des produits présentant ces propriétés particulières, il est nécessaire de modifier les procédés traditionnels de fabrication des matelas. Dans le procédé traditionnel, la formation des matelas par dépôt des fibres sur le convoyeur de réception ou un organe analogue conduit à un enchevêtrement qui n'est pas homogène dans toutes les directions.
On constate expérimentalement que les fibres ont une forte tendance à se placer parallèlement à la surface de réception. Cette tendance est d'autant plus accentuée que les fibres sont plus longues. Cette structure de matelas est favorable à leur propriétés isolantes et aussi à leur résistance à la traction dans le sens longitudinal.
Pour de nombreuses utilisations une telle structure est par conséquent avantageuse. Cependant, on comprend qu'une telle structure ne soit pas la mieux adaptée lorsque par exemple le produit doit résister à la compression ou à l'arrachement dans le sens de son épaisseur.
Des méthodes sont connues pour fournir une orientation "quasi-aléatoire" des fibres. C'est ainsi que la demande de brevet européen EP-A-0 133 083 propose que des matelas de fibres recueillis sur l'organe de réception, éventuellement après avoir subi une compression dans le sens de l'épaisseur, soient comprimés en continu dans le sens longitudinal par passage d'une paire de convoyeurs animés d'une certaine vitesse à une paire de convoyeurs de vitesse inférieure à la précédente. Des taux de compression supérieur plus élevés peuvent être atteints lorsque la compression est effectuée en plusieurs étapes successives, notamment avec les matelas pour lesquels la compression sans formation de plis est la plus délicate à obtenir. De même, pour un même taux de compression finale, les propriétés des produits obtenus peuvent être améliorées lorsque la compression est conduite en plusieurs étapes. 3
Ainsi, il est largement admis que les propriétés thermomécaniques de ces produits sont étroitement liées à l'arrangement des fibres dans les matelas.
Cependant, le crêpage est, jusqu'à présent, évalué qualitativement, c'est-à- dire à partir d'une appréciation visuelle, le taux de crêpage, ou encore le taux de compression en terme de variation de vitesse entre les convoyeurs, n'étant pas représentatif des propriétés générales des produits obtenus. Or, une appréciation visuelle ne permet pas, de manière reproductible, d'énoncer de façon systématique le lien possible entre les caractéristiques géométriques du produit et ses propriétés thermomécaniques. De plus, un tel contrôle qualitatif n'est absolument pas exploitable sur chaîne de fabrication, par exemple, pour effectuer un contrôle de la production.
Or, il s'avère utile de pouvoir contrôler l'arrangement des fibres dans les matelas et ainsi contrôler les qualités des produits fabriqués, en particulier leur propriétés thermiques et mécaniques. Tout d'abord, cela garantirait une qualité constante aux produits finals en détectant ceux qui sortent des normes et en conservant "l'historique" de fabrication de chacun des produits pour un contrôle à posteriori. En plus, cela permettrait d'envisager, à partir de ces données, une régulation de la production.
Il faut donc des mesures sans contact afin de ne pas détériorer la structure géométrique des produits mesurés et dont les résultats soient connus en temps réel et également stockables afin de pouvoir les traiter.
Les inventeurs se sont fixés d'extraire les directions prépondérantes, présentes à différentes échelles, des fibres dans les matelas de laine minérale.
Pour cela, il a été fixé arbitrairement une base de référence verticale afin de déterminer le «taux de fibres verticales" qui correspond en fait au redressement global des fibres à une échelle macroscopique. A l'échelle microscopique, on détermine le caractère isotrope de l'arrangement des fibres que nous appellerons par la suite la "finesse du crêpage". Les inventeurs ont mis en évidence qu'il n'était pas nécessaire de visualiser les fibres de manière individuelle, une visualisation de "paquets" plus ou moins importants était suffisamment représentative.
Le but de l'invention est donc de concevoir un procédé pour la détermination de l'orientation de la structure des fibres de matelas de laine 4 minérale, et en particulier de matelas de laine minérale crêpé, qui permette de déterminer le taux de fibres verticales et la finesse du crêpage.
Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par un procédé suivant lequel : « on éclaire une zone déterminée du matelas de laine minérale sous un angle d'incidence oblique,
• on enregistre au moins une image de ladite zone sur une caméra vidéo disposée sur un axe sensiblement perpendiculaire au plan de cette zone,
• à chaque point de l'image est attribué un signal numérique correspondant à sa densité lumineuse, cette numérisation s'effectuant directement dans la caméra vidéo ou dans un étage de numérisation monté en aval.
• on détermine, au moyen d'un système de traitement d'images, le taux de fibres verticales et la finesse du crêpage à partir des signaux numériques de densité lumineuse. L'invention procure ainsi un procédé au moyen duquel une détermination quantitative de l'arrangement des fibres dans un matelas de laine minérale peut être effectuée d'une manière simple sans installations optiques onéreuses. Les installations nécessaires au voisinage du matelas de laine minérale à examiner comprennent uniquement le dispositif d'éclairage et une caméra vidéo, et il est possible d'agencer sans difficulté ces installations directement au niveau d'une ligne de production pour des matelas de laine minérale.
De préférence, on effectuera le dépoussiérage de ladite zone avant l'enregistrement de l'image, ce dépoussiérage pouvant être réalisé, par exemple, par jet d'air sous incidence rasante ou par aspiration sous forte pression. De manière avantageuse, la caméra vidéo est connectée à l'entrée d'une carte d'acquisition et de traitement d'images permettant de digitaliser l'image en 512 x 512 pixels sur 256 niveaux de gris. La carte comporte également deux paramètres : gain et offset, qu'il convient d'ajuster soigneusement pour une bonne quantification du signal vidéo. De préférence, on utilisera une caméra CCD (charge coupled Deviced) dont le capteur CCD équipant la caméra comporte 768 x 512 éléments photosensibles carrés de taille 10 x 10 μm2.
Conformément à une forme d'exécution préférée de l'invention, le taux de fibres verticales et la finesse du crêpage sont déterminés, à partir des signaux 5 numériques, à l'aide d'un algorithme de Transformée en Ondelettes d'une fonction bidimensionnelle et de préférence, à l'aide d'un algorithme de Transformée- en Ondelettes de MORLET 2D. Les inventeurs ont mis en évidence, parmi les nombreuses fonctions qui vérifient les conditions d'admissibilité au sens des Ondelettes, que l'Ondelette de MORLET était avantageusement adaptée et cela pour son aptitude de sélection d'orientation et son allure oscillante qui est proche de la texture des images à analyser.
Dans une forme de réalisation du procédé de l'invention, particulièrement efficace, la détermination de l'orientation de la structure des fibres de matelas de laine minérale se fait suivant les étapes successives :
• on enregistre sur une caméra CCD au moins quatre images de ladite zone prises à des endroits différents,
• on applique le traitement d'images à chacune de ces images enregistrées,
• et on moyenne les valeurs obtenues avant le calcul final du taux de fibres verticales et de la finesse du crêpage.
Les inventeurs ont mis en évidence que les valeurs obtenues à partir d'une image étaient reproductibles à partir de plusieurs images enregistrées à des endroits différents d'un même produit. De cette manière, en moyennant sur plusieurs images d'une même zone de contrôle prise à des endroits différents, on constitue des valeurs moyennes représentatives.
Il est également avantageux de déterminer l'orientation de la structure des fibres dans un matelas de laine minérale :
• en différenciant ladite zone d'analyse en au moins deux parties,
• et en déterminant l'orientation de la structure des fibres pour chacune de ces parties.
De cette manière, et avantageuse pour les matelas de laine minérale présentant une grande épaisseur, il est possible de déterminer, par exemple, la structure des fibres pour la moitié supérieure du matelas et pour la moitié inférieure. Ainsi, l'arrangement des fibres est quantifié de manière distincte sur l'épaisseur du matelas et permet de contrôler de manière plus approfondie la qualité des produits. 6 Il va de soi que le procédé conforme à l'invention est applicable sur un produit statique ou à une ligne de production de matelas de laine minérale telle que le matelas soit positionné sur un convoyeur en mouvement.
L'invention concerne également un appareil pour l'exécution du procédé selon l'invention.
Cet appareil est avantageusement constitué d'un dispositif d'éclairage qui éclaire une zone déterminée du matelas de laine minérale suivant un angle d'incidence oblique, d'une caméra CCD disposée sur un axe sensiblement perpendiculaire au plan de ladite zone et d'un système de traitement d'images. De préférence, cet appareil comprend également un dispositif de dépoussiérage qui sera avantageusement un dispositif qui souffle de l'air sous une incidence rasante ou un dispositif qui aspire sous une forte pression.
Selon une variante avantageuse et préférée de l'invention, le système de traitement d'images comprend un étage de filtrage exécuté au moyen d'un filtre résultant dans le domaine d'image d'une Transformation Linéaire bidimensionnelle, comme une Transformation en Ondelettes de MORLET 2D.
De manière avantageuse, on applique le procédé précédemment décrit pour l'obtention de données de corrélation entre des propriétés mécaniques et/ou thermiques de matelas de laine minérale et les valeurs du taux de fibres verticales et de la finesse du crêpage obtenues.
D'une autre manière avantageuse, on applique le procédé précédemment décrit pour l'automatisation des chaînes de productions de matelas de laine minérale crêpés permettant le réglage automatique de la vitesse de compression longitudinale de la crêpeuse en fonction des données obtenues. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortent de la description donnée ci-après d'une forme d'exécution en référence aux dessins annexés qui représentent :
Figure 1 : un schéma synoptique de l'appareil nécessaire pour l'exécution du procédé. Figure 2 : un tableau synoptique des composants essentiels nécessaires pour un traitement numérique de l'image.
Figure 3 : un tableau synoptique du circuit de calcul du taux de fibres verticales et de la finesse du crêpage à partir des signaux numérisés. 7 Figure 4 : la représentation imprimée d'un profil de la finesse du crêpage mesuré.
Figure 5 : la représentation imprimée d'un profil du taux de fibres verticales mesuré. Comme il ressort de la figure 1 , une bande de laine minérale 1 d'épaisseur d'environ 40 mm fabriquée en marche continue, représentée ici sous la forme d'un segment de panneau de laine minérale, se déplace à une vitesse d'environ 20 m par minute suivant l'épaisseur du panneau, dans le sens de la flèche F et vers un poste de découpe non représenté. A un endroit approprié de la ligne de fabrication, un domaine suffisamment étendu d'un côté plan de la bande de laine minérale 1 est dépoussiéré par jet d'air 2 sous incidence rasante.
Au niveau de cette zone, on place deux lampes halogènes 3 et 4 à côté de la bande de laine minérale 1. La lumière émise par les lampes halogènes 3 et 4 atteint le côté plan de la bande de laine minérale 1 sous un angle d'incidence compris entre 30 et 60 degrés et, de préférence, sous un angle d'incidence de 45 degrés.
L'éclairage oblique sous un angle d'incidence aussi grand que possible est avantageux pour obtenir une bonne netteté de l'image acquise. En revanche, l'angle d'incidence ne peut être trop grand parce qu'une fraction croissante de lumière est alors réfléchie par la bande de laine minérale, ce qui surexpose la caméra.
Une caméra CCD 5 est disposée entre les deux lampes 3 et 4 sensiblement perpendiculaire au côté de la bande de laine minérale 1. Les images enregistrées par la caméra CCD 5 sont transmises par la ligne 6 à un système de traitement d'images 7 dans lequel se fait le traitement numérique de l'image.
Le système de traitement d'images 7 comprend, comme il ressort de la représentation schématique de la figure 2, un processeur 9, un calculateur 10 et une mémoire de masse 11. Un clavier de commande 12, de même qu'un dispositif de visualisation des données 13 et une imprimante 14 sont connectés au calculateur 10. En outre, le dispositif pour le traitement numérique de l'image peut comprendre un afficheur vidéo 15 connecté au processeur 9 et un traceur vidéo 16. 8 La caméra CCD contient un convertisseur analogique/numérique 8. Dans ce convertisseur 8, les signaux pour chaque point de l'image, qui définissent sa position et sa luminosité ou valeur de gris, c'est-à-dire sa densité lumineuse, sont convertis en signaux numériques correspondants. Pour pouvoir décrire la densité lumineuse avec une précision suffisante à l'aide des signaux numériques, le domaine de luminosité à couvrir au total doit être subdivisé en nombre suffisamment grand de niveaux de gris. Le nombre des niveaux de gris doit être d'au moins 128 et de bons résultats sont obtenus lorsqu'on dispose de 256 niveaux de gris. Le processeur 9 a entre autre pour fonction de convertir, suivant des procédés de traitement d'images connus, l'image vidéo d'origine en une image vidéo transformée ayant un contraste meilleur que celui de l'image originale. Des cartes de traitement d'image disponibles sur le marché peuvent être utilisées pour ce processeur 9 dit d'images. Le processeur 9 comprend une mémoire d'images dans laquelle est stockée l'image vidéo dont le contraste a été amélioré.
L'image vidéo transformée à l'aide du processeur 9 et ayant un contraste d'image amélioré constitue à présent la base du traitement d'image ultérieur effectué par le calculateur 10. Le calculateur 10 calcule, à l'aide d'un algorithme développé à cet effet, à partir des informations de densité lumineuse stockées dans la mémoire d'images du processeur 9, le taux de fibres verticales et la finesse du crêpage. Au calculateur 10 est connectée une mémoire de masse 11 qui sert à stocker les programmes et à archiver les images vidéo à contraste amélioré et/ou les images calculées à partir de celles-ci, ainsi que les valeurs de taux de fibres verticales et de finesse du crêpage associées.
Le développement de l'algorithme, suivant lequel le calcul du taux de fibres verticales et de la finesse du crêpage est exécuté dans le calculateur 10 à partir des informations d'images présentes dans la mémoire d'images du processeur 9, se fait par application d'un algorithme de Transformée en Ondelettes d'une fonction bidimensionnelle. 9 La Transformée en Ondelettes d'une fonction bidimensionnelle s'exprime dans un espace de dimension 4 (a,b,θ) où a est un coefficient d'échelle de
dilatation, b est un paramètre de translation et θ est un paramètre d'orientation.
Une méthode d'analyse préférée consiste à effectuer la Transformée en Ondelettes de MORLET 2D d'images balayant, par exemple, toutes les échelles de dilatation pour 0,05 < a ≤ 0,6 , (échelle correspondant à un balayage sur les échelles [0, 36mm;4, 27 mm] pour un grandissement de l'image de 7,5 pixels/mm, ce grandissement étant variable suivant la taille du champ visé) et toutes les orientations pour 0 < < < 180° où 0 = 0° correspond à la verticale de référence, en chaque point de l'image. On obtient pour chaque couple (a,θ) un graphe bidimensionnel correspondant à un coefficient de la Transformée en Ondelettes de MORLET Cf [a,b,θ\ . Cette analyse se fait d'un pas angulaire < = 10° et à un pas a = 0,05 pour l'échelle de dilatation.
On ne retient en définitive que la moyenne des modules des coefficients de la Transformée en Ondelettes de MORLET MCT0(a,θ) et on somme, sur l'échelle des a , les coefficients MCT0(a,θ) pour obtenir les cumuls C(θ) .
A partir de ces cumuls C(θ) , on calcul le taux de fibres verticales sur l'échelle de dilatation 0,3 < < 0,6 et la finesse du crêpage sur l'échelle de dilatation 0,05 < a < 0,3 , ces échelles étant bien entendu modulables suivant la nature du produit de laine minérale et le critère à étudier. Puis, on peut représenter graphiquement le profil de taux de fibres verticales ainsi que le profil de la finesse du crêpage. Ces calculs peuvent être effectués au moyen des formules : θn<\ &0° ι « λ
. TJV = ∑cos(2,0,). \ C(Θ,)— ∑C(0.)
0, =O° ^ n ι= i dans cette formule : TfV - taux de fibres verticales cos(2,6>) = facteur de pondération « = 18 10
0„ < 1 8O° ,
? Σ, = 0° (»,)- r n ∑ ; = 0 c(*,) fi inesse
77 dans cette formule : σ = écart-type
« = 18
Il est donc suffisant pour le calcul du taux de fibres verticales et de la finesse de crêpage de connaître l'allure de la luminosité ou densité de lumière effective sur une zone de la bande de laine minérale 1 , sous la forme de grandeurs numériques pour les divers points de l'image pour pouvoir en déduire immédiatement l'allure du taux de fibres verticales et de la finesse des fibres. De préférence l'évaluation se fera sur la base de plusieurs images successives prises sur le même côté de la bande de laine minérale 1 mais à des endroits différents et dont on moyenne les résultats du calcul des cumuls pour obtenir les valeurs finales.
De préférence encore, lorsque le panneau présentera une épaisseur supérieure à 40 mm, l'évaluation se fera sur la moitié supérieure et la moitié inférieure de l'épaisseur de la bande de laine minérale 1 en différenciant les valeurs obtenues pour chacune des moitiés afin d'obtenir une meilleure précision de l'orientation générale de la structure des fibres dans le matelas de fibres minérales.
La figure 3 illustre sous forme d'un tableau schématique comment le calculateur 10 effectue le traitement des divers points de l'image, par exemple, lors de l'évaluation d'une seule image vidéo. La valeur de mesure numérisée de la luminosité L de chaque point de l'image est transmise par la ligne 17 à un filtre Gaussien 18 dans l'espace fréquentiel. A la sortie 19 de ce filtre Gaussien 18, apparaît le signal qui correspond aux modules des coefficients de la Transformée en Ondelettes de MORLET 2D pour a et θ donnés, Cf (a,b,θ) . Ce signal
CÀa.b.θ) est transmis à un étage de sommation 20 dans lequel est formé la moyenne des modules des coefficients de la Transformée en Ondelettes de MORLET MCT0(a,θ) , ce dernier étant alors transmis à un étage de sommation 21 dans lequel est formé le cumul des coefficients MCT0(a,θ) sur l'échelle de 11 dilatation 0,05 < α < 0,3 , C,0 Qi 0 3 θ) et à un autre étage de sommation 22 dans lequel est formé le cumul des coefficients MCT0{a,θ) sur l'échelle de dilatation 0,3 < a ≤ 0,6 , C,0 3 0 6, [θ] . Le signal du cumul C,0 05 Q 3, (θ) est transmis à un étage de soustraction 23 dans lequel est formé l'écart-type des cumuls et le signal du cumul 030 6,(6>) est transmis à un étage de soustraction 24 dans lequel est formé le calcul pondéré du taux de fibres verticales. Les lignes 25 et 26 aux sorties respectives des étages de soustraction 23 et 24 portent à présent chacune un signal qui correspond respectivement directement à la finesse des fibres et au taux de fibres verticales à l'endroit afférent à l'image mesurée. Ces signaux peuvent à présent être transmis aux diverses unités représentées à la figure 2 en vue d'une nouvelle évaluation et/ou du stockage.
Plus de détails sur les transformées en Ondelettes d'une fonction bidimensionnelle et en particulier sur la transformée en Ondelettes de MORLET 2D, sont décrits dans le document intitulé « ONDES ET ONDELETTES, la saga d'un outil mathématique » de Barbara BURKE HUBBARD publié aux éditions BELIN POUR LA SCIENCE.
Le résultat du traitement du signal exécuté de la façon décrite peut être représenté et archivé de manière quelconque.
Un mode de représentation qui peut tout aussi bien être restitué sur l'affichage vidéo qu'imprimé, est représenté sous la forme de représentations imprimées aux figures 4 et 5.
La figure 4 représente, en coordonnées polaires, le profil des cumuls des coefficients MCT0(α,θ) sur l'échelle de dilatation 0,05 ≤ α < 0,3. L'écart type des cumuls étant mis en valeur de manière visuelle par le tracé des cercles représentants les maxima et les minima.
La figure 5 représente, en coordonnés polaires, le profil des cumuls des coefficients MCT0(α,θ) sur l'échelle de dilatation 0,3 < α < 0,6 , l'orientation prédominante des fibres étant mise en valeur de manière visuelle par le tracé de la droite reliant les maxima. La position et les valeurs de défauts d'orientation de fibres, en particulier dans le cas de panneaux de laine minérale crêpés, peuvent ainsi être détectées 12 et archivées automatiquement. Les données peuvent éventuellement être transmises, par une interface de couplage, à un système d'automatisation dans lequel la découpe de la bande de laine minérale et le triage des panneaux de laine minérale peuvent se faire sur la base de ces données suivant les différentes exigences de qualité ou alors dans lequel la vitesse de compression longitudinale de la crêpeuse peut être réglée sur la base de ces données.
Un tel procédé de détermination peut également être mis en oeuvre sur un produit statique à un endroit autre que sur une chaîne de production. Avantageuse, une telle détermination de l'orientation de la structure des fibres du produit permet de corréler de manière précise des propriétés du produit telles que, par exemple, les propriétés mécaniques ou thermiques, avec les valeurs calculées du taux de fibres verticales et de la finesse du crêpage. De telles analyses de corrélation apportent ainsi une meilleure connaissance et maîtrise des produits en laine minérale. L'invention ne se limite pas à ce mode de réalisation et doit être interprétée de façon non limitative et englobant tous types de procédés pour la détermination de la structure des fibres de matelas de laine minérale suivant lequel on éclaire une zone déterminée du matelas de laine minérale sous un angle d'incidence oblique, on enregistre sur une caméra vidéo au moins une image de ladite zone dans un champ de mesure qui s'étend en substance perpendiculairement au plan de ladite zone, à chaque point de l'image est attribué un signal numérique correspondant à sa densité lumineuse, cette numérisation s'effectuant directement dans la caméra vidéo ou dans un étage de numérisation monté en aval, on détermine, au moyen d'un système de traitement d'images, le taux de fibres verticales et la finesse du crêpage à partir des signaux numériques de densité lumineuse.

Claims

13 REVENDICATIONS
1. Procédé pour la détermination de l'orientation de la structure des fibres de matelas de laine minérale, en particulier de matelas de laine minérale crêpés, suivant lequel : « on éclaire une zone déterminée du matelas de laine minérale sous un angle d'incidence oblique,
• on enregistre au moins une image de ladite zone sur une caméra vidéo disposée sur un axe sensiblement perpendiculaire au plan de cette zone,
• à chaque point de l'image est attribué un signal numérique correspondant à sa densité lumineuse, cette numérisation s'effectuant directement dans la caméra vidéo ou dans un étage de numérisation monté en aval,
• on détermine, au moyen d'un système de traitement d'images, le taux de fibres verticales et la finesse du crêpage à partir des signaux numériques de densité lumineuse.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on calcule le taux de fibres verticales et la finesse des fibres à partir des signaux numériques de densité lumineuse à l'aide d'un algorithme de Transformée en Ondelettes d'une fonction bidimensionnelle.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on utilise l'Ondelette de MORLET 2D.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on enregistre sur une caméra CCD au moins quatre images de ladite zone prises à des endroits différents, en ce qu'on applique le traitement d'images à chaque image enregistrée, et en ce qu'on moyenne les valeurs obtenues avant le calcul final du taux de fibres verticales et de la finesse des fibres.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on différencie ladite zone en au moins deux parties et en ce qu'on détermine l'orientation de la structure des fibres pour chacune de ces parties.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matelas de laine minérale est positionné sur un convoyeur en mouvement.
7. Appareil pour l'exécution du procédé suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'éclairage qui éclaire une zone déterminée d'un matelas de laine minérale suivant un angle d'incidence oblique, 14 une caméra CCD disposée sur un axe sensiblement perpendiculaire au plan de ladite zone et un système de traitement d'images.
8. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le système de traitement d'image comprend un étage de filtrage exécuté au moyen d'un filtre résultant dans le domaine d'image d'une Transformation linéaire bidimensionnelle, comme une Transformation en Ondelettes de MORLET 2D.
9. Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 6 pour l'obtention de données de corrélation entre des propriétés mécaniques et/ou thermiques de matelas de laine minérale et les valeurs du taux de fibres verticales et de la finesse du crêpage obtenues.
10. Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 6 pour l'automatisation des chaînes de productions de matelas de laine minérale crêpés permettant le réglage automatique de la vitesse de compression longitudinale de la crêpeuse en fonction des données obtenues.
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