FR2499718A1 - Procede et dispositif pour la detection des defauts de surface des pieces mecaniques, en particulier des pieces a surface courbe - Google Patents

Abstract

CE PROCEDE EST DU TYPE QUI OPERE PAR ANALYSE DE LA DIFFRACTION LUMINEUSE ENGENDREE PAR LES DEFAUTS DES PIECES A EXAMINER. IL CONSISTE A ECLAIRER LA SURFACE S DE LA PIECE A EXAMINER AVEC UN RAYONNEMENT LUMINEUX NON COHERENT, A FORMER UNE IMAGE PLANE DE CETTE SURFACE S DANS UN MOYEN PHOTOSENSIBLE TRANSPARENT 16 DANS LEQUEL LA DISTRIBUTION SPATIALE D'INTENSITE DU RAYONNEMENT LUMINEUX NON COHERENT REFLECHI PAR LADITE SURFACE S PRODUIT UNE DISTRIBUTION SPATIALE CORRESPONDANTE ET PROPORTIONNELLE DES VALEURS DE L'INDICE DE REFRACTION, A ECLAIRER CE MOYEN PHOTOSENSIBLE TRANSPARENT 16 SUIVANT UN BALAYAGE ORDONNE PAR ZONES ELEMENTAIRES AVEC UN RAYONNEMENT LUMINEUX COHERENT POLARISE LINEAIREMENT ET A DETECTER PENDANT L'OPERATION DE BALAYAGE LES VARIATIONS D'AU MOINS L'UNE DES COMPOSANTES DE POLARISATION DU RAYONNEMENT LUMINEUX COHERENT APRES QUE CE DERNIER A TRAVERSE LEDIT MOYEN PHOTOSENSIBLE TRANSPARENT 16. L'INVENTION CONCERNE EGALEMENT UN DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE ET QUI COMPREND UN MODULATEUR SPATIAL DE LUMIERE 14.

Description

La présente invention se rapporte d'une façon générale à un procédé de

détection des défauts de surface des pièces mécaniques, notamment des pièces mécaniques

i surface courbe.

L'invention concerne en particulier un procédé basé sur l'analyse de la diffraction lumineuse engendrée

par d'éventuels défauts de surface, cette analyse s'ef-

fectuant par l'observation de l'atération des caracté--

ristiques d'une onde électro-magnétique cohérente dans

le plan des fréquences spatiales ou plan de Fourier.

L'analyse de la diffraction lumineuse engen-

drée par des défauts de surface est une technique con-

nue et couramment employée pour la détection et l'iden-

tification des défauts de surface (crevasses, fissures,

criques, entailles, rayures et analogues) des pièces mé-

caniques. Normalement, cette analyse s'effectue en éclai-

rant la surface à examiner avec un rayonnement lumineux plan et cohérent et en détectant ensuite la distribution

spatiale d'intensité du rayonnement réfléchi par la sur-

face examinée.

Suivant une forme courante de mise en oeuvre, l'analyse de la diffraction lumineuse engendrée par des défauts de surface s'effectue au moyen d'un dispositif

qui comprend un premier système optique, ou système d'émis-

sion, destiné à envoyer un rayonnement lumineux plan et cohérent sur la surface a examiner et un deuxième système optique ou système de réception, par exemple, un écran de visualisation ou une matrice de capteurs photoélectriques disposé dans une position symétrique de celle du premier système optique par rapport à la direction normale à la surface à examiner et destiné à fournir des indications

sur la distribution spatiale de l'intensité du rayonne-

ment réfléchi par la surface à examiner.

Les fondements théoriques de ce type d'analyse

spnt amplement exposésq en même temps que quelques exem-

ples d'applications possibles, dans les chapitres 4 et 7 du texte "Introduction to Fourier Optices" de Joseph

W. Goodman - Editions Mc. Graw-Hil-, 1968.

L'analyse de la diffraction lumineuse engen-

drée par des défauts de surface mise en oeuvre -confor-

mément aux procédés décrits plus haut voit son applica- tion limitée au contrôle des pièces mëcaniques planes et elle n'est pas adéquate pour la contrôle qualitatif des pièces à surface courbe, en particulier des pièces dont

la surface n'admet pas au moins une direction d'annula-

tion de la courbure (surfaces à double courbure).

En effet, dans ces pièces, on peut observer, selon la partie examinée, une variation continue de la

direction normale à la surface, ce qui entraîne une va-

riation continue de la direction de propagation du ray-

onnement réfléchi par la surface à examiner. Pour pou-

voir procéder à l'analyse de la diffraction lumineuse engendrée par des défauts de surface de pièces mécaniques

de ce type par les procédés connus, il est donc nécessai-

re de suivre dans l'espace le rayonnement réfléchi par

la pièce en assurant cependant que le dispositif d'ana-

lyse est continuellement placé correctement à une dis-

tance fixe prédéterminée de la surface à contrôler.

Ces conditions de fonctionnement se révèlent pratiquement irréalisables en dehors du laboratoire et

elles sont entièrement inapplicables au contrôle quali-

tatif des processus industriels, notamment lorsqu'il doit

être effectué sur toutes les pièces produites.

En outre, lorsque les pièces à contrôler pos-

sèdent de grandes dimensions, par exemple, lorsqu'il s'agit de carrosseries de véhicules automobiles ou de parties de telles carrosseries qui sont soumises à des traitements de peinture ou de protection superficielle,

la nécessité de procéder à l'exploration de toute la sur-

face de la pièce rend pratiquement impossible lexécu-

tion du contrôle qualitatif à des cadences compatibles

avec les temps de la production industrielle.

Le but de la présente invention est de fournir un procédé qui permette d'effectuer d'une façon rapide et précise le contr8le de la qualité de finition de surface de pièces mécaniques possédant des surfaces courbes et/ou de grandes dimensions. L'invention a pour objet un procédé de détection des éventuels défauts de surface des pièces mécaniques, en

particulier des pièces mécaniques à surface courbe, opé-

rant par analyse de la diffraction lumineuse engendrée par ces défauts de surface, et caractérisé en ce qu'il comprend les phases consistant à:

a) éclairer la surface de la pièce dont il s'a-

git de détecter les défauts avec un rayonnement lumineux non cohérent, b) former une image plane de ladite surface dans

un moyen photosensible transparent dans lequel la distri-

bution spatiale d'intensité du rayonnement lumineux non

cohérent réfléchi par ladite surface produit une distribu-

tion spatiale correspondante et proportionnelle de valeurs do l'indice de réfraction, c) éclairer le moyen photosensible transparent selon un balayage ordonné par zones élémentaires avec un rayonnement lumineux cohérent polarisé linéairement, d) déecteir pendant l'opération de balayage les

variations d'au moins l'une des composantes de polarisa-

tion du rayonnement lumineux cohérent après que le rayon-

nement lumineux a traversé ledit moyen photosensible trans-

parent,

e) déduire de ces variations une indication d'é-

ventuels défauts de surface de la pièce.

Dans le procédé décrit ci-dessus, l'analyse de la diffraction lumineuse engendrée par les défauts de surface d'une pièce mécanique est mise en oeuvre par l'examen d'une image plane de la surface à contr8ler, ce qui élimine les

inconvénients décrits plus haut, qui se manifestent lors-

que la pièce à contr8ler présente une surface courbes en

particulier à double courbure.

L'invention concerne en outre un dispositif pour

la mise en oeuvre du procédé décrit plus haut dont la ca-

ractéristique principale réside dans le fait qu'il com-

prend:

a) des moyens servant à éclairer avec un rayon-

nement lumineux non cohérent la surface de Ja pice dont il s'agit de détecter les défauts, b) un modulateur spatial de lumière comprenant

au moins une couche d'une matière -photosensible transpa-

rente dans laquelle une distribution spatiale dtintensité

de rayonnement lumineux non cohérent produit une distri-

bution spatiale correspondante et proportionnelle de va-

leur de l'indice de réfraction, c) un système optique interposé entre la surface de la-pièce dont il s'agit de détecter les défauts et le modulateur spatial de lumière, ce système optique étant capable de former une image plane de cette surface sur la dite couche de matière photosensible transparente, d) une source de rayonnement lumineux cohérent

polarisé linéairement.

e) des moyens servant à déplacer en mouvement

relatif le modulateur spatial de lumière et ledit rayon-

nement lumineux cohérent de manière que ce- rayonnement

éclaire ladite couche de matière photosensible transparen-

te selon un balayaxge ordonné par zones élémentaires, et f) des moyens détecteurs destinés à détecter pendant l'opération de balayage les variations d'au moins

l'une des composantes de polarisation du rayonnement lu-

mineux cohérent après que ce rayonnement a traversé ladite

couche de matière photosensible transparente.

Le dispositif suivant l'invention comprend en outre des moyens calculateurs électroniques reliés aux

moyens détecteurs et destinés à déduire des dites varia-

tions d'au moins l'une des composantes de polarisation du rayonnement lumineux cohérent une indication d'éventuels

défauts de surface de la pièce.

On exposera ci-après les fondements théoriques

de l'invention.

Le modulateur spatial de lumière ("Spatial Light Nlodulator" - SLUI - ou, suivant une autre expression utili- sée habituellement dans la technique "Light Valve") est un dispositif d'un grand intérêt pour l'élaboration "en

temps réel" de signaux optiques. Il est généralement cons-

titué par un support plan sur lequel est disposée une cou-

cho transparente d'une matière qui est de nature à modi-

fier ses caractéristiques de transmission des ondes élec-

tromagnétiques, en particulier son indice de réfraction, en fonction de l'intensité d'un rayonnement lumineux non

cohérent qui tombe sur sa surface.

La variation locale de la valeur de l'indice de réfraction peut résulter de la manifestation do différents

phénomènes physiques. Dans une première classe de disposi-

tifs, connus dans la technique sous la dénomination de "PROM Pockels Rlead-out Optical Modulator", une couche de

matière photoconductrice est interposée entre deux élec-

trodes transparentes planes auxquelles une tension de pola-

risatior, est appliquée par un générateur extérieur. Dans ces conditions, la variation de conductivité en fonction

de l'intensité d'un rayonnement lumineux qu'on fait tom-

ber sur lo dispositif provoque, en raison de l'effet con-

nu sous la désignation d'effet électro-optique linéaire ou effet Poclcels, une variation proportionnelle de l'indice do réfraction de la matière, variation qui est ainsi de nature à modifier les caractéristiques de phase, et donc de polarisation, d'un rayonnement lumineux cohérent qui

se propage à l'intérieur de la matière.

En particulier, lorsque le rayonnement lumineux

tombant sur le dispositif possède une distribution spatia-

le non uniforme de l'intensité, la distribution spatiale correspondante et proportionnelle des valeurs de l'indice de réfraction constitue une image, en général du type à haute définition, de la source de rayonnement lumineux non cohérentqui peut être également constituée par un objet partiellement réfléchissant éclairé par une source normale, à incandescence ou à fluorescence. On peut lire cette image d'une façon non destructive en faisant tomber

sur le dispositif un rayonnement lumineux cohérent pola-

risé linéairement et en détectant la variation des carac-

téristiques de polarisation de ce rayonnement lumineux

cohérent après qu'il a traversé la couche de matière pho-

tosensible. L'opération de lecture peut tre exécutée avec un balayage ordonné de la couche de matière photosensible par zones élémentaires (par exemple par lignes) selon les

critères couramment utilisés dans les appareils de récep-

tion de télévision. Le modulateur spatial de lumière est donc un convertisseur de type optique-optique, capable d'opérer une conversion d'une information optique du type

non cohérent en une information optique du type cohérent.

On peut effacer l'image mémorisée dans le d spo-

sitif en inversant la tension de polarisation appliquée aux deux électrodes transparentes entre lesquelles est

interposée la couche photosensible. En variante, l'efface-

ment peut 8tre obtenu en éclairant la couche de matière photosensible avec un rayonnement lumineux non cohérent de forte intensité et spatialement uniforme (du type désigné

communément par l'expression anglaise "flood light").

Dans d'autres modulateurs spatiaux de lumière,

différents des PROM décrits plus haut, on obtient la va-

riation de l'indice de réfraction en provoquant la mani-

festation d'effets électro-optiques dans des matières tel-

les que les cristaux liquides (SLM), des matières photodi-

chroiques et ferro-électriques. Il existe en outre des dis-

positifs modulateurs spatiaux de lumière dans lesquels l'image est mémorisée sous la forme d'une déformation de la couche de matière photosensible, qui a pour effet de modifier la longueur du chemin optique et par conséquent

la polarisation du rayonnement cohérent polarisé linéaire-

ment utilisé pour l'opération de lecture.

On trouvera d'autres indications sur les fonde-

ments théoriques et les critères d'utilisation des modu-

lateurs spatiaux de lumière dans l'article "Spatial Light Modulators" de D. Casasent-Proceedings de la IEEE, volume 659 n0 1, janvier 1977, pages 143 - 157 et, en outre, dans

l'article "Realtime Spatial Light Modulators" de B. Schnee-

berger, F. Laeri, T. Tschudi et F. Mast, Optics Communi-

cations, volume 31, nO 1, octobre 1979, pages 13 - 15.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention seront mieux compris à la lecture de la descrip-

tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels

la figure 1 est une vue schématique d'un dispo-

sitif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'inven-

tion; et la figure 2 est une représentation schématique

de la structure d'un modulateur spatial de lumière utili-

sé dans le dispositif.

Sur la figure 1, on a indiqué en S la surface

d'une pièce à contr8ler, par exemple une partie de la car-

rosserie d'un véhicule automobile.

En 10, on a indiqué une source lumineuse normale, par exemple une lampe au tungstène, destinée à éclairer par un rayonnement de lumière non cohérente la surface S de la pièce à contr8ler Un système optique 12 a pour fonction de former sur un modulateur spatial de lumière 14 une image de la

surface à contr8ler S. Le système optique 12 est avantageu-

sement constitué par un objectif capable de former sur le modulateur spatial de lumière 14 une image réduite de la

surface S, en rendant ainsi le contr8le qualitatif de piè-

ces de grandes dimensions possible et même facile à réali-

ser. L'objectif est de préférence du type à grande profon-

deur de champ, c'est-à-dire un objectif doté d'un faible rapport entre la longueur focale et la diagonale du format de l'image, ce qui permet d'éliminer les effets exercés

sur la précision du contrôle par les différences de dis-

tance entre le dispositif et les différents points d'une

même pièce Du les différentes pièces contrôlées succes-

sivement. Le modulateur spatial de lumière 14, qui est d'un type connu en soi, de préférence du type PROM décrit

plus haut, est construit conformément à la structure re-

présentée schématiquement sur la Figuré 2. Ce modulateur spatial de lumière 14 comprend essentiellement:

a) une couche 16 de matière photosensible trans-

parente dans laquelle une distribution spatiale d'intensité

de rayonnement lumineux non cohérent induit une distribu-

tion spatiale correspondante et proportionnelle de valeurs de l'indice de réfraction, b) une première électrode plane 18, t ansparente au rayonnement non cohérent réfléchi par la surface S de la pièce à contr8ler,

c) un miroir diélectrique plan et semi-transpa-

rent 209 interposé entre la couche de matière photosensi-

ble 16 et la première électrode plane 18, la surface ré-

fléchissante de ce miroir diélectrique étant dirigée vers la couche de matière photosensible transparente 16, d) une deuxième électrode plane transparente 22

qui fait face à la surface de la couche de matière photo-

sensible transparente 16 qui est à l'opposé du miroir diélectrique plan 20, et

e) une unité d'alimentation 24 destinée à appli-

quer au moins deux niveaux de tension différents entre la première et la deuxième électrodes transparentes 18, 22 respectivement.

Le premier niveau de tension correspond aux con-

ditions dans lesquelles, selon les modalités décrites plus haut, on observe la manifestation des caractéristiques de photoconductivité de la couche de matière photosensible transparente 16 tandis que le deuxième niveau de tension est celui qui provoque l'effacement de l'image mémorisée dans cette couche de matière photosensible transparente 16. L'unité d'alimentation 24 commande les fonctions de mémorisation et d'effacement de l'image formée sur la

couche de matière photosensible 16, en permettant d'effec-

tuer successivement l'examen de différentes distributions

spatiales d'intensité lumineuse qui correspondent aux ima-

ges des surfaces des pièces mécaniques qui sont cadrées

successivement par l'objectif 12.

En 26 on a indiqué une source de rayonnement lumineux cohérent polarisé linéairement, de type connu (laser). Le rayonnement lumineux produit par la source 26 est envoyé vers le modulateur spatial de lumière 14 par l'intermédiaire d'un système optique qui permet de déplacer ce rayonnement par rapport au modulateur 14. Ce système optique comprend:

a) un premier miroir 28 destiné à dévier le rayon-

nement lumineux cohérent produit par la source 26, b) un deuxième miroir 30 destiné à intercepter

le rayonnement dévié par le premier miroir 28 et à le dé-

viér dans une direction sensiblement perpendiculaire à la surface de la couche photosensible 16 du modulateur spatial de lumière 14, d) une lentille cylindrique 32 interposée entre le premier miroir 28 et le deuxième miroir 30 et qui a son foyer F au point du premier miroir 28 qui est frappé par le rayonnement produit par la source 26,

e) un premier actionneur 34 servant à faire oscil-

ler le premier miroir 28 autour d'un axe -A orthogonal à la

ligne focale L de la lentille cylindrique 32 et à la direc-

tion du rayonnement lumineux émis par la source 26 et qui passe en outre par le foyer F de la lentille 32,et

f) un deuxième actionneur 36 servant à faire os-

ciller le deuxième miroir 30 autour d'un axe B qui coupe la ligne focale L de la lentille cylindrique 32 et qui se trouve dans un plan orthogonal à l'axe A. Le rayonnement lumineux coherent polarisé liné

airement est dévié par le deuxième miroir 30 vers le mo-

dulateur spatial de lumière 14 de manière que, après avoir traversé la deuxième électrode transparente 22, le rayon-

nement tombe sur la couche de matière photosensible trans-

parente 16 dans une direction sensiblement perpendiculaire

à la surface de cette couche 16.

Après avoir traversé la couche 16 le rayonne-

ment lumineux cohérent est réfléchi par le miroir semi-

transparent 20, traverse de nouveau la couche 16 et sort

du modulateur spatial de lumière 14. Le rayonnement cohé-

rent sortant du modulateur spatial 14 est réfléchi par un miroir semitransparent 38 interposé entre le modulateur spatial de lumière 14 et le deuxième miroir 30 et il est dévié vers un analyseur optique normal 4-0 constitué, par

exemple par un polariseur.

En 42, on a indiqué schématiquement une matrice de convertisseuriphotoélectriquesdisposée en cascade par rapport à l'analyseur 40 et destinée à produire à la sortie de chacun des convertisseurs un signal électrique indicatif de l'intensité du rayonnement lumineux qui tombe sur ce

convertisseur 42. Entre l'analyseur optique 40 et la ma-

trice de convertisseur.photo-électriquea42 est interposée

une lentille 44 destinée à envoyer sur la matrice de con-

vertisseursphloto-électriques42 le rayonnement lumineux qui

sort de l'analyseur 40.

En 46, on a indiqué un circuit électronique calcu-

lateur alimenté par les signaux de sortie de la matrice de

convertisseurs photo-6lectriques 42. Le circuit 46 est capa-

ble de fournir une distribution de valeur numériques corres-

pondant à la distribution spatiale d'intensité du rayon-

nement lumineux qui tombe sur la matrice de convertisseurs

photo-électriques 42.

L'ensemble formé par l'analyseur optique 40, la matrice de convertisseursphoto-6lectriques42, la lentille 44 et le circuit électronique calculateur 46 constitue un appareil capable de détecter, pendant l'opération de balayage par zones élémentaires de la couche de matière

photosensible transparente 16, les variations d'intensi-

té lumineuse qui se manifestent selon la direction de

l'une des composantes de polarisation du rayonnement cohé-

rent après que ce dernier a traversé cette couche de ma-

tière photosensible transparente 16.

Dans.ne forme simplifiée de mise en oeuvre du dispositif, qui n'est pas représentée sur les dessins,

la matrice de convertisseurspphoto-électriqueb42 et le cir-

cuit électronique calculateur 46 peuvent être remplacés

par un écran dépoli normal, qui permet d'observer la dis-

tribution spatiale d'intensité du rayonnement lumineux

cohérent sortant de l'analyseur optique 40.

Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 1, le dispositif suivant l'invention comprend en outre une unité logique de commande 48, reliée au circuit électronique calculateur 469 aux actionneurs 34 et 36, et

à l'unité d'alimentation 24 du modulateur spatial de lumi-

ère 14. Cette unité logique de commande 48 est de préféren-

ce constituée par un dispositif à microprocesseur qui est également en mesure d'assurer les fonctions du circuit

électronique calculateur 46.

On décrira maintenant le fonctionnement de ce dispositif.

Lorsque la surface S à contr8ler a été correcte-

ment cadrée et mise au point par l'objectif 12, l'unité logique de commande 48 agit sur l'unité d'alimentation 24 du modulateur spatial de lumière 14 de manière à permettre la mémorisation de l'image de la surface à contr8ler S

dans la couche de matière photosensible transparente 16.

Simultanément, ou après écoulement d'une période de temps pré-établie, l'unité logique de commande 48 active les actionneurs 34 et 36 pour faire osciller le premier miroir 28 et le deuxième miroir 30, en mettant ainsi en marche

l'opération de balayage par zones élémentaires de la cou-

che de matière photosensible transparente 16.

* Lorsque, pendant laopération de balayage, le

rayonnement lumineux cohérent traverse des zones él1men-

taires de la couche de matière photoselnsible transparente

16 qui correspondent à des parties de la surface à contr8-

ler qui sont exemptes de défaut (ouf éventuellement, qui

correspondent à la surface d'une pièce échantillon exemp-

te de défauts), il tombe sur la matrice de convertisseurs

photo-électriques42 un rayonnement lumineux dont la dis-

tribution spatiale d'intensité est prise comme donnée de référence. Par exemple, dans le cas de surfaces soumises

à un traitement de peinture (parties de carrosseries d'au-

tomobiles), la distribution de référence est assimilable à un pic (!'spot") lumineux situé au centre de la matrice de convertisseursphotoélectriques42, qui correspond à l'origine du plan des fréquences spatiales (plan de Fourier) représentée par la surface de la matrice de convertisseurs photo-électriques42.

La présence d'un défaut sur la surface à con-

tr8ler S produit une variation de la distribution spatia-

le de l'intensité du rayonnement lumineux incident sur la matrice de convertisseursphoto-électrique 42, en conférant

à cette distribution des géométries allongées ou irréguli-

ères ou, de toute façondifférentes de celle qui a été prise comme référence. Cette variation est détectée par

le circuit électronique calculateur 46 et signalée à l'u-

nité logique de commande 48 qui, étant reliée aux moyens

de balayage (miroirs 28, 30 et actionneurs 34, 36) identi-

fie la zone élémentaire de la couche de matière photosensi-

ble 16 et, par conséquent, la portion de la surface à con-

tr8ler S o a été constatée la présence d'un défaut, en

émettant un signal d'alarme correspondant.

Le circuit électronique calculateur 48 est en outre capable d'identifiersur la base d'algorithmes de type connu, le type de défauts (rayures, trous, fissures

etc.) constatés à partir de la distribution spatiale par-

ticulière do l'intensité du rayonnement lumineux tombant sur la matrice de convertisseursphoto-électriquesh2 en

présence du défaut.

A la fin de l'opération de balayage, l'unité logique de commande 48 effectue, par l'intermédiaire de

l'unité d'alimentation 24, l'effacement de l'image mémo-

risde dans le modulateur spatial de lumière 14, en signa-

lant en mime temps la disponibilité pour l'exécution d'un

nouveau type de contrôle.

Le nouveau cycle de contr8le peut 8tre exécuté

sur une pièce mécanique différente de celle contr8lée pré-

cédemment, ou bien sur une autre partie de la pièce con-

tr1lée pondant le cycle précédent lorsque, comme dans le cas du contr8le de qualité cd'une carrosserie de véhicule

automobile traitée par peinture, les dimensions de la pi-

èce à contrôler sont importantes et, de toute façon, tel-

les qu'il n'est pas possible de les cadrer entièrement

dans le champ de l'objectif 12.

Dans ce cas, le dispositif peut etre utilement

associé à un dispositif automatique de déplacement rela-

tif du dispositif lui-même par rapport à la pièce à con-

tr8ler, en rendant entièrement automatique le déroulement

de l'opération do vérification.

Bien entendu, différentes modifications pourront 8tre apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'$tre décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif

sans pour cela sortir du cadre de l'invention.

1 4

Claims (9)

R E V E N D I C A T i 0 N S

1 - Procédé de détection des défauts de surfa-

ce des pièces mécaniques, en particulier des pièces méca-

niques à surface courbe, opérant par analyse de la diffrac-

tion lumineuse engendrée par ces défauts de surface et ca-

ractérisé en ce qu'il comprend les phases consistant à: a) éclairer la surface (S) de la pièce dont il s'agit de

détecter les défauts avec un rayonnement lumineux non co-

hérent, b) former une image plane de ladite surface dans

un moyen photosensible transparent (16) dans lequel la dis-

tribution spatiale d'intensité du rayonnement lumineux non

cohérent réfléchi par ladite surface (S) produit une dis-

tribution spatiale correspondante et proportionnelle de ra-

leur de l'indice de réfraction, c) éclairer le moyen pho--

tosensib3e transparent (16) selon un balayage ordonné par zones élémentaires avec un rayonnement lumineux cohérent polarisé linéairement, d) détecter pendant l'opSration de balayage les variations d'au moins l'une des conmnosantes de polarisation du rayonnement lumineux cohérent après que

le rayonnement lumineux à traversé ledit moyen photosensi-

2m ble transparent (16), et e) déduire de ces variations une indication d'éventuels défauts de surface de la surface examinée.

2 - Dispositif de détection de défauts de surfa-

ce des pièces mécaniques, en particulier des pièces a surfa-

ce courbe, opérant par analyse de diffraction lumineuse en-

gendrée par ces défauts de surface et caractérisé en ce qu'il comprend: a) des moyens (10) servant à éclairer avec un rayonnement lumineux non cohérent la surface (S) de la

pièce dont il s'agit de détecter les défauts, b) un modu-

!ateur spatial de lumière (14) comprenant au moins une cou-

che d'une matière photosensible transparente (16) dans la-

quelle une distribution spatiale d'intensité de rayonnement lumineux non cohérent produit une distribution spatiale correspondante et proportionnelle de valeurs de l'indice de réfraction, c) un système optique (12) interposé entre la surface (S) de la pièce dont il s'agit do détecter les

défauts et le modulateur spatial de lumière (14), ce sys-

tème optique étant capable de former une image plane de cette surface (S) sur ladite couche de matière photosensi-

ble transparente (16), d) une source de rayonnement lumi-

neux cohérent polarisé linéairement (26), e) des moyens (28, 30; 34t 36) servant à déplacer en mouvement relatif le modulateur spatial de lumière (14) et ledit rayonnement

lumineux cohérent de manière que ce rayonnement dclaire la-

dite couche de matière photosensible transparente (16) se-

lon un balayage ordonné par zones élémentaires, et f) des moyens détecteurs (40, 44, 42) destinés à détecter pendant l'opération de balayage les variations d'au moins l'une des

composantes de polarisation du rayonnement lumineux cohé-

rent après que ce rayonnement a traversé ladite couche de

matière photosensible transparente (16).

3 - Dispositif suivant la revendication 2, carac-

térisé en ce qu'il comprend en outre des moyens calcula-

teurs électroniques (46) reliés aux moyens détecteurs (42) et destinés à déduire desdites variations d'au moins l'une des composantes de polarisation du rayonnement lumineux une indication d'éventuels défauts de surface de la surface

examinée (S).

4 - Dispositif suivant l'une des revendications

2 et 3, caractérisé en ce que le modulateur spatial de lu-

mière (14) muni de ladite couche de matière photosensible transparente (16) comprend, d'une façon connue en soi: a)

une première électrode plane (18) transparente au rayonne-

ment non cohérent réfléchi par la surface à examiner (S), b) un miroir diélectrique plan et serni-transparent (20)

interposé entre la couche de matière photosensible trans-

parente (16) et la première électrode plane (18), la surfa-

ce de ce miroir étant dirigée vers la couche de matière photosensible transparente (16), c) une deuxième électrode plane (22) transparente au rayonnement lumineux cohérent,

qui fait face à la surface de la couche de matière photo-

sensible transparente (16) qui est à l'opposé du miroir diélectrique plan (20), et d) une unité d'alimentation

(24) destinée à appliquer au moins deux niveaux de ten-

sion différentes entre la première et. la deuzième électro-

des transparentes (18, 22).

- Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit système optique comprend un objectif à grande profonrdeur de chaimp

(12).

6 - Dispositif suivant l'une queolconque des re-

vendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens ser-

vant à déplacer le modulateur spatial de lumière et ledit

rayonnement lumineux cohérent en mouvement relatif compren-

nent: a) un premier miroir (28) destiné à dévier le rayon-

nement produit par la source (26) de rayonnement lumineux cohérent, b) un deuxième miroir (30) destiné à dévier le

rayonnement dévié par le premier miroir (28) dans une di-

rection sensiblement normale à la surface de la couche pho-

tosensible transparente (16) du modulateur spatial de lumi-

ère (14), d) une lentille cylindrique (32) interposée en-

tre le premier miroir (28) et le deuxième miroir (30) et qui a son foyer (F) au point du premier miroir (28) qui

est frappé par le rayonnement produit par la source de rayon-

nement lumineux cohérent (26), e) des moyezs actionneurs (34) servant à faire osciller le premier miroir (28) autour

d'un axe (A) orthogonal à la ligne focale (L) de la lentil-

le cylindai que (32) et à la direction d'incidence du rayon-

nement lumineux cohérent et qui passe par le foyer de cette 30.lentille cylindrique (32), et f) des moyens actionneurs (36) servant à faire osciller le deuxième miroir (30) autour d'un axe (B) qui coupe la ligne focale (L) de la lentille cylindrique et qui se trouve dans un plan orthogonal à l'axe

(A) autour duquel on fait osciller ledit premier miroir (28).

7 - Dispositif suivant la revendication 6, ca-

ractérisé en ce que lesdits moyens détecteurs comprennent

a) un analyseur optique (40), b) un premier système opti-

que (38) interposé entre le deuxième miroir (30) et le mo-

dulateur spatial de lumière (14) et destiné à dévier vers

ledit analyseur optique (40) le rayonnement cohérent sor-

tant du modulateur spatial (14), c) une matrice de conver-

tisseurs photo-électriques(42) destinée à produire à la sor-

tie de chaque convertisseur un signal électrique indicatif de la valeur de l'intensité du rayonnement lumineux qui

tombe sur ce convertisseur optique (40); et d) un deuxiè-

système optique (44) destiné à acheminer le rayonnement lumineux sortant de l'analyseur optique (40) à la matrice

de convertisseurs photo-électriques(42).

8 - Dispositif suivant la revendication 7, ca-

ractérisé en ce que l'analyseur optique est un polariseur.

9 - Dispositif suivant la revendication 7, ca-

ractérisé en ce que ledit premier système optique (38) est

constitué par un miroir semi-transparent.

- Dispositif suivant les revendications 3 et

7, caractérisé en ce que lesdits moyens calculateurs élec-

troniques (46) comprennent un circuit électronique alimen-

té par les signaux sortant de la matrice de convertisseurs

photo-électriques(42) et destinés à former une distribu-

tion de valeurs numériques correspondant à la distribution spatiale d'intensité du rayonnement lumirneux qui tombe sur

* 25 la matrice de convertisseur photo-6lectriques (42).

11 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendica-

ticns 2 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre me nité logiqoue

de commande (48) reliée aux moyens calculateurs électroni-

ques (46), auxdits moyens actionneurs (34, 36) pour faire osciller le premier miroir (28) et le deuxième miroir (30) et à l'unité d'alimentation (24) du modulateur spatial de

lumière (14).