FR2682779A1 - Device for taking linear images of a surface - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un dispositif de prise d'images linéaires à compensation automatique dtirrégularités de prises de vues, permettant notamment l'inspection de l'état de surface d'objets. The present invention relates to a device for taking linear images with automatic compensation for irregularities in shots, in particular allowing the inspection of the surface condition of objects.
Les dispositifs actuellement connus pour l'inspection de surfaces consistent en des caméras fonctionnant par interférométrie ou par polarimétrie et nécessitant des systèmes optiques complexes. The devices currently known for inspecting surfaces consist of cameras operating by interferometry or by polarimetry and requiring complex optical systems.
Par contraste avec ces dispositifs existants, la présente invention a pour but de permettre une inspection rapide de surfaces sans système optique particulier. In contrast to these existing devices, the present invention aims to allow rapid inspection of surfaces without a particular optical system.
A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de prise d'images qui se caractérise essentiellement en ce qu'il comporte une source de lumière focalisée, une série de capteurs optiques disposés sur une ligne et reliées à un circuit électronique de compensation de manière que chaque ensemble formé par un capteur et le circuit de compensation fournisse le même signal pour la même intensité de lumière incidente. To this end, the subject of the present invention is an image taking device which is essentially characterized in that it comprises a focused light source, a series of optical sensors arranged on a line and connected to an electronic compensation circuit. so that each assembly formed by a sensor and the compensation circuit provides the same signal for the same intensity of incident light.
La source de lumière projette une lumière intense sur la partie de I'objet dont on inspecte la surface. The light source projects intense light onto the part of the object whose surface is inspected.
Par ailleurs, la ligne reliant les capteurs peut être droite ou courbe, de telle manière que chaque capteur corresponde au même angle solide autour d'un point vivement éclairé par la source de lumière focalisée. Furthermore, the line connecting the sensors can be straight or curved, so that each sensor corresponds to the same solid angle around a point brightly lit by the focused light source.
La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé dans un but explicatif et nullement limitatif, permettra de mieux comprendre les avantages, buts et caractéristiques de l'invention. The description which follows, made with reference to the attached drawing for explanatory purposes and in no way limiting, will allow a better understanding of the advantages, aims and characteristics of the invention.
Dans le dessin annexé
- la figure 1 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention.In the attached drawing
- Figure 1 shows a schematic view of the device according to the invention.
- la figure 2 représente schématiquement un circuit électronique constituant chacun des capteurs optiques du dispositif de la figure 1. FIG. 2 schematically represents an electronic circuit constituting each of the optical sensors of the device of FIG. 1.
- la figure 3 représente le circuit électronique de compensation du dispositif de la figure 1. - Figure 3 shows the electronic compensation circuit of the device of Figure 1.
- la figure 4 représente un schéma du circuit de compensation capteur par capteur du dispositif de la figure 3. FIG. 4 represents a diagram of the sensor-by-sensor compensation circuit of the device of FIG. 3.
- la figure 5 représente un schéma du circuit de compensation générale du dispositif de la figure 3. FIG. 5 represents a diagram of the general compensation circuit of the device of FIG. 3.
- la figure 6 représente un circuit logique de commande des capteurs et d'interface entre le circuit de la figure 3 et un ordinateur. - Figure 6 shows a logic sensor control circuit and interface between the circuit of Figure 3 and a computer.
- la figure 7 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention adapté à la détection de défauts de rectification. - Figure 7 shows a schematic view of the device according to the invention adapted to the detection of rectification faults.
Si on se réfère à la figure 1 on voit que le dispositif selon l'invention comprend une source de lumière focalisée 1 éclairant une surface inspectée 2 par des rayons lumineux 3 formant par réflexion sur la surface 2 des rayons lumineux 4, des cellules photosensibles 6 placées sur une ligne courbe 5 et électriquement reliées à un circuit de compensation électronique 7. Referring to Figure 1 we see that the device according to the invention comprises a focused light source 1 illuminating an inspected surface 2 by light rays 3 forming by reflection on the surface 2 light rays 4, photosensitive cells 6 placed on a curved line 5 and electrically connected to an electronic compensation circuit 7.
La source de lumière focalisée 1 peut consister en un laser ou en une source de lumière du type utilisé dans les projecteurs. The focused light source 1 can consist of a laser or a light source of the type used in projectors.
La surface à inspecter 2 présente un coefficient de réflexion non nul. Les cellules photosensibles 6 transforment l'intensité lumineuse les atteignant en un signal électrique. Ces cellules 6 peuvent être constituées de photo-résistances, de photodiodes ou de photo-transistors. The surface to be inspected 2 has a non-zero reflection coefficient. The photosensitive cells 6 transform the light intensity reaching them into an electrical signal. These cells 6 can be made up of photo-resistors, photodiodes or photo-transistors.
Le circuit de compensation 7 a pour fonction de corriger la non-uniformité des réponses des cellules photosensibles 6 de telle manière que pour la même quantité de lumière atteignant deux cellules 6, le même signal représentatif soit émis par le circuit 7 en correspondance avec ces deux cellules 6. Un tel circuit 7 est représenté en figure 3. The function of the compensation circuit 7 is to correct the non-uniformity of the responses of the photosensitive cells 6 so that for the same quantity of light reaching two cells 6, the same representative signal is emitted by the circuit 7 in correspondence with these two. cells 6. Such a circuit 7 is shown in FIG. 3.
I1 est à noter que cette fonction du circuit 7 peut être réalisée sur une carte électronique unique ou sur des cartes électroniques reliées aux cellules 6, comme représenté en figure 3. It should be noted that this function of circuit 7 can be performed on a single electronic card or on electronic cards connected to cells 6, as shown in FIG. 3.
Le circuit 7 a pour autre fonction de numériser et de multiplexer les signaux provenant des cellules 6 de telle manière que les signaux résultants représentent, dans un ordre prédéterminé, les intensités lumineuses reçues par les cellules 6. Another function of the circuit 7 is to digitize and multiplex the signals coming from the cells 6 so that the resulting signals represent, in a predetermined order, the light intensities received by the cells 6.
Si on se réfère à la figure 2 on voit qu'un capteur 6 comporte un photo-transistor 9 relié d'une part à un potentiel positif 8 et d'autre part à une résistance 10 et à un condensateur 11 connectés en parallèles et reliés par leur autre borne à la masse électrique 12. Enfin, le photo-transistor 9 est relié au connecteur de sortie 13. If we refer to Figure 2 we see that a sensor 6 includes a photo-transistor 9 connected on the one hand to a positive potential 8 and on the other hand to a resistor 10 and a capacitor 11 connected in parallel and connected by their other terminal to the electrical ground 12. Finally, the photo-transistor 9 is connected to the output connector 13.
Le fonctionnement de ce circuit électronique est de compréhension aisée et ne nécessite pas d'autre explication : le signal fourni sur le connecteur de sortie 13 présente une tension proportionnelle à l'éclairement atteignant le photo-transistor 9. The operation of this electronic circuit is easy to understand and requires no further explanation: the signal supplied on the output connector 13 has a voltage proportional to the illumination reaching the photo-transistor 9.
Si on se réfère à la figure 3 on voit qu'un circuit de compensation 7, destiné à être associé à un circuit de traitement d'images, comprend un ensemble 18 de cellules photo-sensibles telles que présentées en figure 2, cet ensemble 18 comportant un connecteur 47 de telle manière que chaque cellule est reliée à une liaison de ce connecteur 47, un multiplexeur 19 connecté à ce connecteur 47, un circuit de compensation général 20, un circuit de compensation cellule par cellule 21, un convertisseur analogique-numérique 22 possédant un connecteur de sortie 23, et un circuit de commande 24 possédant un connecteur d'entrée 25.Des liaisons électriques 14, 15 et 16 relient entre eux et dans cet ordre le multiplexeur 19, le circuit de compensation général 20, le circuit de compensation cellule par cellule 21 et le convertisseur analogique-numérique 22, des liaisons électriques 17 reliant le circuit de commande 24 à ces quatre circuits. If we refer to FIG. 3 we see that a compensation circuit 7, intended to be associated with an image processing circuit, comprises a set 18 of photo-sensitive cells as presented in FIG. 2, this set 18 comprising a connector 47 so that each cell is connected to a link of this connector 47, a multiplexer 19 connected to this connector 47, a general compensation circuit 20, a cell-by-cell compensation circuit 21, an analog-digital converter 22 having an output connector 23, and a control circuit 24 having an input connector 25. Electrical connections 14, 15 and 16 connect together and in this order the multiplexer 19, the general compensation circuit 20, the circuit compensation cell by cell 21 and the analog-digital converter 22, electrical connections 17 connecting the control circuit 24 to these four circuits.
Les connecteurs 23 et 25 sont destinés à être connectés à un circuit de traitement d'images, à un ordinateur ou à un calculateur. The connectors 23 and 25 are intended to be connected to an image processing circuit, to a computer or to a computer.
Les circuits de compensation 20 et 21 amplifient les signaux provenant du multiplexeur 19 de manière qu'ils entrent dans la gamme de fonctionnement du numériseur 22. Ces circuits sont présentés en regard des figures 4 et 5. The compensation circuits 20 and 21 amplify the signals coming from the multiplexer 19 so that they enter the operating range of the digitizer 22. These circuits are presented with reference to FIGS. 4 and 5.
te circuit de commande 24 synchronise le fonctionnement des autres composants électroniques. The control circuit 24 synchronizes the operation of the other electronic components.
De cette manière, le signal sortant sur le connecteur 23 représente, de manière numérique et étalonnée, les intensités lumineuses successives reçues par les cellules photo-sensibles 6. In this way, the outgoing signal on the connector 23 represents, digitally and calibrated, the successive light intensities received by the photo-sensitive cells 6.
Dans la figure 4 est représenté un circuit de compensation cellule par cellule 21. Ce circuit est connecté en entrée aux liaisons électriques 14 et en sortie aux liaisons électriques 15. Il comporte un convertisseur numérique-analogique 28, un amplificateur opérationnel 29, une résistance 30, les liaisons électriques 14 étant reliées à l'entrée de tension de référence du convertisseur 28 et les deux sorties du convertisseur 28 aux deux entrées de l'amplificateur 29, tandis que la résistance 30 relie d'une part les liaisons 14 et d'autre part une entrée de résistance de feed-back du convertisseur 28 et la sortie de l'amplificateur 29, l'entrée positive de l'amplificateur 29 étant reliée à la masse 12. Enfin, le bus d'entrée du convertisseur 28 est relié au circuit de commande 24 par les liaisons électriques 17. In FIG. 4 is shown a cell-by-cell compensation circuit 21. This circuit is connected at the input to the electrical connections 14 and at the output to the electrical connections 15. It comprises a digital-analog converter 28, an operational amplifier 29, a resistor 30 , the electrical connections 14 being connected to the reference voltage input of the converter 28 and the two outputs of the converter 28 to the two inputs of the amplifier 29, while the resistor 30 connects on the one hand the connections 14 and on the other hand, a feedback resistance input of the converter 28 and the output of the amplifier 29, the positive input of the amplifier 29 being connected to ground 12. Finally, the input bus of the converter 28 is connected to the control circuit 24 by the electrical connections 17.
Ce circuit effectue automatiquement une compensation, capteur par capteur, des capteurs photo-sensibles 6. This circuit automatically performs sensor-by-sensor compensation for the photo-sensitive sensors 6.
Dans la figure 5 est représenté un circuit de compensation général 20. Ce circuit est connecté en entrée aux liaisons électriques 15 et en sortie aux liaisons électriques 16. In FIG. 5 is shown a general compensation circuit 20. This circuit is connected at the input to the electrical connections 15 and at the output to the electrical connections 16.
Il comporte un convertisseur numérique-analogique 31, un amplificateur opérationnel 32 et deux résistances 33 et 34, les liaisons électriques 15 étant reliées à l'entrée de tension de référence du convertisseur 31, dont les deux sorties sont reliées aux deux entrées de l'amplificateur 32, les résistances 33 et 34 étant d'autre part montées en pont diviseur entre les liaisons 16 et la masse 12, la sortie dudit pont diviseur étant reliée à une entrée de résistance de feed-back du convertisseur 31, l'entrée positive de l'amplificateur 32 étant reliée à la masse 12. Enfin, le bus d'entrée du convertisseur 31 est relié au circuit de commande 24 par les liaisons électriques 17.It comprises a digital-analog converter 31, an operational amplifier 32 and two resistors 33 and 34, the electrical connections 15 being connected to the reference voltage input of the converter 31, the two outputs of which are connected to the two inputs of the amplifier 32, the resistors 33 and 34 being on the other hand mounted as a divider bridge between the links 16 and the ground 12, the output of said divider bridge being connected to a feedback resistance input of the converter 31, the positive input of the amplifier 32 being connected to ground 12. Finally, the input bus of the converter 31 is connected to the control circuit 24 by the electrical connections 17.
Ce circuit effectue automatiquement la compensation générale de l'ensemble des capteurs photo-sensibles 6. This circuit automatically performs general compensation for all of the photo-sensitive sensors 6.
Après passage à travers les circuits 20 et 21 tels que représentés aux figures 4 et 5, la non-uniformité des réponses des photo-transistors 9 est corrigée et le signal reçu par le convertisseur analogique numérique 22 est étalonné. After passing through the circuits 20 and 21 as shown in FIGS. 4 and 5, the non-uniformity of the responses of the photo-transistors 9 is corrected and the signal received by the analog-to-digital converter 22 is calibrated.
Dans la figure 6 est représenté un circuit d'interface 24 composé d'un circuit tampon à trois états 35, d'une mémoire vive 36, d'un convertisseur de niveaux de signaux 37, d'un tampon avec mémoire 38, ces trois derniers composants étant reliés entre eux par un bus 40, et d'un circuit de sélection de circuits 39. In FIG. 6 is shown an interface circuit 24 composed of a three-state buffer circuit 35, a random access memory 36, a signal level converter 37, a buffer with memory 38, these three last components being connected together by a bus 40, and a circuit for selecting circuits 39.
Le fonctionnement de ce circuit est le suivant : à l'initialisation initialisation du fonctionnement, un objet possédant un coefficient de réflexion isotrope est placé dans le champ du dispositif et le circuit tampon 35 impose une tension constante aux bus d'entrée des circuits 20 et 21, à travers le convertisseur 22, en sorte que l'ordinateur 41 capte sans compensation les signaux provenant des cellules 6. Après traitement de ces signaux, l'ordinateur 41 renvoie dans la mémoire 36 des coefficients de correction pour chacune des cellules 6. The operation of this circuit is as follows: on initialization initialization of the operation, an object having an isotropic reflection coefficient is placed in the field of the device and the buffer circuit 35 imposes a constant voltage on the input buses of the circuits 20 and 21, through the converter 22, so that the computer 41 receives without compensation the signals coming from the cells 6. After processing of these signals, the computer 41 returns in the memory 36 correction coefficients for each of the cells 6.
Au cours du fonctionnement normal, les adresses de la mémoire 36 sont utilisées de manière synchronisée au fonctionnement du multiplexeur 19 et le signal provenant de chaque cellule 6 est affecté du coefficient de correction qui lui a été attribué. During normal operation, the addresses of the memory 36 are used in synchronization with the operation of the multiplexer 19 and the signal from each cell 6 is assigned the correction coefficient which has been assigned to it.
Dans la figure 7 est représentée une adaptation du dispositif de l'invention à un système d'inspection de défauts de rectification de surfaces courbes. On y retrouve les éléments de la figure 1 ainsi qu'un ordinateur 41 relié à une imprimante 42. In FIG. 7 is shown an adaptation of the device of the invention to a system for inspecting rectification faults in curved surfaces. We find there the elements of FIG. 1 as well as a computer 41 connected to a printer 42.
Ce système permet de détecter les défauts de rectification provenant d'une avance irrégulière d'une meule de rectification, sur toute pièce de révolution dont la section perpendiculaire à l'axe de révolution ne présente pas de courbure négative. This system makes it possible to detect rectification faults originating from an irregular advance of a grinding wheel, on any part of revolution whose section perpendicular to the axis of revolution does not have a negative curvature.
La pièce à contrôler présente une surface 2. Eclairée par la source focalisée 1, cette pièce renvoie un faisceau réfléchi qui présente des variations plus ou moins fortes d'intensité lumineuse, suivant l'angle de réflexion et l'amplitude des défauts de l'état de la surface 2. Ce faisceau réfléchi, composé de rayons lumineux 4, est recueilli sur les cellules 6 réparties sur un arc de cercle 5 dont le centre se trouve sur l'axe de révolution de la pièce inspectée. The part to be tested has a surface 2. Lit by the focused source 1, this part returns a reflected beam which has more or less strong variations in light intensity, depending on the angle of reflection and the amplitude of the defects of the state of the surface 2. This reflected beam, composed of light rays 4, is collected on the cells 6 distributed on an arc 5 whose center is on the axis of revolution of the part inspected.
La source de lumière 1 peut être constituée d'une diode laser équipée d'une lentille collimatrice qui produit un faisceau de lumière parallèle 3. The light source 1 may consist of a laser diode equipped with a collimating lens which produces a parallel beam of light 3.
L'ordinateur 41 analyse la répartition des maximas et des minimas des intensités lumineuses reçues par les cellules 6 et en déduit les irrégularités de la surface 2, émettant des signaux à destination de l'imprimante 42 pour que celle-ci imprime le résultat de cette analyse, et ceci selon des techniques connues. The computer 41 analyzes the distribution of the maxima and minima of the light intensities received by the cells 6 and deduces therefrom the irregularities of the surface 2, transmitting signals to the printer 42 so that the latter prints the result of this analysis, and this according to known techniques.
Il va de soi que la présente invention ne saurait être limitée à la description qui précède d'un de ses modes de réalisation, susceptible de subir un certain nombre de modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that the present invention cannot be limited to the preceding description of one of its embodiments, capable of undergoing a certain number of modifications without departing from the scope of the invention.
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1990
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