FR2803027A1

FR2803027A1 - Procede de mesure optique pour la mesure sans contact d'epaisseur de materiaux translucides, et dispositif associe

Info

Publication number: FR2803027A1
Application number: FR9916322A
Authority: FR
Inventors: Philippe Nerin
Original assignee: Nanotec Solution SAS
Current assignee: Nanotec Solution SAS
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2001-06-29
Anticipated expiration: 2019-12-23
Also published as: FR2803027B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de mesure optique sans contact d'épaisseur (e) d'un matériau translucide (7). A partir d'un interféromètre (2) éclairé par une lumière polychromatique (f1), on envoie un premier faisceau lumineux (f2) vers un réflecteur de mesure (5). On envoie simultanément un second faisceau lumineux (f3) vers un réflecteur de référence (8). On agit sur le réflecteur de référence de façon à égaliser les chemins optiques des deux faisceaux lumineux et déterminer une distance d'égalisation. On calcule l'épaisseur (e) du matériau translucide à partir d'une distance d'égalisation obtenue en absence du matériau translucide et d'une distance d'égalisation obtenue en présence dudit matériau translucide devant le réflecteur de mesure.

Description

Procédé de mesure optique pour la mesure sans contact d'épaisseur de matériaux translucides, et dispositif associé. La présente invention concerne un procédé de mesure optique sans contact d'épaisseur d'un matériau translucide. Elle trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine de contrôle en production de l'épaisseur des parois d'un récipient ou d'une enceinte de verre de forme cylindrique ou sphérique telle qu'une bouteille.

D'une manière générale, la présente invention peut s'appliquerà tout domaine technique dans lequel on réalise une inspection de matériau translucide.

La mesure de l'épaisseur d'un milieu translucide peut être réalisée selon deux approches différentes: - la méthodeà contact, mettant principalement en #uvre des moyens capacitifs, et - la méthode sans contact, mettant principalement en #uvre des moyens optiques.

L'objet de la présente invention concerne la deuxième approche dans lequel,à l'aide d'appareils optiques, on effectue des mesures sans contact. On évite ainsi de détériorer le matériau concerné par les mesures et on simplifie le dispositif de mise en ceuvre desdites mesures.

On connaît de nombreuses méthodes optiques sans contact de mesure de l'épaisseur de la paroi d'un récipient en verre. La demande de brevet EP0871007 décrit un procédé optique pour mesurer l'épaisseur d'une paroi d'un récipient en envoyant un faisceau lumineux incident sur la face externe du récipient selon un angle donné.A l'aide d'un capteur photosensible on récupère les lumières réfléchies duesà la réflexion du faisceau incident sur la paroi externe et interne du récipient.

La demande de brevet EP0877913 décrit une méthode de mesure d'une épaisseur d'un objet transparent en utilisant un interféromètre de Michelson dans lequel est envoyé une lumière dont la longueur de cohérence de la source est courte. Cependant les méthodes décrites ci-dessus présentent une précision de mesures très influencée par la forme de l'objet et les mouvements dudit objet par rapport au capteur pendant le temps de la mesure, ce qui est par exemple le cas du contrôle, en production, de l'épaisseur des parois d'un récipient ou d'une enceinte de verre de forme cylindrique ou sphérique.

La présente invention viseà remédierà ce problème en proposant un procédé et un dispositif optique dans lesquels la précision de mesure est faiblement perturbée par la forme et la position de l'objet mesuré.

La présente invention a également pour objet un procédé de mesure optique sans contact dont la précision de mesure est de l'ordre de10 pn.

L'invention propose donc un procédé de mesure optique sans contact d'épaisseur d'un matériau translucide dans lequel on éclaire un interféromètre par une lumière polychromatique, on dirige un premier faisceau lumineux vers ledit matériau translucide, on dirige un second faisceau lumineux vers un réflecteur de référence, on fait varier de façon spatiale et périodique le chemin optique du second faisceau lumineux, et on détermine l'épaisseur du matériau translucide en détectant l'égalité de chemin optique des deux faisceaux lumineux.

Selon l'invention, une partie au moins du premier faisceau lumineux traverse le matériau translucide et se réfléchie sur un réflecteur de mesure fixe, et les deux faisceaux réfléchis des deux faisceaux lumineux sont sommés en un faisceau dit mélangé.

L'invention est remarquable dans le sens que l'on détermine l'épaisseur du matériau translucideà partir de deux distances de chemin optique parcouru par le second faisceau lumineuxD' etD correspondant aux cas où le matériau translucide est disposé respectivement devant et après le réflecteur de mesure, lesdites distancesD' etD étant obtenues à partir du faisceau mélangé. En fait, on détecte les maximum d'intensité du faisceau mélangé.

Selon un premier mode de mise en ceuvre de l'invention dans le cas de mesure d'épaisseur d'un récipient vide en matériau translucide, le réflecteur de mesure est placéà l'intérieur dudit récipient vide de sorte que le premier faisceau lumineux incident traverse une fois le flanc du récipient, et en ce que la position dudit réflecteur de mesure est identique pour la mesure des distancesD etD'.

Selon un second mode de mise en #uvre de l'invention, également dans le cas de mesure d'épaisseur d'un récipient vide en matériau translucide, le réflecteur de mesure est placéà l'extérieur dudit récipient vide de sorte que le premier faisceau lumineux incident traverse deux fois le flanc du récipient et en ce que la position dudit réflecteur de mesure est identique pour la mesure des distancesD etD'.

Les deux modes de mise en #uvre ci-dessus définis correspondentà une méthode dite de simple écho avec un réflecteur de mesure placé soità l'intérieur du récipient soit placéà l'extérieur du récipient.

Suivant une variante de l'invention, pour déterminer la distance d'étalonnageD, le réflecteur de mesure est la première face du matériau translucide rencontrée par le premier faisceau lumineux, et en ce que pour déterminer la distanceD', le réflecteur de mesure est la deuxième face du matériau translucide rencontrée par le premier faisceau lumineux. La variante ainsi définie correspondà une méthode dite double écho car le premier faisceau lumineux réfléchi sur les deux faces du matériau translucide. Dans ce cas, le réflecteur de mesure est représenté par les deux faces du matériau translucide.

Selon une caractéristique de l'invention, l'interféromètre est un coup leur-mé 1 angeur optique large bande fonctionnant de manière unimodale à une longueur d'onde ;#p donnée, et en ce que ledit coupleur mélangeur reçoit la lumière polychromatique, émet le premier et le second faisceaux lumineux, récupère les faisceaux réfléchis desdits premier et second faisceaux lumineux pour former le faisceau mélangé.

De préférence, la lumière polychromatique est centrée

sur <SEP> la <SEP> longueur <SEP> d'onde <SEP> Xp. Avantageusement, on peut déterminer les distancesD etD' à l'aide d'une unité de contrôle qui commande et positionne le réflecteur de référence et reçoit le signal électrique d'un détecteur photoélectrique sur lequel arrive le faisceau mélangé. L'unité de contrôle peut comprendre un système électronique de traitement de données, un moyen de visualisation et éventuellement un moyen d'impression.

A titre d'exemple, l'unité de contrôle peut être un micro-ordinateur.

Selon un mode de réalisation préféré, le détecteur photoélectrique transforme le faisceau mélangé en un courant photoélectrique qui présente un pic d'intensité lorsque la distance du second faisceau lumineux égale celle du premier faisceau lumineux.

Selon un mode de mise en #uvre de l'invention, le réflecteur de référence est supporté par un scanner haute résolution dont la position est repérée par un codeur.

Selon un mode de mise en #uvre avantageux, le réflecteur de référence est un micro-réflecteur plan dont la surface est successivement balayée par le second faisceau lumineux dévié par un miroir en rotation. Le miroir peut être un miroir simple ou un miroir polygonal.

De préférence, le réflecteur de référence est un micro- réflecteur de forme hélicoïdale dont la surface est successivement balayée par le second faisceau lumineux dévié par un miroir en rotation.

L'invention concerne également un dispositif de mesure optique sans contact d'épaisseur d'un matériau translucide comprenant: - une source optique pour émettre une lumière polychromatique

centrée <SEP> sur <SEP> une <SEP> longueur <SEP> d'onde <SEP> Xp, - un coup leur-mé 1 angeur optique large bande fonctionnant de manière unimodale à la longueur d'onde ;#p, ledit coupleur- mélangeur étant éclairé par la lumière polychromatique pour - former un premier faisceau lumineux et un second faisceau lumineux, - recevoir les faisceaux réfléchis desdits premier et second faisceaux lumineux afin de former un faisceau mélangé, - un réflecteur de mesure pour recevoir et renvoyer ledit premier faisceau lumineux dans le cas où le matériau translucide se situe devant ledit réflecteur de mesure et dans le cas où le matériau translucide ne se situe pas devant ledit réflecteur de mesure, - un réflecteur de référence pour recevoir et renvoyer ledit second faisceau lumineux, - un détecteur photoélectrique pour transformer le faisceau mélangé en un courant photoélectrique, - une unité de contrôle pour commander et positionner le réflecteur de référence, pour acquérir le courant photoélectrique, pour calculer la distance de chemin parcouru par le second faisceau lumineux lorsque ladite distance est égaleà la distance de chemin parcouru par le premier faisceau lumineux, et pour calculer l'épaisseur du matériau translucide à partir de différentes mesures de la distance de chemin parcouru par le second faisceau lumineux.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtrontà l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en ceuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels: - la figure1 est un schéma synoptique de l'appareillage nécessaireà la réalisation du procédé selon l'invention, avec un réflecteur de mesureà l'intérieur d'une bouteille; - la figure 2 est un graphe montrant un signal d'interférence obtenu sur un écran de contrôle lorsque les distances de chemin optique parcouru par le premier et le second faisceau lumineux sont égales; - la figure3 est un schéma synoptique de l'appareillage illustré sur la figure1, mais avec un réflecteur de mesure à l'extérieur de la bouteille; - la figure 4 est un schéma synoptique de l'appareillage illustré sur la figure1 dans lequel le réflecteur de référenceà mouvement linéaire est remplacé par un dispositifà miroir rotatif et un réflecteur plan; - la figure5 est un schéma synoptique de l'appareillage illustré sur la figure 4 mais avec un réflecteur de forme hélicoïdale; - la figure6 est un schéma synoptique de l'appareillage illustré sur la figure5, mais avec un procédé de réalisation selon l'invention qui est une variante de celui correspondant aux figures1 à 5 ; et - la figure7 est un graphe montrant deux signaux d'interférence selon le procédé correspondantà la figure6. En se référantà la figure1, on voit une source de lumière1 qui envoie une lumière polychromatique fl dans un connecteurA du coup1 eur-mé 1 angeur 2. La source de lumière1 est une source optique émettant une lumière polychromatique centrée sur une longueur d'onde Xp. Cette source peut être une LED (diode électro-luminescente), une S-LED ou bien un cristal ionique fonctionnant comme générateur de fluorescence, choisi par exemple parmi les matériaux suivants: YAG (y3Al,5012), LMA (LaMgA111019), YVO', YSO (y2SiO5), YLF (YliF4) ou GdVO4, ou encore choisi parmi des milieux amplificateurs ayant une bande d'amplification très large telle que des verres, verre/phosphate. Pour des émissions d'une lumière polychromatique centrée sur une longueur d'onde #.p voisin de 1,06 pm, les cristaux ioniques cités ci-dessus peuvent être dopésà l'aide de l'ion actif néodyme (Nd). Pour d'autres longueurs d'ondes, on choisira des matériaux et des dopants différents. En général, les ions actifs sont choisis parmi - Nd pour une émission autour de1,06 pm et1,3 pm, - Er ou en codopage erbium-ytterbium Er+Yb pour une émission autour de1,5 pm, - Tm ou Ho ou en codopage de thulium et d'holmium Tm+Ho pour une émission autour de 2 pm.

Le coupleur-mélangeur 2 un coupleur-mélangeur optique large bande fonctionnant de manière unimodale à la longueur d'onde Xp. Il permet de former deux faisceaux lumineuxf2 et f3. Le faisceau lumineuxf2 sort par un connecteurD du coupleur-mélangeur 2 et vient se réfléchir sur un réflecteur de mesure5 liéà un support6 placé dans une bouteille7 dont on désire mesurer l'épaisseur e de la paroi. La lumière réfléchie par le faisceau de lumièref2 retourne dans le coupleur- mélangeur 2 par le connecteurD en empruntant le même chemin que celui du faisceau de lumièref2. A partir de la lumière réfléchi par le faisceau lumineuxf2, le coupleur-mélangeur 2 forme un faisceau lumineuxf22 sortant par un connecteur B.

Le faisceau lumineuxf3 sort par un connecteurC du coupleur-mélangeur 2 et vient se réfléchir sur un réflecteur de référence8 rendu linéairement mobile par un scanner9, un scanner haute résolution dont la position est repérée par un codeur tel qu'un codeur linéaire ou circulaire de technologies optique ou capacitive. La lumière réfléchie par le faisceau de lumièref3 retourne dans le coupleur-mélangeur 2 par le connecteurC en empruntant le même chemin que celui du faisceau de lumièref3. A partir de la lumière réfléchi par le faisceau lumineuxf3, le coupleur-mélangeur 2 forme un faisceau lumineux f33 sortant par le connecteur B et s'ajoutant ainsi au faisceau lumineuxf22.

Le coupleur-mélangeur 2 émet donc par le connecteur B un faisceau lumineux f22+f33 vers un détecteur photoélectrique10 tel qu'une photodiode PIN. Le détecteur10 transmet le signal optique reçu (f22+f33) sous forme d'un courant photoélectrique 21à un dispositif électronique de traitement11. Le dispositif électronique de traitement11 pilote le scanner9 et récupère les données concernant le positionnement du réflecteur8. Le dispositif électronique11 est également reliéà un moyen de visualisation 12 permettant d'afficher des graphes de résultat des mesures effectuées.

D'une façon générale, le dispositif de traitement électronique11 permet de commander et de positionner le scanner9, d'acquérir des signaux, et d'effectuer le calcul de lFépaisseur e. Le dispositif de traitement électronique11 peut être un ordinateur portable muni d'une carte d'acquisition possédant des entrées/sorties analogiques et numériques, et le moyen de visualisation 12 peut être l'écran de l'ordinateur portable, une imprimante ou un dispositif de stockage de données.

Les faisceaux lumineux fl, f2, f3, et f22+f33 sont véhiculés par des fibres optiques monomodes à la longueur d'onde #,p, respectivement13, 14,15 et16. Des moyens optiques de réception et de collimation 3 et 4 sont disposés en terminaisons des fibres 14 et15 de façonà guider correctement les faisceaux lumineuxf2 etf3 sur les réflecteurs de mesure5 et de référence8.

Pour mesurer l'épaisseur e de la bouteille7 selon l'invention, on commande le scanner9 afin de déplacer le réflecteur de référence8 par des mouvements de va-et-vient horizontaux. Le déplacement du réflecteur de référence8 modifie la distance de chemin optique parcouru par le faisceau lumineuxf3. En fait, on chercheà égaler les deux chemins optiques suivis par les faisceaux lumineuxf2 etf3. Lorsque les deux chemins optiques sont égaux, le faisceau lumineux f22+f33 interfère et produit une modulation d'intensité lumineuse qui est convertie en une modulation de courant photoélectrique 21 par le détecteur photoélectrique10. L'interférence des faisceaux lumineuxf22 etf33 produit un signal d'interférence tel que celui illustré dans le graphe de la figure 2 visible par le moyen de visualisation 12. L'axe des abscisses représente le positionnement du réflecteur dans le scanner, et l'axe des ordonnées représente l'intensité du signal envoyé par le détecteur10. Le signal d'interférence obtenu sur le graphe de la figure 2 correspondà la mesure de l'épaisseur d'une bouteille en verre de couleur verte et de forme cylindrique. Le pic d'intensité que l'on voit au centre du graphe correspondà une position donnée du réflecteur de référence dans le scanner9 pour laquelle les deux chemins optiques des faisceaux lumineuxf2 etf3 sont égaux.

La mesure de l'épaisseur e de la bouteille7 seffectue en deux étapes: Etape 1 : on mesure la distance du réflecteur de mesure5 dans l'air en recherchant l'état d'interférence entre les deux chemins optiques des faisceauxf2 etf3. L'état d'interférence se traduit par une modulation de l'intensité lumineuse du faisceau lumineux f22+f33 directement convertie en signal électrique par le détecteur photoélectrique10. La distance entre le réflecteur de mesure5 et l'optique de réception3 est appeléeD. On pose: D = X+ e+ Y avec e, épaisseur de la paroi de la bouteille7 que l'on désire mesurer, X et Y sont deux valeurs indéterminées correspondant respectivementà la distance entre l'optique de réception 3 et la face externe d'une bouteille sur laquelle arrive le faisceau lumineuxf2, età la distance entre la face interne de ladite bouteille et le réflecteur de mesure5 disposé dans la bouteille.

Etape 2: on place le réflecteur de mesure5 dans la bouteille7 et on mesure la distance du chemin optique parcouru par le faisceauf2 entre l'optique de réception3 et ledit réflecteur de mesure5. L'indice de réfraction du verre introduit un déphasage, la distance apparente du réflecteur de mesure5 est alors égaleà : D' = X' + n.e + Y' avec n, indice de réfraction du verre, X', distance entre l'optique de réception3 et la face externe de la bouteille7 sur laquelle arrive le faisceau lumineuxf2, et Y', distance entre la face interne de la bouteille7 et le réflecteur de mesure5 disposé dans la bouteille7. Notons que par construction X+Y= X'+Yl La différence D'-D <B≥ e(n-1) L'épaisseur est donc donnée par la relation e<B≥ (D'-D)/(n- 1) Les quantitésD et D' sont mesurées par l'intermédiaire d'un codeur directement couplé au scanner alors que l'indice de réfraction n est prédéterminé pour chaque qualité de verre.

Le calcul de l'épaisseur montre que la position de la bouteille dans le faisceau n'a aucune importance puisque X+Y=XI+Y1. Par ailleurs il est possible, pour la réalisation de l'étape 2, de placer le réflecteur de mesure5 à l'extérieur de la bouteille7 conformément au schéma illustré sur la figure3. L'ensemble des éléments de la figure1 se retrouve sur la figure3 avec une modification dans la disposition de la bouteille7 par rapport au réflecteur de mesure5. En effet, la bouteille7 est placée devant le réflecteur de mesure5 de sorte que le faisceau lumineuxf2 traverse deux fois la paroi de la bouteille7. Ainsi, l'épaisseur mesurée est l'épaisseur cumulée el + e2 (qui sont chacune égalesà e dans le cas d'une bouteille dont l'épaisseur de la paroi est uniforme).

Les deux étapes de mesure sont alors les suivantes Etape 1 : on mesure la distance du réflecteur de mesure5 dans l'air en recherchant l'état d'interférence entre les deux chemins optiques des faisceauxf2 etf3. L'état d'interférence se traduit par une modulation de l'intensité lumineuse du faisceau lumineux f22+f33 directement convertie en signal électrique par le détecteur photoélectrique10. La distance entre le réflecteur de mesure5 et l'optique de réception3 est appeléeD. On pose: D = X+ el + Y+ e2+ Z, avec el et e2, épaisseurs de la paroi avant et arrière de la bouteille7, X, Y et Z sont trois valeurs indéterminées correspondant respectivementà la distance entre l'optique de réception 3 et la face externe d'une bouteille sur laquelle arrive le faisceau lumineuxf2, au diamètre interne de ladite bouteille au niveau du faisceau lumineuxf2, età la distance entre la face externe de ladite bouteille par laquelle sort le faisceau lumineuxf2 et le réflecteur de mesure5. Etape 2: on mesure la distance du réflecteur de mesure5 à travers la bouteille7. L'indice de réfraction du verre introduit un déphasage, la di-stance apparente du réflecteur de mesure5 est alors égaleà (en se référantà la figure3) DI= XI + n.el + Y'+ n.e2 + Z' avec n, indice de réfraction du verre, XI, distance entre l'optique de réception3 et la face externe de la bouteille7 sur laquelle arrive le faisceau lumineuxf2, Y', diamètre interne de ladite bouteille au niveau du faisceau lumineuxf2, et ZI, distance entre la face externe de la bouteille7 par laquelle sort le faisceau lumineuxf2 et le réflecteur de mesure5. Notons que par construction X+ Y+ Z<B≥ XI + Y'+ ZI La différence D'-D <B≥ el(n-1) + e2(n-1) On a donc l'épaisseur cumulée: 1 el + e2<B≥ (D'-D)/(n- 1)1 ou l'épaisseur moyenne (el+e2)/2 Aux figures1 et 2, l'appareillage décrit est utilisable pour des applications de laboratoire nécessitant des cadences d'acquisition relativement faible, quelques10 mesures par seconde. Dans ce cas en effet, la cadence d'acquisition est fixée par la vitesse linéaire du moteur du scanner9. Le mouvement n'est pas continu puisque le scanner9 oscille et passe aux extrémités par deux points de vitesse nulle.

Pour augmenter les cadences de mesure il est possible d'utiliser, conformémentà la figure 4, un miroir simple ou polygonal17 tournantà grande vitesse et liéà un ensemble 20 composé d'un moteur et d'un codeur angulaire, le faisceau défléchi étant en autocollimation sur un réseau de micro- réflecteurs plan18 du type microbilles ou micro-prismes.

Dans le dispositif de la figure 4, la variation du chemin optique du faisceau lumineuxf3 est réalisée en transformant un mouvement linéaire en mouvement circulaire. Le faisceau est projeté sur le micro-réflecteur plan18 et décrit celui-ci par balayages successifs. SiN est le nombre de facettes du miroir polygonal17, et si fr est sa fréquence de rotation, la cadence d'acquisition fa du capteur est égale au produit N*fr.

A titre d'exemple, pour fr <B≥ 100 Hz etN = 12, la fréquence d'acquisition est fa<B≥ 1,2 kHz.

H est la hauteur moyenne du faisceau lumineuxf3 par rapport au plan moyen du micro-réflecteur plan18 et0 l'angle de déflection. La variation du chemin optique du faisceau lumineuxf3 est donnée par la relation: V(O) <B≥ H(1-1/cosO). Ainsi pour0 e[0 ;n/41 et H<B≥ 30 mm, on obtient une variation de chemin optique du faisceau lumineux f3 égaleà V (7c/4 ) = - 12,426 mm.

Par ailleurs, le signal d'interférence (courant photoélectrique 21) a une extension spatiale Lc ( longueur de cohérence de la source) et le signal de modulation de l'intensité lumineuse f22+f33 possède une porteuseà la fréquence fm <B≥ k.V(M) , k est le vecteur d'onde du faisceau lumineux incidentf3 et V(M) est la vitesse du faisceau lumineuxf3 sur le micro-réflecteur plan18. Dans la configuration de la figure 4, la fréquence de la porteuse du signal de modulation fm n'est pas constante au cours du balayage. Afin de simplifier l'électronique de détection, il est possible d'utiliser un réflecteur de forme hélicoïdale19 tel qu'illustré sur la figure5. Dans le dispositif de la figure5, la variation de chemin optique du faisceau lumineux f3 est donnée par la relation V (0) <B≥ kO/2it aveck, pas de l'hélice du réflecteur de forme hélicoïdale19. on obtient la fréquence de la porteuse du signal de modulation sur le détecteur10 par la relation: fm <B≥ (2n/kp).k.fr valeur indépendante de0.

Les dispositifs décrits sur les figures1 à 5 permettent de mesurer l'épaisseur e de la bouteille7 en repérant une modulation (pic d'intensité) du courant photoélectrique 21 sur le détecteur10 correspondantà une égalisation de chemin optique entre le faisceau lumineuxf2 et le faisceau lumineux f3. Cette méthode, dite méthode simple écho, nécessite deux étapes correspondantà la mesure des distancesD etD'.

Une variante de la méthode simple écho est une méthode dite double écho consistantà la mesure de l'épaisseur e de la bouteille7 en une seule étape. La méthode double écho comporte une simplification par le fait qu'elle ne nécessite pas un réflecteur de mesure5 et simplifie l'utilisation du détecteur photoélectrique10.

Comme on le voit sur la figure6, l'optique de réception 3 est disposée de telle sorte que les deux faces constituant la paroi de la bouteille7 sont détectées successivement. Dans ce cas, le faisceau lumineuxf2 appliquée sur la bouteille7 est en partie réfléchie par la première paroi, alors que lautre partie du faisceau est transmise vers la seconde paroi. La partie de lumière transmise est ensuite réfléchie par la face interne pour revenir enfin dans le système de détection. Chaque écho peut être détecté séparément en ajustant la position du miroir17. On mesure donc l'épaisseur e de la bouteille7 en repérant deux modulations (pic d'intensité) du courant photoélectrique 21 sur le détecteur10 correspondantà deux égalisations de chemin optique entre le faisceau lumineuxf2 et le faisceau lumineuxf3. La première égalisation correspondà la face externe de la paroi d'épaisseur e de la bouteille7 et la seconde égalisation correspondà la face interne de la même paroi. Les deux égalisations correspondantà deux positions du miroir17 sont détectées lorsque le signal du détecteur10 présente des pics d'intensité comportant une porteuseà la fréquence fm. Sur la figure7 on voit deux pics d'intensité obtenus conformémentà la méthode du double écho.A l'aide du codeur angulaire de l'ensemble 20, on repère la position du miroir17 lorsque le courant photoélectrique 21 est modulé sur le détecteur10. L'épaisseur est donnée par la relation: e<B≥ C( Dl-D2) C est une constante dépendant du matériau considéré et du codeur utilisé, Dl etD2 sont les distances entre l'optique de réception 3 et la face externe et la face interne de la paroi de la bouteille7.

La présente invention permet de mesurer l'épaisseur de la paroi d'un récipient translucide avec une méthode utilisant une lumière polychromatique et aboutissantà une précision de mesure inférieure ou égaleà 10 jim.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure optique sans contact d'épaisseur (e) d'un matériau translucide(7), caractérisé en ce qu'on éclaire un interféromètre par une lumière polychromatique (fl), on dirige un premier faisceau lumineux(f2) vers le matériau translucide (7), on dirige un second faisceau lumineux(f3) vers un réflecteur de référence(8, 18, 19), on fait varier de façon spatiale et périodique le chemin optique du second faisceau lumineux, et on détermine l'épaisseur (e) du matériau translucide(7) en détectant l'égalité de chemin optique des deux faisceaux lumineux. 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que: a) une partie au moins du premier faisceau lumineux(f2) traverse le matériau translucide(7) et se réfléchie sur un réflecteur de mesure(5, 7) fixe, et les deux faisceaux réfléchis des deux faisceaux lumineux(f2, f3) sont sommés en un faisceau dit mélangé (f22+f33), puis b) on détermine l'épaisseur (e) du matériau translucideà partir de deux distances de chemin optique parcouru par le second faisceau lumineux(f3) Dl etD correspondant aux cas où le matériau translucide(7) est disposé respectivement devant et après le réflecteur de mesure(5, 7), lesdites distancesD' etD étant obtenuesà partir du faisceau mélangé (f22+f33). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le cas de mesure d'épaisseur d'un récipient vide(7) en matériau translucide, le réflecteur de mesure(5) est placéà l'intérieur dudit récipient vide de sorte que le premier faisceau lumineux(f2) incident traverse une fois le flanc du récipient, et en ce que la position dudit réflecteur de mesure est identique pour la mesure des distancesD et D'. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le cas de mesure d'épaisseur d'un récipient vide en matériau translucide, le réflecteur de mesure(5) est placéà l'extérieur dudit récipient vide de sorte que le premier faisceau lumineux incident traverse deux fois le flanc du récipient et en ce que la position dudit réflecteur de mesure est identique pour la mesure des distancesD etD'. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour déterminer la distance d'étalonnageD, le réflecteur de mesure est la première face du matériau translucide(7) rencontrée par le premier faisceau lumineux(f2), et en ce que pour déterminer la distanceD', le réflecteur de mesure est la deuxième face du matériau translucide(7) rencontrée par le premier faisceau lumineux(f2). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2à 4, caractérisé en ce que l'interféromètre (2) est un coupleur- mélangeur optique large bande fonctionnant de manière unimodale à une longueur d'onde #.p donnée, et en ce que ledit coupleur mélangeur reçoit la lumière polychromatique (fl), émet le premier(f2) et le second faisceaux lumineux(f3), récupère les faisceaux réfléchis desdits premier et second faisceaux lumineux pour former le faisceau mélangé (f22+f33). 7. Procédé selon la revendication6, caractérisé en ce que la lumière polychromatique (fl) est centrée sur la longueur d'onde #.p. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2à 7, caractérisé en ce qu'on détermine les distancesD et D' à l'aide d'une unité de contrôle(11, 12) qui commande et positionne le réflecteur de référence(8, 18, 19) et reçoit le signal électrique (21) d'un détecteur photoélectrique(10) sur lequel arrive le faisceau mélangé. 9. Procédé selon la revendication7, caractérisé en ce que l'unité de contrôle comprend un système électronique(11) de traitement de données, un moyen de visualisation (12) et éventuellement un moyen d'impression. 10. Procédé selon l'une des revendications8 ou9, caractérisé en ce que l'unité de contrôle est un micro-ordinateur. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications8, 9 ou 10, caractérisé en ce que le détecteur photoélectrique transforme le faisceau mélangé en un courant photoélectrique (21) qui présente un pic d'intensité lorsque la distance du second faisceau lumineux égale celle du premier faisceau lumineux. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réflecteur de référence est supporté par un scanner haute résolution(9) dont la position est repérée par un codeur. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications1 à 10, caractérisé en ce que le réflecteur de référence est un micro- réflecteur plan(18) dont la surface est successivement balayée par le second faisceau lumineux dévié par un miroir en rotation (17). 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications1 à 10, caractérisé en ce que le réflecteur de référence est un micro- réflecteur de forme hélicoïdale(19) dont la surface est successivement balayée par le second faisceau lumineux dévié par un miroir en rotation. 15. Dispositif de mesure optique sans contact d'épaisseur d'un matériau translucide, caractérisé en ce qu'il comprend: - une source optique(1) pour émettre une lumière polychromatique (fl) centrée sur une longueur d'onde Xp, - un coupleur-mélangeur optique (2) large bande fonctionnant de manière unimodale à la longueur d' onde #,p, ledit coupleur- mélangeur étant éclairé par la lumière polychromatique pour - former un premier faisceau lumineux et un second faisceau lumineux, - recevoir les faisceaux réfléchis desdits premier et second faisceaux lumineux afin de former un faisceau mélangé, - un réflecteur de mesure(5, 7) pour recevoir et renvoyer ledit premier faisceau lumineux dans le cas où le matériau translucide se situe devant ledit réflecteur de mesure et dans le cas où le matériau translucide ne se situe pas devant ledit réflecteur de mesure, - un réflecteur de référence(8, 18, 19) pour recevoir et renvoyer ledit second faisceau lumineux, - un détecteur photoélectrique(10) pour transformer le faisceau mélangé en un courant photoélectrique (21), - une unité de contrôle(11, 12) pour commander et positionner le réflecteur de référence, pour acquérir le courant photoélectrique, pour calculer la distance de chemin parcouru par le second faisceau lumineux lorsque ladite distance est égaleà la distance de chemin parcouru par le premier faisceau lumineux, et pour calculer l'épaisseur du matériau translucide à partir de différentes mesures de la distance de chemin parcouru par le second faisceau lumineux. 16. Dispositif selon la revendication15, caractérisé en ce que l'unité de contrôle est un micro-ordinateur. 17. Dispositif selon l'une des revendications15 ou16, caractérisé en ce que le réflecteur de référence est supporté par un scanner(9) haute résolution dont la position est repérée par un codeur. 18. Dispositif selon l'une des revendications15 ou16, caractérisé en ce que le réflecteur de référence est un micro- réflecteur plan(18) dont la surface est successivement balayée par le second faisceau lumineux dévié par un miroir(17) en rotation. 19. Dispositif selon l'une des revendications15 ou16, caractérisé en ce que le réflecteur de référence est un micro- réflecteur de forme hélicoidale (19) dont la surface est successivement balayée par le second faisceau lumineux dévié par un miroir en rotation.