La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR16/55980 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.

Domaine

La présente description concerne, de façon générale, les installations de prises de vues et, plus particulièrement, les installations d'inspection optique, par exemple de cartes électroniques. La présente description concerne une mire d'étalonnage pour une telle installation de prises de vues.

Exposé de 1 ' art antérieur

Une installation d'inspection optique et plus généralement de prises de vues peut fournir des premières données et des deuxièmes données de natures différentes lors de l'inspection d'une même scène. A titre d'exemple, l'installation d'inspection optique peut fournir une image tridimensionnelle de la scène et une image bidimensionnelle à niveaux de couleur de la scène. Selon un autre exemple, l'installation d'inspection optique peut fournir une première image tridimensionnelle de la scène en utilisant des caméras et une deuxième image tridimensionnelle de la scène en utilisant un scanner laser.

Il peut être souhaitable de pouvoir combiner des premières et deuxièmes données de natures différentes relatives à une même scène. Il faut alors pouvoir mettre en correspondance les premières données et les deuxièmes données.

Dans ce but, on peut utiliser une mire d'étalonnage, également appelée mire de calibration. Cette mire comprend des éléments qui sont facilement détectables de façon non ambiguë lorsque la mire est inspectée pour fournir les premières et deuxièmes données. De tels éléments sont appelés éléments invariants . On met alors en correspondance les éléments invariants détectés dans les premières données avec les éléments invariants détectés dans les deuxièmes données.

Il est connu de prévoir sur la mire d'étalonnage comme éléments invariants des rainures ou des plots en relief. Toutefois, la détection de tels éléments invariants dans les premières et deuxièmes données peut ne pas pouvoir être toujours réalisée de façon non ambiguë. La mise en correspondance des premières et deuxièmes données peut alors être imprécise.

Résumé

Ainsi, un objet d'un mode de réalisation est de pallier au moins en partie les inconvénients des mires d'étalonnage pour installation de prises de vues décrites précédemment.

Un objet d'un mode de réalisation est de proposer une mire d'étalonnage adaptée à des installations de prises de vues, notamment des installations d'inspection optique.

Un autre objet d'un mode de réalisation est une mire d'étalonnage comprenant des éléments détectables de façon non ambiguë par différents systèmes d'acquisition d'images.

Un autre objet d'un mode de réalisation est une mire d'étalonnage pouvant être réalisée à coût réduit.

Ainsi, un mode de réalisation prévoit une mire d'étalonnage d'un système optique, formée d'une plaque comportant des trous traversants.

Selon un mode de réalisation, la plaque comprend des première et deuxième faces opposées, chaque trou traversant la plaque de la première face à la deuxième face. Selon un mode de réalisation, la section droite d'au moins l'un des trous augmente de la première face à la deuxième face .

Selon un mode de réalisation, au moins l'un des trous est un trou tronconique.

Selon un mode de réalisation, au moins l'un des trous comprend une première portion cylindrique se prolongeant par une deuxième portion cylindrique, le diamètre de la première portion cylindrique étant inférieur strictement au diamètre de la deuxième portion cylindrique.

Selon un mode de réalisation, la mire est appliquée à un étalonnage d'une installation d'inspection optique de cartes électroniques .

Un mode de réalisation prévoit également un système optique comprenant un premier système d'acquisition d'images bidimensionnelles ou tridimensionnelles et un deuxième système d'acquisition d'images et une mire d'étalonnage telle que définie précédemment .

Un mode de réalisation prévoit également un procédé d'étalonnage du système optique, utilisant une mire telle que définie précédemment, comprenant les étapes suivantes :

acquisition d'une première image de la mire par un premier système d'acquisition d'images ;

acquisition d'une deuxième image de la mire par un deuxième système d'acquisition d'images ;

détermination de premiers points de repérage sur la première image, chaque premier point de repérage étant associé à la représentation de l'un des trous de la mire sur la première image ;

détermination de deuxièmes points de repérage sur la deuxième image, chaque deuxième point de repérage étant associé à la représentation de l'un des trous de la mire sur la deuxième image ; et

mise en correspondance des premiers points de repérage avec les deuxièmes points de repérage. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend la détermination d'une fonction de transformation adaptée à faire correspondre à chaque point de la première image un point de la deuxième image .

Selon un mode de réalisation, la première face de la mire est orientée vers le premier système d'acquisition d'images et le deuxième système d'acquisition d'images.

Selon un mode de réalisation, le premier système d'acquisition d'images est adapté à détecter un premier signal, les trous de la mire apparaissant sur la première image par une absence de détection du premier signal par le premier système d'acquisition d'images et le deuxième système d'acquisition d'images est adapté à détecter un deuxième signal, les trous de la mire apparaissant sur la deuxième image par une absence de détection du deuxième signal par le deuxième système d'acquisition d' images .

Brève description des dessins

Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

la figure 1 représente, de façon partielle et schématique, un mode de réalisation d'une installation d'inspection optique de circuits électroniques ;

la figure 2 est une vue de dessus schématique d'un mode de réalisation d'une mire d'étalonnage ;

les figures 3 à 5 sont des vues en coupe de modes de réalisation d'un trou de la mire de la figure 2 ;

la figure 6 est un schéma par blocs illustrant un mode de réalisation d'un procédé de mise en correspondance de données de natures différentes fournies par l'installation d'inspection optique de la figure 1 ; et

la figure 7 représente un exemple d'image d'une mire prise par une caméra. Description détaillée

De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation qui vont être décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les procédés d'inspection optique n'ont pas été détaillés, la mire d'étalonnage étant compatible avec toute installation d'inspection optique et, plus généralement, avec toute installation de prise de vues. Sauf précision contraire, les expressions "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. Dans la suite de la description, on appelle image tridimensionnelle d'un objet, ou image 3D, un nuage de points, par exemple plusieurs millions de points, d'au moins une partie de la surface extérieure de l'objet dans lequel chaque point de la surface est repéré par ses coordonnées déterminées par rapport à un repère d'espace à trois dimensions. En outre, on appelle image bidimensionnelle, ou image 2D, une image numérique acquise par une caméra et correspondant à une matrice de pixels.

La figure 1 représente, de façon partielle et schématique, un mode de réalisation d'une installation d'inspection optique 10, par exemple pour cartes de circuits électroniques. Chaque circuit électronique Card est placé sur un convoyeur 12, par exemple un convoyeur plan. Le convoyeur 12 est susceptible de déplacer le circuit Card selon une direction X, par exemple une direction horizontale pour l'amener dans une région de l'installation d'inspection optique, appelée la scène S, dans laquelle des images du circuit Card peuvent être acquises. A titre d'exemple, le convoyeur 12 peut comprendre un ensemble de courroies et de galets entraînés par un moteur électrique tournant

14. A titre de variante, le convoyeur 12 peut comprendre un moteur linéaire déplaçant un charriot sur lequel repose le circuit électronique Card. Le circuit Card correspond, par exemple, à une carte rectangulaire ayant une longueur et une largeur variant de 50 mm à 550 mm. A titre de variante, la direction de déplacement du circuit Card peut être une direction horizontale perpendiculaire à la direction X représentée en figure 1.

En fonctionnement normal, l'installation 10 comprend au moins des premier et deuxième capteurs différents d'observation de la carte Card présente dans la scène S et détermine, à partir des signaux fournis par les premier et deuxième capteurs, des premières et deuxièmes données de natures différentes utilisées pour 1 ' inspection de la carte Card présente dans la scène S . A titre d'exemple, le premier capteur est une caméra et le deuxième capteur est un scanner laser. Les premières données peuvent correspondre à une image tridimensionnelle ou à une image bidimensionnelle déterminée à partir des signaux fournis par le premier capteur et les deuxièmes données peuvent correspondre à une image tridimensionnelle ou à une image bidimensionnelle déterminée à partir des signaux fournis par le deuxième capteur.

Selon un mode de réalisation, le système 10 comprend un premier système 15 d'acquisition d'images du circuit Card. A titre d'exemple, le premier système d'acquisition d'images 15 comprend un dispositif de projection d'images P comprenant au moins un projecteur, un seul projecteur P étant représenté en figure 1. Lorsque plusieurs projecteurs P sont présents, les projecteurs P peuvent être sensiblement alignés selon une direction perpendiculaire à la direction X. Le premier système d'acquisition 15 comporte, en outre, un dispositif d'acquisition d'images C comprenant au moins une caméra numérique, une seule caméra C étant représentée en figure 1. Lorsque plusieurs caméras C sont présentes, les caméras C peuvent être sensiblement alignées, par exemple par groupes de caméras, de préférence selon une direction perpendiculaire à la direction X et/ou être disposées de part et d'autre du projecteur ou des projecteurs P. A titre d'exemple, chaque caméra C peut comprendre une matrice de photodétecteurs répartis en rangées et en colonnes. Chaque photodétecteur est adapté à fournir un signal de détection représentatif de la quantité de lumière qu'il a reçu pendant une durée d'exposition. A titre d'exemple, le projecteur P et la caméra C sont reliés à un module de traitement 16 et le premier système d'acquisition 15 est commandé par le module de traitement 16. Selon un mode de réalisation, le module de traitement 16 est adapté à fournir une image tridimensionnelle ou une image bidimensionnelle de la carte Card présente dans la scène S à partir des images bidimensionnelles fournies par la caméra C alors que des images sont projetées sur le circuit Card par le projecteur P.

Selon un autre mode de réalisation, le premier système d'acquisition 15 ne comporte pas de projecteur et comporte au moins une caméra, par exemple une caméra télécentrique, disposée à l'aplomb de la scène S, par exemple à la place du projecteur P en figure 1, et reliée au module de traitement 16.

Le module de traitement 16 peut comprendre un ordinateur ou un microcontrôleur comportant un processeur et une mémoire non volatile dans laquelle sont stockées des séquences d'instructions dont l'exécution par le processeur permet au module de traitement 16 de réaliser les fonctions souhaitées. A titre de variante, le module de traitement 16 peut correspondre à un circuit électronique dédié. Le moteur électrique 14 est, en outre, commandé par le module de traitement 16.

L'installation d'inspection optique 10 peut comprendre un deuxième système d'acquisition d'images 20. Selon un mode de réalisation, le deuxième système d'acquisition d'images 20 comprend un scanner laser. A titre d'exemple, le scanner laser 20 est relié au module de traitement 16 et le deuxième système d'acquisition 20 est commandé par le module de traitement 16. Selon un mode de réalisation, le module de traitement 16 est adapté à fournir une image tridimensionnelle de la carte Card présente dans la scène S à partir des signaux fournis par le scanner laser 20.

Les moyens de commande du convoyeur 12, de la caméra C et du projecteur P, du scanner laser 20 de l'installation d'inspection optique 10 décrits précédemment sont à la portée de l'homme de l'art et ne sont pas décrits plus en détails.

Pour étalonner l'installation d'inspection optique 10, on utilise une mire qui est disposée dans la scène S à la place d'une carte électronique.

La figure 2 est une vue de dessus schématique d'un mode de réalisation d'une mire d'étalonnage 30. La mire d'étalonnage 30 comprend une plaque 32 ayant deux faces opposées 34 et 36, la face 36 n'étant pas visible en figure 2. Les faces 34 et 36 sont de préférence sensiblement planes et parallèles. La plaque 32 est percée de trous 38 traversant la plaque de la face 34 à la face 36 et débouchant sur les deux faces 34, 36. La face 34 de la plaque 32 est la face qui est destinée à être observée par les systèmes d'acquisition 15, 20 de l'installation d'inspection optique 10 lors d'une opération d'étalonnage. Les trous 38 peuvent être disposés en rangées et en colonnes. Toutefois, une autre disposition des trous 38 peut être prévue, les trous 38 étant, par exemple, disposés en quinconce. La plaque 32 peut comprendre de trois à plusieurs milliers de trous 38. L'épaisseur de la plaque 32 peut être comprise entre 1 millimètre et 20 millimètres, en fonction du matériau utilisé. L'écart entre deux trous 38 adjacents d'une même rangée peut être compris entre 1 millimètre et 20 millimètres. Le matériau composant la plaque 32 peut être choisi parmi le groupe comprenant un métal, un alliage métallique, un matériau plastique ou un matériau composite.

Selon un mode de réalisation, la mire 30 peut être fabriquée en perçant les trous 38 dans la plaque 32 au moyen d'un outil de perçage.

La figure 3 est une vue en coupe, partielle et schématique, de la mire d'étalonnage 30 au niveau de l'un des trous 38 et illustre un mode de réalisation des trous 38 dans lequel les trous 38 ont une section sensiblement constante sur toute l'épaisseur de la plaque 32. Selon un mode de réalisation, les trous 38 sont cylindriques à base circulaire. Le diamètre de chaque trou 38 peut être compris entre 1 millimètre et 10 millimètres. De préférence, tous les trous 38 ont sensiblement le même diamètre.

Selon un autre mode de réalisation, les trous 38 ont une section droite qui n'est pas constante sur toute l'épaisseur de la plaque 32 et qui augmente de la face 34 vers la face 36.

La figure 4 est une vue analogue à la figure 3 d'un autre mode de réalisation des trous 38 de la mire 30 dans lequel les trous 38 sont sensiblement tronconiques, par exemple à base circulaire. Chaque trou 38 comprend alors une ouverture circulaire 40 sur la face 34 et une ouverture circulaire 42 sur la face 36, le diamètre de l'ouverture circulaire 40 étant inférieur au diamètre de l'ouverture circulaire 42. Le diamètre de l'ouverture circulaire 40 de chaque trou 38 peut être compris entre 1 millimètre et 10 millimètres et le diamètre de l'ouverture circulaire 42 de chaque trou 38 peut être compris entre 2 millimètres et 20 millimètres.

La figure 5 est une vue analogue à la figure 3 d'un autre mode de réalisation des trous 38 de la mire 30 dans lequel chaque trou 38 est lamé et comprend une première portion cylindrique 44 à base circulaire qui se prolonge par une deuxième portion cylindrique 46 à base circulaire. La première portion cylindrique 44 débouche sur la face 34 et la deuxième portion cylindrique 46 débouche sur la face 36. Le diamètre de la première portion cylindrique 44 est inférieur au diamètre de la deuxième portion cylindrique 46. Le diamètre de la première portion cylindrique 44 peut être compris entre 1 millimètre et 10 millimètres et le diamètre de la deuxième portion cylindrique 46 peut être compris entre 2 millimètres et 20 millimètres. De plus l'épaisseur de la première portion cylindrique 44 peut être comprise entre 0,4 millimètre et 5 millimètres.

La section droite de chaque trou 38 peut être différente d'un cercle et peut être polygonale, notamment carrée ou triangulaire. Un avantage de prévoir les trous 38 de section circulaire, constante ou variable, est que la mire 30 peut être fabriquée de façon simple et à coût réduit. Lors d'une opération d'étalonnage, la mire 30 n'est pas plaquée contre un support de sorte que les trous 38 de la mire ne sont pas obturés.

La figure 6 est un schéma par blocs illustrant un mode de réalisation d'un procédé d'étalonnage de l'installation d'inspection optique 10 représentée en figure 1. Le procédé d'étalonnage peut être mis en oeuvre à la fin de la fabrication de l'installation d'inspection optique 10 ou après un déplacement de l'installation d'inspection optique 10.

Le procédé comprend des étapes 50, 52, 54, 56 et 58 successives .

A l'étape 50, la mire d'étalonnage 30 est mise en place dans la scène S, par exemple au moyen du convoyeur 12.

A l'étape 52, au moins une première image de la mire 30 est déterminée par le module de traitement 16 à partir des signaux fournis par le premier système d'acquisition d'images 15 et une deuxième image de la mire 30 est déterminée par le module de traitement 16 à partir des signaux fournis par le deuxième système d'acquisition d'images 20. La mire 30 peut être déplacée dans la scène S entre l'activation du premier système d'acquisition d'images 15 et l'activation du deuxième système d'acquisition d'images 20. De préférence, la totalité de la mire 30 est représentée sur les première et deuxième images . A titre de variante, seule une portion de la mire 30 peut être présente sur au moins l'une des première et deuxième images. Toutefois, dans ce cas, au moins un coin de la mire 30 est de préférence représenté sur cette image.

Les systèmes d'acquisition d'images 15, 20 sont adaptés à faire l'acquisition d'une image par détection de l'intensité d'un rayonnement réfléchi par la mire 30. Il peut s'agir d'un rayonnement projeté sur la mire 30 par le système d'acquisition d'images et réfléchi par la mire 30 ou de la réflexion de la lumière ambiante par la mire 30. Les trous 38 de la mire 30 apparaissent sur l'image acquise par chaque système d'acquisition d'images comme des zones où il n'y a pas de détection d'un rayonnement puisqu' aucun rayonnement n'est réfléchi par les trous 38.

La figure 7 représente un exemple d'une image I de la mire 30 obtenue par une caméra dans le cas où la mire 30 comprend des trous 38 cylindriques ou tronconiques . Les trous 38 apparaissent sur l'image I comme des disques 60 ayant une couleur saturée ou un niveau de gris saturé, par exemple des disques noirs. De préférence, la partie de la face 34 de la mire 30 autour de chaque trou 38 a une couleur claire de façon à augmenter le contraste de l'image acquise au niveau de chaque disque 60, et ainsi faciliter l'identification des trous 38.

Dans les modes de réalisation représentés sur les figures 4 et 5, la section droite des trous 38 augmente en s 'éloignant de la face 34 de la mire 30 observée par chaque système d'acquisition d'images 15, 20. Ceci permet, de façon avantageuse, d'éviter que les arêtes des trous 38 au niveau de la face 34 n'apparaissent sur l'image déterminée par le module de traitement 16 à partir des signaux fournis par le système d'acquisition d'images 15, 20, en particulier lorsque l'angle de visée du système d'acquisition d'images 15, 20 n'est pas perpendiculaire à la face 34 de la mire 30.

A l'étape 54, pour chaque image I, le module de traitement 16 détermine pour chaque disque 60 les coordonnées d'un point, appelé point de repérage dans la suite de la description, représentatif du disque 60 dans le système de coordonnées associé à l'image I. Selon un mode de réalisation, le point de repérage correspond au barycentre des pixels de l'image appartenant au disque 60.

A l'étape 56, le module de traitement 16 associe à chaque point de repérage de la première image de la mire 30 déterminée par le module de traitement 16 le point de repérage correspondant de la deuxième image de la mire 30 déterminée par le module de traitement 16. Le module de traitement 16 détermine ensuite une fonction de transformation permettant de passer des coordonnées d'un point quelconque de la première image de la mire 30 dans le système de coordonnées de la première image aux coordonnées du point correspondant de la deuxième image de la mire 30 dans le système de coordonnées de la deuxième image et qui satisfait la contrainte selon laquelle aux coordonnées de chaque point de repérage de la première image de la mire 30 dans le système de coordonnées de la première image correspondent les coordonnées du point de repérage correspondant de la deuxième image de la mire 30 dans le système de coordonnées de la deuxième image. La fonction de transformation peut être obtenue par tout type de procédé d'extrapolation. A titre d'exemple, la fonction de transformation est une transformation affine. Plus le nombre de points de repérage utilisés pour la détermination de la fonction de transformation est important, plus la mise en correspondance d'un point quelconque de la première image de la mire 30 dans le système de coordonnées de la première image et des coordonnées du point correspondant de la deuxième image de la mire 30 dans le système de coordonnées de la deuxième image par la fonction de transformation peut être obtenue de façon correcte.

A l'étape 58, la mire 30 est retirée de la scène S. Un avantage de l'utilisation de la mire d'étalonnage 30 est qu'elle ne requiert pas la connaissance au préalable de la position de la mire 30 sur la scène S, de la forme des trous 38 ou du nombre de trous 38 de la mire 30.

Lors du fonctionnement normal de l'installation d'inspection optique 10, la fonction de transformation décrite précédemment peut être utilisée pour exprimer dans un repère commun des informations déterminées à partir des deux systèmes d'acquisition d'images 15, 20.

Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que des modes de réalisation aient été décrits pour une structure particulière d'installation d'inspection optique 10, la mire d'étalonnage 30 peut être utilisée avec n'importe quel type d'installation d'inspection optique 10 d'un objet dès que l'installation d'inspection optique 10 fournit des premières et deuxièmes données issues de capteurs différents lors d'une opération d'inspection de l'objet.