La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR15/58603 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.

Domaine

La présente description concerne, de façon générale, les systèmes de prise de vues et, plus particulièrement, les installations d'inspection optique, par exemple de cartes électroniques. La présente description concerne une mire, notamment pour l'étalonnage et/ou le test d'une telle instal- lation.

Exposé de 1 ' art antérieur

Plusieurs paramètres de fonctionnement d'une instal ^¬ lation d'inspection optique doivent être déterminés par des procédés d'étalonnage et/ou de test qui peuvent requérir l'utilisation de mires, chaque mire comprenant un support sur une face duquel sont formées des marques de formes et de dimensions adaptées aux paramètres à étalonner. Un exemple concerne la détermination des paramètres géométriques intrinsèques et extrinsèques des caméras de l'installation d'inspection optique qui utilise un mire d'étalonnage qui peut comprendre un damier bicolore alternant des cases blanches et des cases d'une autre couleur. Un autre exemple concerne l'évaluation de la netteté des caméras de l'installation optique qui utilise une mire d'étalonnage qui peut comprendre une alternance de bandes blanches et noires. Un autre exemple concerne l'étalonnage du système de déplacement des caméras de l'installation optique qui utilise un mire d'étalonnage comprenant une plaque de verre sur laquelle sont formés des motifs.

De façon générale, plus la résolution du paramètre doit être précise, plus la mire d'étalonnage doit elle-même être précise ou plus les calculs de détermination des paramètres deviennent complexes. Cela accroît considérablement le coût des mires et/ou le coût d'une opération d'étalonnage et réserve l'utilisation des mires à des opérations de maintenance.

Résumé

Il serait souhaitable de disposer d'une mire d'étalonnage et/ou de test qui puisse être intégrée dans l'installation de prise de vues. Pour cela, il serait souhaitable de disposer d'une mire d'étalonnage et/ou de test à faible coût par rapport aux mires de maintenance.

Un objet d'un mode de réalisation est de proposer une mire d'étalonnage et/ou de test adaptée à des installations d'inspection optique.

Un autre objet d'un mode de réalisation est une mire d'étalonnage et/ou de test adaptée à équiper l'installation en permanence pour une utilisation périodique.

Pour atteindre tout ou partie de ces objets ainsi que d'autres, un mode de réalisation prévoit une installation d'inspection optique d'un objet comprenant :

au moins une caméra ;

un écran d'affichage d'images ;

un système de déplacement de l'écran d'affichage et/ou de la caméra adapté à amener l'écran d'affichage dans le champ de vision de la caméra ; et

un système de commande de l'écran d'affichage et de la caméra pour l'acquisition par la caméra d'au moins une image affichée par l'écran d'affichage. Selon un mode de réalisation, l'installation comprend, en outre, un système de convoyage dudit objet.

Selon un mode de réalisation, l'objet à inspecter est une carte électronique.

Selon un mode de réalisation, le système de commande est adapté à déterminer une image tridimensionnelle de l'objet à partir d'images acquises par la caméra.

Selon un mode de réalisation, l'installation comprend, en outre, au moins un projecteur de motifs lumineux sur ledit objet.

Selon un mode de réalisation, l'installation comprend un châssis et le système de déplacement comprend un dispositif de déplacement de la caméra par rapport au châssis.

Selon un mode de réalisation, le système de déplacement comprend un dispositif de déplacement et/ou d'inclinaison de l'écran d'affichage par rapport au châssis.

Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de commande d'une installation d'inspection optique d'un objet, ladite installation comprenant au moins une caméra et un écran d'affichage, le procédé comprenant les étapes suivantes :

déplacer l'écran d'affichage et/ou la caméra pour amener l'écran d'affichage dans le champ de vision de la caméra ;

afficher au moins une image sur l'écran d'affichage ; réaliser au moins une acquisition d'une image par la caméra ; et

réaliser un traitement de l'image pour une opération d'étalonnage et/ou de test de l'installation d'inspection optique.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend l'affichage de plusieurs images successives sur l'écran d'affichage.

Selon un mode de réalisation, l'opération est un étalonnage géométrique de la caméra.

Selon un mode de réalisation, l'image affichée est une image d'une carte électronique. Selon un mode de réalisation, l'opération est un test de la netteté de la caméra.

Selon un mode de réalisation, l'opération est un étalonnage radiométrique de la caméra.

Selon un mode de réalisation, l'installation d'inspection optique comprend un châssis et le procédé comprend en outre le déplacement et/ou l'inclinaison de l'écran d'affichage par rapport au châssis.

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 est une vue en perspective, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'une installation d'inspection optique ;

les figures 2 et 3 sont respectivement une vue en coupe droite et une vue de dessus, partielles et schématiques, de l'installation d'inspection optique représentée en figure 1 ;

la figure 4 est un schéma-bloc d'un mode de réalisation d'un procédé de commande de l'installation d'inspection optique de la figure 1 ;

la figure 5 est un exemple d'une image affichée lors de la mise en oeuvre d'un mode de réalisation d'un procédé de commande de l'installation d'inspection optique de la figure 1 ; et

la figure 6 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'une installation d'inspection optique.

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 processus d'inspection optique n'ont pas été détaillés, la mire d'étalonnage et/ou de test qui va être décrite par la suite étant compatible avec toute installation d'inspection optique et, plus généralement, avec tout système de prise de vues. Dans la suite de la description, un pixel d'une image correspond à l'élément unitaire de l'image. Pour l'affichage de chaque pixel de l'image, l'écran d'affichage comprend en général au moins trois sources lumineuses, également appelées pixels d'affichage colorés, qui émettent chacune un rayonnement lumineux sensiblement dans une seule couleur (par exemple, le rouge, le vert et le bleu) . La superposition des rayonnements émis par ces trois pixels d'affichage fournit à l'observateur la sensation colorée correspondant au pixel de 1 ' image affichée .

Sauf précision contraire, les expressions "approxi ^¬ mativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.

Les figures 1, 2 et 3 représentent, de façon partielle et schématique, un mode de réalisation d'une installation d'inspection optique 10, par exemple pour cartes de circuits électroniques. Les cartes à inspecter sont, par exemple, convoyées selon une direction X sur une scène S, par exemple par des courroies de convoyage 12, représentées de façon schématique seulement sur les figures 2 et 3. Dans ce mode de réalisation, l'installation 10 comprend un bloc 14 projecteurs-caméras comprenant deux projecteurs 16 d'images sur la scène S et deux groupes de quatre caméras 18 alignées selon deux droites parallèles dans une direction Y, par exemple perpendiculaire à la direction X. Toutefois, le nombre de projecteurs 16 et de caméras 18 et leurs dispositions peuvent être différents de ceux décrits dans le présent mode de réalisation. On appelle Z la direction perpendiculaire aux directions X et Y. Les directions X, Y et Z constituent un repère fixe par rapport au châssis, non représenté, de l'installation d'inspection optique 10. Le plan de coupe de la figure 2 est parallèle au plan (Y, Z) . Les caméras 18 et les projecteurs 16 sont reliés à un système 20 (SYST) de commande et d'exploitation des images numériques prises. Le système 20 peut correspondre à un circuit électronique dédié ou comprendre un processeur adapté à exécuter des instructions d'un programme d'ordinateur stockées dans une mémoire. Le système 20 est, en outre, adapté à commander au moins un moteur 22, représenté seulement en figure 3, d'entraînement des courroies 12. Selon un mode de réalisation, l'installation 10 comprend un système 24 de support, représenté de façon schématique seulement en figure 2, du bloc 14 projecteurs-caméras, adapté à déplacer le bloc 14 projecteurs-caméras, notamment en translation selon la direction Y.

L'installation d'inspection optique 10 comprend, en outre, un écran d'affichage 30 relié au système de commande 20. Le système de commande 20 est adapté à commander l'affichage sur l'écran d'affichage 30 d'images qui sont utilisées lors d'un procédé d'étalonnage et/ou de test de l'installation 10. L'écran d'affichage 30 peut être un écran à cristaux liquides, un écran plasma ou un écran à diodes électroluminescentes. L'écran d'affichage 30 est maintenu par un système de support 32, représenté de façon schématique seulement en figure 2, commandé par le système de commande 20. Selon un mode de réalisation, le dispositif de support 32 est adapté à faire pivoter l'écran d'affichage 30 au moins autour de l'axe X. De préférence, le dispositif de support 32 est, en outre, adapté à déplacer l'écran d'affichage 30 au moins selon la direction Z.

Selon un mode de réalisation, la résolution de l'écran d'affichage 30 est supérieure ou égale à 20 pixels d'affichage par centimètre, de préférence supérieure ou égale à 30 pixels d'affichage par centimètre. Les dimensions de l'écran d'affichage sont adaptées au type de procédé d'étalonnage et/ou de test devant être mis en oeuvre. Selon un mode de réalisation, les dimensions de l'écran d'affichage 30 sont suffisantes pour qu'en amenant le bloc 14 projecteurs-caméras à un ensemble de positions par rapport à l'écran d'affichage 30, chaque pixel de chaque caméra 18 voit, au moins à l'une de ces positions, au moins une partie de l'image affichée sur l'écran d'affichage 30. Les dimensions de l'écran 30 sont telles qu'il occupe au moins 75 % du champ de vue du bloc 14 projecteurs-caméras, de préférence plus de 150 % du champ de vue du bloc 14 projecteurs-caméras. A titre d'exemple, les dimensions de l'écran d'affichage sont supérieures ou égales à 380 mm par 60 mm, de préférence supérieures ou égales à 450 mm par 100 mm. Dans le présent mode de réalisation, l'écran d'affichage 30 est situé en dehors de la scène S où sont transportés les objets à inspecter.

En fonctionnement normal, l'objet à inspecter est transporté sur la scène. Des motifs lumineux sont projetés par les projecteurs 16 sur l'objet et des images de l'objet sont acquises par les caméras 18. A titre d'exemple, le système 20 est adapté à déterminer une image tridimensionnelle de l'objet disposé à partir des images de l'objet acquises par les caméras 18.

La mise en oeuvre d'un procédé d'étalonnage et/ou de test peut comprendre le déplacement du bloc 14 projecteurs-caméras jusqu'à venir à l'aplomb de l'écran d'affichage 30 et l'affichage sur l'écran d'affichage 30 d'au moins une image, de préférence de deux images ou de plus de deux images, pour réaliser une opération d'étalonnage et/ou de test. Les images affichées peuvent représenter des mires d'étalonnage et/ou de test. Un avantage est que le même écran d'affichage 30 peut être utilisé à la place de plusieurs mires d'étalonnage différentes. Un autre avantage est la précision de fabrication de l'écran d'affichage 30 qui est supérieure à celles des mires classiques. Un autre avantage de l'utilisation d'un écran d'affichage est que l'image affichée est moins perturbée par les conditions d'éclairage ambiant que dans le cas d'une image qui serait imprimée sur un support. Un autre avantage est que l'écran d'affichage 30 reste dans l'installation 10 de sorte que des opérations d'étalonnage et/ou de test peuvent être réalisées de façon régulière. Un autre avantage est que l'écran d'affichage 30 à un coût réduit.

Chaque caméra 18 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. L'acquisition d'une image par une caméra comprend la lecture du signal de détection fourni par chaque photodétecteur. Selon un mode de réalisation, au moins l'une des caméras 18 est du type à lecture rangée par rangée, c'est-à-dire que la lecture des signaux de détection est réalisée une rangée de photodétecteurs après l'autre. Dans ce cas, de façon avantageuse, l'écran d'affichage 30 est piloté pour qu'il n'y ait pas une image affichée en permanence mais que, au contraire, une phase d'affichage d'image soit suivie d'une phase d'absence d'affichage d'image. Les phases d'affichage et d'absence d'affichage sont adaptées pour que la durée d'exposition de chaque rangée de pixels à une même image soit sensiblement identique.

La figure 4 est un schéma-bloc d'un mode de réalisation d'un procédé d'étalonnage.

A l'étape 40, le système 20 commande le déplacement du bloc 14 projecteurs-caméras jusqu'à venir à l'aplomb de l'écran d'affichage 30. A cette étape, le système 20 peut, en outre, commander le support 32 pour déplacer l'écran d'affichage 30 afin d'amener la face avant de l'écran d'affichage 30 à la position souhaitée (angle et/ou niveau). Le procédé se poursuit à l'étape 42.

A l'étape 42, le système 20 commande l'affichage d'au moins une image, de préférence d'au moins deux images, plus préférentiellement d'au moins trois images successives sur l'écran d'affichage et l'acquisition par chaque caméra 18 d'au moins une image pour chaque image affichée. Le procédé se poursuit à l'étape 44. Les acquisitions peuvent différer les unes des autres par l'image affichée et/ou par la position du bloc 14 projecteurs- caméras et/ou de l'écran d'affichage 30. A titre d'exemple, pour une même image affichée, plusieurs acquisitions peuvent être réalisées, la position du bloc 14 projecteurs-caméras étant différente entre les acquisitions de la même image et/ou la position de l'écran d'affichage 30 étant différente entre les acquisitions. A titre d'exemple, il peut être affiché une série de plusieurs images à une première position du bloc 14 projecteurs-caméras et de l'écran d'affichage 30, puis la même série d'images ou une autre série d'images à une deuxième position du bloc 14 projecteurs-caméras et de l'écran 30.

A l'étape 44, le système 20 réalise l'opération d'étalonnage et/ou de test souhaitée à partir d'un traitement des images acquises. Le procédé se poursuit à l'étape 46.

A l'étape 46, le système 20 commande le déplacement du bloc 14 projecteurs-caméras et/ou le déplacement de l'écran d'affichage 30 jusqu'à une position normale de fonctionnement de l'installation d'inspection optique 10. L'étape 46 peut être réalisée au moins en partie simultanément à l'étape 44.

Selon un mode de réalisation, les images affichées sur l'écran d'affichage 30 et acquises par les caméras 18 à l'étape 42 sont adaptées à la réalisation d'un étalonnage géométrique des caméras 18 à l'étape 44. Une opération d'étalonnage géométrique peut comprendre l'estimation, pour chaque caméra 18, des valeurs de paramètres d'un modèle mathématique équivalent de la caméra 18 qui fait correspondre à chaque point de la scène S un point correspondant dans le plan des photodétecteurs de la caméra 18. Le modèle mathématique est utilisé lors du fonctionnement normal de l'installation d'inspection optique 10. Selon le modèle mathématique de la caméra 18 utilisé, les paramètres peuvent comprendre des paramètres intrinsèques tels que le point principal, la distance focale de la caméra 18 selon différents axes, le paramètre d'inclinaison (en anglais "skew") de la caméra 18 et des paramètres extrinsèques tels que la matrice de translation et la matrice de rotation de la transformation géométrique entre un système de coordonnées de référence fixe par rapport au bloc 14 projecteurs-caméras et un système de coordonnées lié à la caméra 18. A titre de variante, une opération d'étalonnage géométrique peut comprendre la détermination, pour chaque caméra 18, d'une table de correspondance qui fait correspondre à un ensemble de points de la scène S des points de l'image acquise par la caméra 18. Pour une opération d'étalonnage géométrique des caméras 18, l'image affichée sur l'écran d'affichage 30 peut comprendre des motifs permettant la détermination de points de référence précis de l'image affichée dont les positions par rapport au système de coordonnées de référence sont connues . A titre d'exemple, chaque motif correspond à un point noir sur fond blanc, à une croix ou à un carré. A titre d'exemple, lorsque le motif correspond à une croix, le point de référence associé peut correspondre au point d'intersection de la croix et lorsque le motif correspond à un carré, le point de référence associé peut correspondre au centre du carré.

L'opération d'étalonnage géométrique d'une caméra 18 peut comprendre une étape dans laquelle on détermine, pour chaque point de référence de l'image affichée, le point correspondant dans l'image acquise par la caméra 18. Lorsque l'image affichée comprend un grand nombre de points de référence, il peut être difficile de mettre en correspondance de façon simple les points de référence de 1 ' image affichée et les points correspondants de l'image acquise. Dans le cas d'une mire classique, il est généralement prévu, en plus des points de référence, un motif unique facilement identifiable sur l'image acquise. L'identi ^¬ fication des points de référence est alors réalisée en comparant leurs positions respectives par rapport au motif unique, ce qui peut être une opération délicate.

Selon un mode de réalisation, le procédé d'étalonnage géométrique comprend l'affichage de plusieurs images successives et pour chaque image affichée, l'acquisition d'une image par chaque caméra 18. Chaque image affichée comprend, en outre, pour chaque point de référence, l'affichage de l'un ou l'autre d'un premier motif ou d'un deuxième motif.

La figure 5 représente un mode de réalisation d'une image I affichée sur l'écran d'affichage 30 et qui comprend des carrés 48 blancs à bords noir et des carrés 50 noirs. A titre d'exemple, un point de référence correspond au centre de chaque carré 48 ou 50. Le premier motif, par exemple le carré blanc 48, correspond à la valeur logique "1" et le deuxième motif, par exemple le carré noir 50, correspond à la valeur logique "0". L'affichage de plusieurs images successives sur l'écran d'affichage 30 avec, pour chaque point de référence, l'affichage d'un carré blanc ou noir, permet la transmission d'un signal numérique pour chaque point de référence comprenant une succession valeurs logiques "1" et "0". Le signal numérique peut correspondre à un code qui permet d'identifier le point de référence sur l'image affichée. L'analyse des images acquises par chaque caméra 18 permet la détermination du signal numérique pour chaque point de référence sur les images acquises. Un avantage d'un tel procédé est qu'il permet d'identifier directement chaque point de référence sans nécessiter la détermination de la position relative du point de référence par rapport à un motif unique. La fiabilité du procédé de détermination des points de référence est alors augmentée .

Selon un mode de réalisation, l'image affichée est une image pseudo-aléatoire déterminée de façon que, quel que soit le point de référence de 1 ' image affichée et une partie de 1 ' image sélectionnée dans une fenêtre autour du point de référence, il n'y a pas deux parties de l'image qui soient identiques. Pour chaque caméra 18, dans l'image acquise par la caméra 18, le système 20 est adapté à déterminer le pixel de l'image acquise correspondant à chaque point de référence de 1 ' image affichée en recherchant le pixel de l'image acquise associée avec la même partie d'image que le point de référence de l'image affichée tout en tenant compte des déformations de l'image acquise par rapport à l'image affichée du fait de l'inclinaison de la caméra.

Selon un mode de réalisation, les images affichées sur l'écran d'affichage 30 à l'étape 42 et acquises par les caméras

18 sont adaptées à la réalisation d'une estimation de la netteté de chaque caméra 18. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend l'affichage sur l'écran d'affichage 30 d'au moins une image comprenant une alternance de lignes noires et de lignes blanches. Le traitement des images acquises par chaque caméra 18 peut correspondre à un procédé classique d'estimation de la netteté de chaque caméra 18 utilisant une mire physique de même apparence. Selon un mode de réalisation, plusieurs images sont affichées de façon successive en modifiant l'orientation des lignes affichées d'une image à l'autre. Ceci permet, de façon avantageuse d'estimer la netteté de chaque caméra 18 selon différentes directions.

Selon un mode de réalisation, chaque pixel d'affichage de l'écran d'affichage comprend une zone active depuis laquelle est émis la majorité du rayonnement fourni par le pixel d'affichage et une zone inactive qui n'émet sensiblement pas de rayonnement. De préférence, les zones inactives des pixels d'affichage d'une même rangée ou d'une même colonne sont alignées. Ceci permet de tenir compte des lignes formées par les zones inactives des pixels d'affichage dans l'image affichée pour l'estimation de la netteté de la caméra et d'augmenter la résolution de 1 ' image affichée par rapport à la résolution de l'écran d'affichage 30.

Selon un mode de réalisation, les images affichées sur l'écran d'affichage 30 à l'étape 42 et acquises par les caméras 18 sont adaptées à la réalisation d'un diagnostic des caméras 18 à l'étape 44. Un diagnostic peut comprendre la caractérisation de défauts de chaque caméra 18. Un exemple de défaut correspond à la présence de photodétecteurs de la caméra 18 qui ne fonctionnent plus et qui se traduisent par des pixels noirs sur les images acquises. Un autre exemple de défaut correspond à des différences entre les gains d'amplification des photodétecteurs, d'où il résulte que l'image acquise à partir d'une image uniformément grise affichée sur l'écran d'affichage 30 peut ne pas être uniformément grise. L'écran d'affichage 30 permet l'affichage de plusieurs images pour caractériser les défauts de chaque caméra 30.

Selon un mode de réalisation, les images affichées sur l'écran d'affichage 30 à l'étape 42 et acquises par les caméras 18 sont adaptées à la réalisation d'un étalonnage radiométrique de chaque caméra 18 à l'étape 44. Il peut être avantageux, dans ce cas, de prévoir un étalonnage régulier de l'écran d'affichage, par exemple en utilisant une sonde d'étalonnage.

Selon un mode de réalisation, les images affichées sur l'écran d'affichage 30 à l'étape 42 et acquises par les caméras 18 sont adaptées à la réalisation de tests du procédé de traitement des images acquises par les caméras 18 mis en oeuvre par le système 20 en fonctionnement normal. Un exemple de test classique comprend l'acquisition d'images par les caméras 18 d'une carte électronique réelle connue dédiée au test. Un inconvénient est que la structure de la carte électronique de test ne peut pas être connue parfaitement. En outre, différentes cartes électroniques de test doivent être utilisées selon les aspects du procédé de traitement à tester. Le nombre de cartes électroniques de test disponibles est néanmoins nécessairement limité. Selon un mode de réalisation, l'image affichée par l'écran d'affichage 30 peut correspondre à l'image conçue par ordinateur d'une carte électronique de test. Par rapport à un test qui comprend l'acquisition d'images d'une carte électronique réelle, l'affichage d'images d'une carte électronique factice conçue par ordinateur permet, de façon avantageuse, d'afficher des images qui sont parfaitement connues et qui peuvent être modifiées facilement selon les tests à réaliser .

La figure 6 représente, de façon partielle et schématique, un autre mode de réalisation d'une installation d'inspection optique 55. L'installation d'inspection optique 55 comprend l'ensemble des éléments de l'installation d'inspection optique 10 représentée en figure 1 à la différence que l'écran d'affichage 30 est remplacé par un écran d'affichage 56 qui s'étend sous la totalité de la scène. Les dimensions des images affichées par l'écran d'affichage 56 peuvent être de 60 cm par 60 cm. Les dimensions importantes des images affichées par l'écran d'affichage 56 permettent qu'une partie de l'image affichée soit toujours dans le champ de vision des caméras 18 quelle que soit la position du bloc 14 projecteurs-caméras par rapport à la scène S. Selon un mode de réalisation, les images affichées sur l'écran d'affichage 56 sont adaptées pour tester si le procédé de commande des déplacements du bloc 14 projecteurs-caméras fonctionne de façon correcte. Dans ce but, l'image affichée peut comprendre des motifs, chaque motif permettant l'identification de points de référence précis de l'image affichée.

Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On note que l'homme de l'art peut combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive. En particulier, une installation optique peut comprendre l'écran d'affichage 30 décrit précédemment en relation avec les figures 1 à 3 et l'écran d'affichage 56 décrit précédemment en relation avec la figure 6, les écrans d'affichage 30, 56 étant utilisés pour des opérations d'étalonnage différentes.