L'invention concerne un procédé pour la détermination de l'orientation de la structure des fibres de matelas de laine minérale et en particulier de matelas de laine minérale crêpés.

L'invention sera décrite plus particulièrement pour un matelas de laine minérale crêpé, mais elle ne se limite pas à ce type particulier de produit, tout type de produit à base de laine minérale entre également dans le cadre de l'invention.

Les matelas de laine minérale crêpés, c'est-à-dire dans lesquels l'orientation des fibres, au lieu d'être parallèle à un plan, est"quasi-aléatoire", sont destinés à des utilisations diverses, en particulier lorsqu'on veut pouvoir exercer sur eux, soit une pression sans provoquer un écrasement trop important, soit une traction perpendiculaire à la surface sans entraîner de délaminage.

De façon traditionnelle, les matelas de laine minérale sont stratifiés, ils sont constitués en continu en déposant sur un convoyeur les fibres qui sont véhiculées par des courants gazeux.

Avant qu'elles se déposent sur le convoyeur, les fibres sont enduites d'une composition résineuse destinée à lier les fibres entre elles, donnant ainsi sa cohésion au matelas constitué. La composition résineuse appliquée sous forme liquide est réticulée par un traitement thermique effectué sur le matelas préalablement ramené aux conditions d'épaisseur et de masse volumique souhaitées.

Les modes traditionnels de formation des matelas aboutissent à des produits dont les propriétés ne répondent pas parfaitement à toutes les exigences demandées par certaines applications particulières. En plus des qualités isolantes

requises de façon tout à fait générale, ii est parfois nécessaire que les produits utilisés présentent des qualités mécaniques très spécifiques. C'est le cas, par exemple, des produits supportant des éléments de maçonnerie et qui doivent en conséquence résister à de fortes compressions tels que les produits servant à l'isolation des toitures-terrasses accessibles à la circulation. C'est aussi le cas des produits utilisés en isolation par l'extérieur et qui notamment doivent pouvoir résister aux efforts de l'arrachement.

Pour obtenir des produits présentant ces propriétés particulières, il est nécessaire de modifier les procédés traditionnels de fabrication des matelas.

Dans le procédé traditionnel, la formation des matelas par dépôt des fibres sur le convoyeur de réception ou un organe analogue conduit à un enchevêtrement qui n'est pas homogène dans toutes les directions.

On constate expérimentalement que les fibres ont une forte tendance à se placer parallèlement à la surface de réception. Cette tendance est d'autant plus accentuée que les fibres sont plus longues. Cette structure de matelas est favorable à leur propriétés isolantes et aussi à leur résistance à la traction dans le sens longitudinal.

Pour de nombreuses utilisations une telle structure est par conséquent avantageuse. Cependant, on comprend qu'une telle structure ne soit pas la mieux adaptée lorsque par exemple le produit doit résister à la compression ou à l'arrachement dans le sens de son épaisseur.

Des méthodes sont connues pour fournir une orientation"quasi-aléatoire" des fibres. C'est ainsi que la demande de brevet européen EP-A-0 133 083 propose que des matelas de fibres recueillis sur l'organe de réception, éventuellement après avoir subi une compression dans le sens de l'épaisseur, soient comprimés en continu dans le sens longitudinal par passage d'une paire de convoyeurs animés d'une certaine vitesse à une paire de convoyeurs de vitesse inférieure à la précédente. Des taux de compression supérieur plus élevés peuvent être atteints lorsque la compression est effectuée en plusieurs étapes successives, notamment avec les matelas pour lesquels la compression sans formation de plis est la plus délicate à obtenir. De même, pour un même taux de compression finale, les propriétés des produits obtenus peuvent être améliorées lorsque la compression est conduite en plusieurs étapes.

Ainsi, il est largement admis que les propriétés thermomécaniques de ces produits sont étroitement liées à l'arrangement des fibres dans les matelas.

Cependant, le crêpage est, jusqu'à présent, évalué qualitativement, c'est-à- dire à partir d'une appréciation visuelle, le taux de crêpage, ou encore le taux de compression en terme de variation de vitesse entre les convoyeurs, n'étant pas représentatif des propriétés générales des produits obtenus. Or, une appréciation visuelle ne permet pas, de manière reproductible, d'énoncer de façon systématique le lien possible entre les caractéristiques géométriques du produit et ses propriétés thermomécaniques.

De plus, un tel contrôle qualitatif n'est absolument pas exploitable sur chaîne de fabrication, par exemple, pour effectuer un contrôle de la production.

Or, il s'avère utile de pouvoir contrôler l'arrangement des fibres dans les matelas et ainsi contrôler les qualités des produits fabriqués, en particulier leur propriétés thermiques et mécaniques. Tout d'abord, cela garantirait une qualité constante aux produits finals en détectant ceux qui sortent des normes et en conservant"I'historique"de fabrication de chacun des produits pour un contrôle à posteriori. En plus, cela permettrait d'envisager, à partir de ces données, une régulation de la production.

II faut donc des mesures sans contact afin de ne pas détériorer la structure géométrique des produits mesurés et dont les résultats soient connus en temps réel et également stockables afin de pouvoir les traiter.

Les inventeurs se sont fixés d'extraire les directions prépondérantes, présentes à différentes échelles, des fibres dans les matelas de laine minérale.

Pour cela, il a été fixé arbitrairement une base de référence verticale afin de déterminer le « taux de fibres verticales"qui correspond en fait au redressement global des fibres à une échelle macroscopique. A l'échelle microscopique, on détermine le caractère isotrope de l'arrangement des fibres que nous appellerons par la suite la finesse du crêpage". Les inventeurs ont mis en évidence qu'il n'était pas nécessaire de visualiser les fibres de manière individuelle, une visualisation de"paquets"plus ou moins importants était suffisamment représentative.

Le but de l'invention est donc de concevoir un procédé pour la détermination de l'orientation de la structure des fibres de matelas de laine

minérale, et en particulier de matelas de ! aine minéra ! e crêpé, qui permette de déterminer le taux de fibres verticales et la finesse du crêpage.

Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par un procédé suivant lequel : * on éclaire une zone déterminée du matelas de laine minérale sous un angle d'incidence oblique, non enregistre au moins une image de ladite zone sur une caméra vidéo disposée sur un axe sensiblement perpendiculaire au plan de cette zone, * à chaque point de l'image est attribué un signal numérique correspondant à sa densité lumineuse, cette numérisation s'effectuant directement dans la caméra vidéo ou dans un étage de numérisation monté en aval.

. on détermine, au moyen d'un système de traitement d'images, le taux de fibres verticales et la finesse du crêpage à partir des signaux numériques de densité lumineuse.

L'invention procure ainsi un procédé au moyen duquel une détermination quantitative de l'arrangement des fibres dans un matelas de laine minérale peut être effectuée d'une manière simple sans installations optiques onéreuses. Les installations nécessaires au voisinage du matelas de laine minérale à examiner comprennent uniquement le dispositif d'éclairage et une caméra vidéo, et il est possible d'agencer sans difficulté ces installations directement au niveau d'une ligne de production pour des matelas de laine minérale.

De préférence, on effectuera le dépoussiérage de ladite zone avant l'enregistrement de l'image, ce dépoussiérage pouvant être réalisé, par exemple, par jet d'air sous incidence rasante ou par aspiration sous forte pression.

De manière avantageuse, la caméra vidéo est connectée à t'entrée d'une carte d'acquisition et de traitement d'images permettant de digitaliser l'image en 512 x 512 pixels sur 256 niveaux de gris. La carte comporte également deux paramètres : gain et offset, qu'il convient d'ajuster soigneusement pour une bonne quantification du signal vidéo. De préférence, on utilisera une caméra CCD (charge coupled Deviced) dont le capteur CCD équipant la caméra comporte 768 x 512 éléments photosensibles carrés de taille 10 x 10 pm2.

Conformément à une forme d'exécution préférée de l'invention, le taux de fibres verticales et la finesse du crêpage sont déterminés, à partir des signaux

numériques, à I'aide d'un algorithme de Transformée en Rondelettes d'une fonction bidimensionnelle et de préférence, à I'aide d'un algorithme de Transformée en Ondelettes de MORLET 2D. Les inventeurs ont mis en évidence, parmi les nombreuses fonctions qui vérifient les conditions d'admissibilité au sens des Ondelettes, que l'Ondelette de MORLET était avantageusement adaptée et cela pour son aptitude de sélection d'orientation et son allure oscillante qui est proche de la texture des images à analyser.

Dans une forme de réalisation du procédé de l'invention, particulièrement efficace, la détermination de l'orientation de la structure des fibres de matelas de laine minérale se fait suivant les étapes successives : non enregistre sur une caméra CCD au moins quatre images de ladite zone prises à des endroits différents, on applique le traitement d'images à chacune de ces images enregistrées, * et on moyenne les valeurs obtenues avant le calcul final du taux de fibres verticales et de la finesse du crêpage.

Les inventeurs ont mis en évidence que les valeurs obtenues à partir d'une image étaient reproductibles à partir de plusieurs images enregistrées à des endroits différents d'un même produit. De cette manière, en moyennant sur plusieurs images d'une même zone de contrôle prise à des endroits différents, on constitue des valeurs moyennes représentatives.

II est également avantageux de déterminer l'orientation de la structure des fibres dans un matelas de laine minérale : . en différenciant ladite zone d'analyse en au moins deux parties, * et en déterminant l'orientation de la structure des fibres pour chacune de ces parties.

De cette manière, et avantageuse pour les matelas de laine minérale présentant une grande épaisseur, il est possible de déterminer, par exemple, la structure des fibres pour la moitié supérieure du matelas et pour la moitié inférieure. Ainsi, I'arrangement des fibres est quantifié de manière distincte sur l'épaisseur du matelas et permet de contrôler de manière plus approfondie la qualité des produits.

II va de soi que le procédé conforme à l'invention est applicable sur un produit statique ou à une ligne de production de matelas de laine minérale telle que le matelas soit positionné sur un convoyeur en mouvement.

L'invention concerne également un appareil pour l'exécution du procédé selon l'invention.

Cet appareil est avantageusement constitué d'un dispositif d'éclairage qui éclaire une zone déterminée du matelas de laine minérale suivant un angle d'incidence oblique, d'une caméra CCD disposée sur un axe sensiblement perpendiculaire au plan de ladite zone et d'un système de traitement d'images.

De préférence, cet appareil comprend également un dispositif de dépoussiérage qui sera avantageusement un dispositif qui souffle de l'air sous une incidence rasante ou un dispositif qui aspire sous une forte pression.

Selon une variante avantageuse et préférée de l'invention, le système de traitement d'images comprend un étage de filtrage exécuté au moyen d'un filtre résultant dans le domaine d'image d'une Transformation Linéaire bidimensionnelle, comme une Transformation en Ondelettes de MORLET 2D.

De manière avantageuse, on applique le procédé précédemment décrit pour l'obtention de données de corrélation entre des propriétés mécaniques et/ou thermiques de matelas de laine minérale et les valeurs du taux de fibres verticales et de la finesse du crêpage obtenues.

D'une autre manière avantageuse, on applique le procédé précédemment décrit pour l'automatisation des chaînes de productions de matelas de laine minérale crêpés permettant le réglage automatique de la vitesse de compression longitudinale de la crêpeuse en fonction des données obtenues.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortent de la description donnée ci-après d'une forme d'exécution en référence aux dessins annexés qui représentent : Figure 1 : un schéma synoptique de I'appareil nécessaire pour l'exécution du procédé.

Figure 2 : un tableau synoptique des composants essentiels nécessaires pour un traitement numérique de l'image.

Figure 3 : un tableau synoptique du circuit de calcul du taux de fibres verticales et de la finesse du crêpage à partir des signaux numérisés.

Figure 4 : la représentation imprimée d'un profil de la finesse du crêpage mesuré.

Figure 5 : la représentation imprimée d'un profil du taux de fibres verticales mesure.

Comme il ressort de la figure 1, une bande de laine minérale 1 d'épaisseur d'environ 40 mm fabriquée en marche continue, représentée ici sous la forme d'un segment de panneau de laine minérale, se déplace à une vitesse d'environ 20 m par minute suivant l'épaisseur du panneau, dans le sens de la flèche F et vers un poste de découpe non représenté.

A un endroit approprié de la ligne de fabrication, un domaine suffisamment étendu d'un côté plan de la bande de laine minérale 1 est dépoussiéré par jet d'air 2 sous incidence rasante.

Au niveau de cette zone, on place deux lampes halogènes 3 et 4 à côté de la bande de laine minérale 1.

La lumière émise par les lampes halogènes 3 et 4 atteint le côté plan de la bande de laine minérale 1 sous un angle d'incidence compris entre 30 et 60 degrés et, de préférence, sous un angle d'incidence de 45 degrés.

L'éclairage oblique sous un angle d'incidence aussi grand que possible est avantageux pour obtenir une bonne netteté de l'image acquise. En revanche, I'angle d'incidence ne peut être trop grand parce qu'une fraction croissante de lumière est alors réfléchie par la bande de laine minérale, ce qui surexpose la caméra.

Une caméra CCD 5 est disposée entre les deux lampes 3 et 4 sensiblement perpendiculaire au côté de la bande de laine minérale 1. Les images enregistrées par la caméra CCD 5 sont transmises par la ligne 6 à un système de traitement d'images 7 dans lequel se fait le traitement numérique de l'image.

Le système de traitement d'images 7 comprend, comme il ressort de la représentation schématique de la figure 2, un processeur 9, un calculateur 10 et une mémoire de masse 11. Un clavier de commande 12, de même qu'un dispositif de visualisation des données 13 et une imprimante 14 sont connectés au calculateur 10. En outre, le dispositif pour le traitement numérique de l'image peut comprendre un afficheur vidéo 15 connecté au processeur 9 et un traceur vidéo 16.

La caméra CCD contient un convertisseur analogique/numérique 8. Dans ce convertisseur 8, les signaux pour chaque point de l'image, qui définissent sa position et sa luminosité ou valeur de gris, c'est-à-dire sa densité lumineuse, sont convertis en signaux numériques correspondants. Pour pouvoir décrire la densité lumineuse avec une précision suffisante à I'aide des signaux numériques, le domaine de luminosité à couvrir au total doit être subdivisé en nombre suffisamment grand de niveaux de gris. Le nombre des niveaux de gris doit être d'au moins 128 et de bons résultats sont obtenus lorsqu'on dispose de 256 niveaux de gris.

Le processeur 9 a entre autre pour fonction de convertir, suivant des procédés de traitement d'images connus, l'image vidéo d'origine en une image vidéo transformée ayant un contraste meilleur que celui de l'image originale. Des cartes de traitement d'image disponibles sur le marché peuvent être utilisées pour ce processeur 9 dit d'images.

Le processeur 9 comprend une mémoire d'images dans laquelle est stockée l'image vidéo dont le contraste a été amélioré.

L'image vidéo transformée à I'aide du processeur 9 et ayant un contraste d'image amélioré constitue à présent la base du traitement d'image ultérieur effectué par le calculateur 10.

Le calculateur 10 calcule, à I'aide d'un algorithme développé à cet effet, à partir des informations de densité lumineuse stockées dans la mémoire d'images du processeur 9, le taux de fibres verticales et la finesse du crêpage. Au calculateur 10 est connectée une mémoire de masse 11 qui sert à stocker les programmes et à archiver les images vidéo à contraste amélioré et/ou les images calculées à partir de celles-ci, ainsi que les valeurs de taux de fibres verticales et de finesse du crêpage associées.

Le développement de l'algorithme, suivant lequel le calcul du taux de fibres verticales et de la finesse du crêpage est exécuté dans le calculateur 10 à partir des informations d'images présentes dans la mémoire d'images du processeur 9, se fait par application d'un algorithme de Transformée en Ondelettes d'une fonctionbidimensionnelle.

La Transformée en Ondelettes d'une fonction bidimensionnelle s'exprime dans un espace de dimension 4 (a, b, 3) où a est un coefficient d'échelle de dilatation, b est un paramètre de translation et 3 est un paramètre d'orientation.

Une méthode d'analyse préférée consiste à effectuer la Transformée en Ondelettes de MORLET 2D d'images balayant, par exemple, toutes les échelles de dilatation pour (échelle correspondant à un balayage sur les échelles [0, 36mm ; 4,27mm] pour un grandissement de l'image de 7,5 pixels/mm, ce grandissement étant variable suivant la taille du champ visé) et toutes les orientations pour 0 # # # 180° où # = 0° correspond à la correspond de la verticale chaque point de l'image. On obtient pour chaque couple (a, #) un graphe bidimensionnel correspondant à un coefficient de la Transformée en Ondelettes <BR> <BR> <BR> <BR> de MORLET Cf (a, b, 0). Cette analyse se fait d'un pas angulaire B =10° et à un pas a = 0,05 pour I'échelle de dilatation.

On ne retient en définitive que la moyenne des modules des coefficients de <BR> <BR> <BR> <BR> la Transformée en Ondelettes de MORLET MCTO (a, #) et on somme, sur<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> l'échelle des a, les coefficients MCTO (a, #) pour obtenir les cumuls C (B).

A partir de ces cumuls C (#), on calcul le taux de fibres verticales sur <BR> <BR> <BR> <BR> l'échelle de dilatation 0,3 S a < 0,6 et la finesse du crêpage sur l'échelle de dilatation 0,05<a<0, 3, ces échelles étant bien entendu modulables suivant la nature du produit de laine minérale et le critère à étudier. Puis, on peut représenter graphiquement le profil de taux de fibres verticales ainsi que le profil de la finesse du crêpage. Ces calculs peuvent être effectués au moyen des formules : dans cette formule : TfV = taux de fibres verticales <BR> <BR> cors (2, 3) = facteur de pondération<BR> <BR> n =18 . finesse= a =

dans cette formule : a = écart-type n =18 II est donc suffisant pour le calcul du taux de fibres verticales et de la finesse de crêpage de connaître l'allure de la luminosité ou densité de lumière effective sur une zone de la bande de laine minérale 1, sous la forme de grandeurs numériques pour les divers points de l'image pour pouvoir en déduire immédiatement l'allure du taux de fibres verticales et de la finesse des fibres. De préférence l'évaluation se fera sur la base de plusieurs images successives prises sur le même côté de la bande de laine minérale 1 mais à des endroits différents et dont on moyenne les résultats du calcul des cumuls pour obtenir les valeurs finales.

De préférence encore, lorsque le panneau présentera une épaisseur supérieure à 40 mm, l'évaluation se fera sur la moitié supérieure et la moitié inférieure de l'épaisseur de la bande de laine minérale 1 en différenciant les valeurs obtenues pour chacune des moitiés afin d'obtenir une meilleure précision de l'orientation générale de la structure des fibres dans le matelas de fibres minérales.

La figure 3 illustre sous forme d'un tableau schématique comment le calculateur 10 effectue le traitement des divers points de l'image, par exemple, lors de l'évaluation d'une seule image vidéo. La valeur de mesure numérisée de la luminosité L de chaque point de l'image est transmise par la ligne 17 à un filtre Gaussien 18 dans l'espace fréquentiel. A la sortie 19 de ce filtre Gaussien 18, apparaît le signal qui correspond aux modules des coefficients de la Transformée <BR> <BR> <BR> en Ondelettes de MORLET 2D pour a et 3 donnés, Cf (a, b, 3). Ce signal Cf (a. b 3) est transmis à un étage de sommation 20 dans lequel est formé la moyenne des modules des coefficients de la Transformée en Ondelettes de <BR> <BR> <BR> MORLET MCTO (a, 3), ce dernier étant alors transmis à un étage de sommation 21 dans lequel est formé le cumul des coefficients MCTO (a, 3) sur l'échelle de

dilatation C [00, ; 03] (S) et à un autre étage de sommation 22 dans lequel est formé le cumul des coefficients MCTO (a, O) sur l'échelle de dilatation <BR> <BR> <BR> 0,3 < a < 0 6, C [0, 310, 6] (0). Lesignal du cumul C[0,05;0,3](#) est transmis à un étage de soustraction 23 dans lequel est formé l'écart-type des cumuls et le signal du cumul C, 3@0.6](#) est transmis à un étage de soustraction 24 dans lequel est formé le calcul pondéré du taux de fibres verticales. Les lignes 25 et 26 aux sorties respectives des étages de soustraction 23 et 24 portent à présent chacune un signal qui correspond respectivement directement à la finesse des fibres et au taux de fibres verticales à l'endroit afférent à l'image mesurée. Ces signaux peuvent à présent être transmis aux diverses unités représentées à la figure 2 en vue d'une nouvelle évaluation et/ou du stockage.

Plus de détails sur les transformées en Ondelettes d'une fonction bidimensionnelle et en particulier sur la transformée en Ondelettes de MORLET 2D, sont décrits dans le document intitulé « ONDES ET ONDELETTES, la saga d'un outil mathématique » de Barbara BURKE HUBBARD publié aux éditions BELIN POUR LA SCIENCE.

Le résultat du traitement du signal exécuté de la façon décrite peut être représenté et archivé de manière quelconque.

Un mode de représentation qui peut tout aussi bien être restitué sur l'affichage vidéo qu'imprimé, est représenté sous la forme de représentations imprimées aux figures 4 et 5.

La figure 4 représente, en coordonnées polaires, le profil des cumuls des <BR> <BR> <BR> coefficients MCTO (a, SJ) sur I'échelle de dilatation 0,05 <<x< 0,3. L'écart type des cumuls étant mis en valeur de manière visuelle par le tracé des cercles représentants les maxima et les minima.

La figure 5 représente, en coordonnés polaires, le profil des cumuls des coefficients MCTO (a, O) sur l'échelle de dilatation l'orientation prédominante des fibres étant mise en valeur de manière visuelle par le tracé de la droite reliant les maxima.

La position et les valeurs de défauts d'orientation de fibres, en particulier dans le cas de panneaux de laine minérale crêpés, peuvent ainsi être détectées

et archivées automatiquement. Les données peuvent éventuellement être transmises, par une interface de couplage, à un système d'automatisation dans lequel la découpe de la bande de laine minérale et le triage des panneaux de laine minérale peuvent se faire sur la base de ces données suivant les différentes exigences de qualité ou alors dans lequel la vitesse de compression longitudinale de la crêpeuse peut être réglée sur la base de ces données.

Un tel procédé de détermination peut également être mis en oeuvre sur un produit statique à un endroit autre que sur une chaîne de production.

Avantageuse, une telle détermination de l'orientation de la structure des fibres du produit permet de corréler de manière précise des propriétés du produit telles que, par exemple, les propriétés mécaniques ou thermiques, avec les valeurs calculées du taux de fibres verticales et de la finesse du crêpage. De telles analyses de corrélation apportent ainsi une meilleure connaissance et maîtrise des produits en laine minérale.

L'invention ne se limite pas à ce mode de réalisation et doit être interprétée de façon non limitative et englobant tous types de procédés pour la détermination de la structure des fibres de matelas de laine minérale suivant lequel on éclaire une zone déterminée du matelas de laine minérale sous un angle d'incidence oblique, on enregistre sur une caméra vidéo au moins une image de ladite zone dans un champ de mesure qui s'étend en substance perpendiculairement au plan de ladite zone, à chaque point de l'image est attribué un signal numérique correspondant à sa densité lumineuse, cette numérisation s'effectuant directement dans la caméra vidéo ou dans un étage de numérisation monté en aval, on détermine, au moyen d'un système de traitement d'images, le taux de fibres verticales et la finesse du crêpage à partir des signaux numériques de densité lumineuse.