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Soyez en avance sur votre temps : gardez l'œil sur les chiffres !

Le système de contrôle d'impression des caractères : une aide précieuse pour les fabricants de montres suisses

Par Sarah Sookman, Matrox Imaging

Les Suisses sont réputés pour leur savoir-faire en matière d'horlogerie. Une montre suisse est en effet synonyme de qualité. Il n'est donc pas étonnant que les fabricants de montres se conforment aux normes de qualité les plus strictes afin de faire honneur à leur grande réputation mondiale.

Les centaines de pièces qui composent une montre doivent être usinées avec la plus grande précision afin que la montre soit toujours parfaitement à l'heure. La partie supérieure de la montre, à savoir le cadran, doit également faire l'objet d'une attention toute particulière. A l'instar de tout article destiné à des consommateurs, l'acceptation d'un produit sur le marché repose, en grande partie, sur son apparence.

Quel que soit le matériel employé, les chiffres sont inscrits à l'encre sur les cadrans des montres, ce qui laisse la porte ouverte à d'éventuels défauts d'impression. Des éclaboussures d'encre sont susceptibles d'apparaître sous forme de tâches à l'extérieur des chiffres. Des mouchetures blanches présentes à l'intérieur des chiffres indiquent que le caractère imprimé a manqué d'encre. Une mauvaise répartition de l'encre peut également produire des chiffres plus épais que ce qui est requis d'ordinaire. Ce sont précisément des problèmes de cet ordre qui ont été soulevés par un fabricant de cadrans auprès de la compagnie Visiosoft Sa, située à Lausanne, en Suisse.

Prendre le temps de contrôler la qualité

Visiosoft a développé un système pour un processus d'inspection connu sous le nom de "contrôle esthétique d'impression de caractères " (aesthetic character printing control - ACPC). Ce dernier se distingue de la reconnaissance optique de caractères (OCR) en recherchant les défauts d'impression tels que les tâches à l'intérieur ou autour des caractères. L'ACPC prend en compte des paramètres, tels que "la qualité du contour, la largeur des caractères, et même la position relative des différents caractères" précise Alain Favre, Responsable de la Business Unit pour Visiosoft. Il est vrai que les systèmes OCR et OCV sont capables de lire la police, une opération que le contrôle esthétique ne peut en revanche effectuer.

"La mise en exergue de polices magnifiques fait la fierté des fabricants de montres" explique Alain Favre. Toutefois, dans la mesure où ces dernières ne correspondent généralement pas à des polices standard et diffèrent considérablement d'un modèle de montre à un autre, l'OCR ne constitue pas une méthode d'inspection satisfaisante. Le fond des cadrans peut également varier légèrement selon les modèles de montres. En général, le contrôle de ces fonds requiert, d'une part, une analyse de texture, à savoir une technique liée à la matrice de co-occurrence de niveaux de gris, et diffère, d'autre part, de l'analyse réalisée dans la zone des caractères imprimés. Au moins deux analyses distinctes doivent être menées pour masquer le fond par rapport aux caractères. Par conséquent, le dispositif de contrôle esthétique d'impression des caractères doit être en mesure de s'adapter à ce genre de situations. Un simple filtrage (corrélation sur échelle de gris normalisé) ou les techniques habituelles de contrôle de qualité d'impression (Print Quality Inspection) sont par conséquent inutilisables dans un tel système de contrôle.

Le système

Le système de Visiosoft comprend une caméra Sony XC-55 équipée d'un objectif Computar TEC-m55, un PC doté d'un processeur Pentium III et l'outil d'acquisition d'images Matrox Meteor-II /Multi-Channel. Le système utilise une solution d'éclairage sur mesure issue de composants commerciaux. L'analyse est réalisée par le détecteur de modèle géométrique (GMF) et par les modules d'analyse de blob de Matrox Imaging Library (MIL).

Afficher les résultats

La solution d'inspection des montres consiste à analyser l'objet en le divisant en zones de plus petite taille, plus faciles à gérer. Le contrôleur dispose le cadran sur une pièce mécanique spéciale ; la position du cadran ne pouvant être parfaitement reproduite, l'analyse de l'image dépend en premier lieu de la localisation du contour (cf. schéma 1) puis des caractères sur la partie visible du cadran. "Le GMF de Matrox donne des résultats tout à fait satisfaisants à ce niveau" souligne Alain Favre. L'image est traitée et analysée au fur et à mesure que le cadran pivote vers le chiffre suivant, jusqu'à ce que l'ensemble des chiffres ait été passé en revue. Les images sont ensuite comparées à des images tests : si le cadran ne satisfait pas aux exigences, l'opérateur le met de côté. Les heures sur le cadran de la montre suivent une séquence, par conséquent les modèles pour les caractères de chiffres individuels (1, 2, 3...) peuvent également être séquencés, ce qui représente un gain de temps considérable. Les polices étant particulièrement sophistiquées, le modèle de police "12" est donc un modèle séparé et non une combinaison des modèles "1" et "2". Par conséquent, il est impératif de régler les paramètres du GMF avec soin. Le processus d'impression rend la tâche encore plus ardue. La fluidité de l'encre peut s'avérer incompatible et produire des caractères "épais" qui semblent pourtant corrects. En d'autres termes, un "12" plus épais ou plus fin peut passer pour un "1" et un "2".

L'application des algorithmes GMF génère une image cible dont les contours sont ajustés de manière optimale à l'image test (Schéma 2). Les contours s'adaptent parfaitement à ceux du caractère visible. Une opération de remplissage est ensuite réalisée sur l'image, permettant de produire le meilleur masque possible pour le caractère visible. Si le caractère test contient lui-même des trous, de la forme d'un 0 ou d'un 8, il est alors nécessaire de combler les trous restants et de les masquer correctement.

Une fois les caractères localisés, le modèle de caractères est utilisé pour séparer la zone du caractère et le fond. La qualité de chaque zone est évaluée par différents algorithmes. Les particularités de ces derniers dépendent de la nature du matériel : fer, plastique ou aluminium, n'importe quel type de peinture et diverses couches de protection. Les mesures d'uniformité perceptuelle varient considérablement au cas par cas.

Quant au développement du système, la tâche la plus ardue était de délimiter les différentes parties de la surface et de créer un système qui puisse analyser et trier de manière adéquate les défauts relevés dans chaque partie. Le système de contrôle de Visiosoft a été conçu pour un client unique et a amélioré l'efficacité du processus d'inspection, en réduisant à la fois le temps de contrôle et le nombre d'interventions humaines. Lorsque les cadrans étaient contrôlés à la main, leur qualité dépendait des normes de l'opérateur. Les systèmes d'inspection automatisés procurent une objectivité totale, ce qui est un élément essentiel dans un système de contrôle de qualité. Le système de Visiosoft a fait ses preuves en tant qu'outil valable dans le secteur de l'horlogerie. D'autres fabricants de cadrans ont fait part de leur intérêt pour ce dispositif et la société travaille à modifier sa technologie afin de pouvoir vérifier d'autres pièces fabriquées dans le secteur de l'horlogerie suisse.

Le schéma 1 montre la façon dont le masque est déterminé : (a) image originale; (b) affiche la fenêtre utilisée pour localiser le contour du cadran; (c) affiche la détection et par conséquent la coordonnée du contour; (d) exclusion de la partie sombre (rouge) du schéma grâce à l'utilisation d'un masque correctement repositionné.

Schéma 2 (a) affiche l'image originale et (b) montre le modèle superposé (en rouge). L'opération consistant à combler les trous est d'abord appliquée au contour extérieur (c) et donne (d). La même opération appliquée au contour intérieur (e) donne (f). Les résultats de la soustraction de (f) de (d) délimitent de manière optimale le caractère.

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