Brevet FR2012554A1 — publié le 19700320

La présente invention a pour objet un dispositif pour identifier des objets qui sont munis d'un marquage pouvant être excité par des rayons de Röntgen et qui sont amenés à passer sur des palpeurs de mesure réagissant au rayonnement fluorescer;t de rayons de Röntgen de marquage. Etant donné que la fabrication de produits en grande série est introduite dans des branches d'industries toujours plus nombreuses, le problème du marquage des divers objets fabriqués ainsi que de leur identification ultérieure se pose naturellement. Ce problème a une importance particulièrement grande dans les branches d'industries dans lesquelles des objets sont fabriqués remplis et empaquetés automatiquement, par exemple dans des récipients présentant la même forme extérieure mais ayant un contenu différent. On doit par conséquent appliquer d'une manière simple un marquage sur ces objets fabriqués sur la bande en mouvement, ce qui permet d'identifier nettement ces objets par exemple pour l'empaquetage. Par une identification de ce genre, on évite que les objets fabriqués en grande série soient dirigés de façon erronée. En particulier dans l'industrie pharmaceutique, il est de grande importance de pouvoir marquer et ensuite identifier les récipients ayant un aspect extérieur semblable et qui contiennent des produits pharmaceutiques différents, car ici, il ne doit se produire aucune erreur d'utilisation. En raison des grandes vitesses de travail dans la fabrication en série à la chaîne, ainsi qu'en raison de la multiplicité des objets imbriqués en série, il faut poser les conditions suivantes au dispositif d'identification pour obtenir un rendement optimal et des frais de fabrication minimaux - grande vitesse de lecture et d'appréciation, par exemple un à dix récipients par seconde, - un grand nombre des marquages différents sur les mêmes récipients; il doit y avoir de préférence plus de 500 possibilités de marquage avec le même dispositif, - nature des objets à marquer comme par exemple ampoules, flacons, tubes, étuis, boites, etc Be marquage apposé sur des objets fabriqués en grande série doit être simple, sans complication et peu coûteux en ce qui concerne la matière. L'invention a pour but de satisfaire un besoin de l'industrie et d'observer les conditions mentionnées pour la fabrication en grande quantité de produits courants et qui sont absolument nécessaires pour une application optimum. Le dispositif conforme à l'invention est caractérisé par la disposition a) des détecteurs pouvant être actionnés sur des gammes d'énergie déterminées du rayon fluorescent des rayons de Röntgen dont chacun est réglé-pour une gamme d'énergie différente. b) d'un amplificateur monté à la site de chaque détecteur et d'un organe comparateur qui compare un signal réel amplifié du détecteur et un signal théorique introduit supplémentairement correspondant à la gamme d'énergie du même détecteur puis émet un signal de tension. c) d'un montage de liaison logique relié aux sorties de tous les organes comparateurs qui, en présence d'un signal de tension provenant d'au moins un organe comparateur, émet un si- gnal de sortie sur un circuit. d) d'un distributeur monté à la suite d'un circuit de commande, qui répartit l'objet suivant son marquage ou qui retire l'objet portant un marquage non programmé de la série des autres objets. Une forme de réalisation de l'objet de :1 invention est décrite en détail dans ce qui suit à l'aide des dessins annexés. La fig. 1 est une coupe transversale de plusieurs détecteurs ainsi que l'association du tube à rayons de Röntgen. La fig. 2 est une vue en plan des détecteurs et d'autres éléments de couplage électrique. La fig. 3 est une installation de couplage d'évaluation électronique. Avant d'en venir à la description détaillée de l'exemple de réalisation illustré de l'invention, on donne quelques explications sur le mode de marquage. Les objets fabriqués sur une bande en mouvement continu ou chaîne de fabrication, comme par exemple des récipients à-contenu différents, sont munis d'un marquage, qui est constitué par un mélange homogène de différents éléments chimiques ou de diverses compositions chimiques appropriées. Un semblable marquage peut, par exemple être apposé sous la forme liquide ou sous la-forme d'une étiquette sur les objets à marquer. Par diverses combinaisons d'éléments de ces mélanges homogènes ainsi que par variation de leurs concentrations, on peut établir un grand nombre de marquages différents. Ceci est particulièrement important lorsque dans les objets fabriqués en grande série le nombre des objets à différencier les uns des autres est très important. Le marquage constitué par différents éléments chimiques ou par divers composés chimiques est excité par une source de rayonnement par quoi il émet un rayonnement fluorescent de rayons de Röntgen caractéristiques selon sa composition chimique. Ce rayonnement est mesuré au moyen de détecteurs de rayons, chaque détecteur correspondant à une gamme d'énergie déterminée. On obtient de cette manière un système de signaux qui peut être utilisé soit pour la combinaison avec un signal standard en vue de l'identification soit pour le triage des objets suivant la nature du marquage. Dans la solution des éléments servant au marquage, les conditions suivantes doivent être remplies: - l'énergie du rayonnement fluorescent des rayons de Röntgen doit être assez importante pour pouvoir être démontrée avec les détecteurs usuels. Elle doit être supérieure à environ 4 KeV. Avec le rayonnement fluorescent des rayons de Röntgen, on utilise comme ligne spectrale pour l'identification, la ligne K-z qui représente comme on le sait la caractéristique la-plus nette pour les éléments chimiques ou les composés chimiques. - l'énergie des lignes K-oe ne doit pas être trop importante afin que l'épaisseur des couches de saturation reste faible, c'està-dire que l'intensité du rayonnement ne soit pas affectée par des variations d'épaisseur du marquage appliqué sur les objets. - les diverses lignes K-oe du marquage doivent être parfaitement séparées par les détecteurs. Be nombre des éléments chimiques utilisés pour le marquage est déterminé par le nombre des objets à marquer qui doivent être différenciés les uns des autres par ce marquage. La formule générale connue de possibilités de combinaisons K =(n)- N. (-n).' n' permet de dériver très facilement combien de N éléments différents sont nécessaires pour permettre avec des solutions de n éléments chimiques d'un marquage unique K possibilités de marquage différent au total. 'les divers détecteurs peuvent natu rellement être construits avec des moyens appropriés de façon qu'ils établissent non seulement la présence d'une ligne K- & déterminée mais en outre divers degrés d'intensité. De cette manière, le nombre des diverses possibilités de marquage (combinaisons) K pour un nombre prédéterminé N d'éléments chimiques différents peut être considérablement élevé.En supposant que chaque détecteur puisse distinguer un nombre j de niveaux d'intensité différents de la ligne K- conformément au nombre j d'une fraction pondérale des éléments chimiques dans le marquage, m dhbnt le nombre K des possibilités de marquage avec des combinaisons générales K =(). ån~ N' jn n (N-n)' . n' par exemple, à partir de N = 8 éléments chimiques différents au total, on peut sélectionner n = 4 éléments en un marquage et dans chaque fraction pondérale différente j = 3 on a au total K = 5 670 possibilités de marquage différent. tes huit éléments sont avantageusement les éléments voisins suivants du système périodique : titane, chrome, manganèse, fer, cobalt, nickel, cuivre, zinc. La fig. 1 montre un tube à rayons de Röntgen 1 présentant une.fenêtre au glucinium 2 par laquelle les rayons de Röntgen sortent. Le tube à rayons de Röntgen est disposé sur l'un des côtés de l'enveloppe de détecteur cylindrique 3 représentée en coupe de façon que les rayons sortant du tube 1 frappent sur le marquage 12 en passant par l'ouverture 11 disposée au centre. Comme on l'a déjà mentionné, ce marquage 12 est apposé soit sous la forme liquide soit sous la forme d'une étiquette sur le récipient 13. Ce dernier se trouve donc sur l'autre côté de l'enveloppe 3 et se trouve dans une série non représentée d'un grand nombre d'autres récipients. te marquage 12 constitué par exemple par n = 4 éléments émet un rayonnement fluorescent de rayons de Röntgen 14 sur le filtre 6 disposé également dans l'enveloppe 3 et qui fournit une gamme de rayonnement déterminée sur le détecteur 4. A la fig. 1 un tel détecteur est constitué par deux chambres d'ionisation. En ce point, on signale brièvement que dans l'exemple de réalisation décrit de l'invention deux chambres d'ionisation représentent un.détecteur. Mais l'invention n'est pas limitée à ce cas. Elle se réfère à tous les détecteurs de rayonnement qui ne fonctionnement que sur le rayonnement dune gamme d'énergie déterminée. Ces détecteurs sont par exemple les suivants 1 : des paires de tubes compteurs Geiger-Müller ou des détecteurs analogues qui sont combinés à des filtres de sorte que la différence à l'intérieur d'une paire de l'intensité de rayonnement correspond à la gamme d'énergie à laquelle la paire est réglée. Il s'agit ici de procédés de différenciation de filtres. 2 : des compteurs de scintillation, des détecteurs semiconducteurs, de type compteurs de proportionnalité ou d'autres détecteurs, dont les impulsions électriques dépendent de l'éner- gie de quanta incident et fonctionnent au moyen d'un montage électrique simple seulement sur le rayonnement dans une gamme d'énergie déterminée. Dans les deux groupes de détecteurs, on peut faire varier avec des moyens simples la gamme d'énergie de chaque cas et accorder le dispositif à une énergie du rayonnement K- & d'un élément déterminé présent dans le marquage. Ilest ainsi possible d'affecter à chacun des éléments du marquage un détecteur ou un canal qui n'établit que la présence ou l'intensité de la ligne K-a de cet élément. La totalité des signaux provenant des détecteurs ou des canaux de mesure correspond alors aux éléments chimiques présents dans le marquage. On obtient de cette manière un code de programme clair sur la base de la combinaison de marquage.Ce code de programme peut être exploité davantage de façon que les objets marqués soient répartis conformément à leur marquage et que des objets individuels compris dans une grande quantité d'objets semblables soient écartés automatiquement par un marquage différent. Ceci sera décrit avec plus de détails dans ce qui suit. 'les chambres d'ionisation 4, représentées à la fig.1 font partie de deux détecteurs. Deux chambres d'ionisation, qui représentent comme on le sait un détecteur, sont disposées côte à côte comme cela ressort de la fig. 2. N = 8 paires de chambres d'ionisation 4 avec les filtres y afférents 6-sont disposées dans l'enveloppe du détecteur. tes paires due chambres dtionisa- tion sont toutes reliées entre elles de façon à laisser passer les gaz de façon que la pression du gaz de remplissageest la même dans toutes les chambres. Comme gaz de remplissage, on peut utiliser un gaz rare, ungmélange d'au moins deux gaz rares ou même de l'air ordinaire.Les électrodes à haute ttsion 8 des deux parties d'une paire de chambres d'ionisation 4 sont polarisées différemment, comme le montre la fig. 2. De cette manière, le courant d'ionisation provenant des électrodes collectives 7 qui représentent le centre d'une paire, est directement proportionnel à la différence de l'ionisation dans les deux chambres partielles. Les électrodes à haute tension 8 et les électrodes collectives 7 sont disposées dans une couronne 15 comme le montrent les fig. 1 et 2. La couronne 15 est en une matière très isolante. Naturellement, les électrodes à haute tension 8, ainsi que les électrodes collectives 7 des diverses chambres d'ionisation ont des connexions électriques, avec la source de haute tension ainsi qu'avec l'amplificateur 5 décrit plus loin. Etant donné que les diverses paires de chambres d'ionisation travaillent suivant le procédé de différence de filtres, chaque chambre partielle 4 est munie d'un filtre 6. Les matières dont sont faits les filtres sont choisies de façon que les bords d'absorption t de l'une des matière des filtres soient au-dessus et ceux (ie l'autre matière de filtre au-dessous de l'énergie de la ligne spectrale t. à mesurer. De cette façon, on obtient par paire de chambres d'ionisation 4 un recoupement partiel des gammes d'énergie.Les épaisseurs et les poids en surface des filtres 6 pour toutes les chambres d ionisation sont accordés les uns aux autres de façon que leur absorption soit inégale pour des énergies développées à l'intérieur des deux bords K et soit pratiquement égale à l'extérieur de ces deux bords K. Ainsi, le courant se produisant à l'électrode collective 7 de chaque paire de chambre est proportionnelle à l'intensité de la ligne spectrale K à laquelle la paire de chambres 4 réagit. Il y a aussi de ce fait dans le marquage une proportionalité par rapport à la quantité des éléments en question. Des expériences ont montré que pour les lignes spectrales K- des éléments chimiques déjà mentionnés du marquage, il faut choisir des matières déterminées pour les filtres, de façon que les conditions soient remplies. Le tableau qui suit fait ressortir l'association des filtres 6 aux lignes spectrales K-o, des différents éléments chimiques du marquage. Le filtre désigné par A estsssocié à l'une des chambres partielles et le filtre désigné par B à l'autre chambre partielle d'une paire qui représente un détecteur 4. Ligne K - Filtre A Filtre B Ti Ti Sc Cr V Ti Mn Cr V Fe Mn Cr Co Fe Mn Ni Co Fe Cu Ni Co Zn Cu Ni 'les électrodes collectives 7 de chaque paire de chambres sont reliées aux amplificateurs 5. Pour que ces figures soient plus claires et synoptiques, ces liaisons ne sont pas représentées aux fig. 1 et 2. Les amplificateurs 5 sont avantageusement disposés aussi dans l'enveloppe 3. A la fig. 3, l'ensemble du couplage électronique est représenté par des blocs avec les diverses connexions. Etant donné que, comme on l'a signalé au début, huit éléments doivent être utilisés pour le marquage, on a prévu aussi huit détecteurs, chaque détecteur -4 étant constitué par une paire de chambres d'ionisation. Ces paires de chambres d'ionisation sont référencées par les nombres 41 à 48. L'électrode collectrice 7 de chaque paire est reliée à un amplificateur. A la fig.3 ces amplificateurs sont désignés par 51 à 58. Un organe comparateur 161 à 168 est monté à la suite de chaque amplificateur. Les sorties de tous les organes comparateurs sont connectées aux entrées du couplage de liaison logique 17. Après appréciation des signaux de tension provenant des organes comparateurs 161 à 168, le couplage de liaison logique 17 émet en passant par l'amplificateur 18 un signal de sortie sur le circuit de commande 79, qui actionne un répartiteur 20, ainsi que sur le dispositif de signalisation optique et acoustique 21.Le répartiteur 20 peut être constitué par un dispositif mécanique qui répartit les objets identifiés 13 suivant le signal de sortie du couplage de liaison logique 17 dans des canaux particuliers pour la continuation de leur traitement. Le mode de fonctionnement du dispositif représenté à la fig. 3est le suivant : les objets 13 que l'on fait passer en une rangée devant l'enveloppe de détecteur 3 sont identifiés 9T la base de leur marquage 12 par les détecteurs 41 et 48. Suivant la nature du marquage 12, un ou plusieurs des détecteurs 41 à 48 fonctionne. Les organes comparateurs associés comparent le signal réel amplifié du détecteur avec un signal théorique introduit supplémentairement. Les signaux théoriques sont amenés en passant par les entrées 22 dans les organes comparateurs conformément aux marques 12. Chaque organe comparateur émet, en présence d'une concordance du signal théorique et du signal réel un premier signal de tension en code binaire sur le couplage de liaison logique 17.Ce signal, désigné par "O" est apprécié dans le couplage de liaison logique 17. L'appréciation se fait de façon qu'il y ait à la sortie du couplage de liaison logique 17 un seul signal de sortie "O" lorsqu'il y a un signal de tension semblable "O" (concordance entre le signal théorique et le signal réel) émis par tous les organes comparateurs 161 à 168.Nais lorsqu'il y a non concordance entre les signaux théoriques et les signaux réels dans un des organes comparateurs 161 à 168 par suite d'un marquage 12 composé différemment sur l'objet 13 et lorsque cette non concordance est représentée par un signal de tension en code binaire de valeur "1" à la sortie d'un organe comparateur, l'appréciation s'effectue dans le couplage de liaison logique 17 de façon qu'un signal de sortie "1" soit émis sur l'amplificateur 18 et par suite sur le circuit de commande 19 et le répartiteur 20 ou le dispositif de signalisation 21. Be signal de sortie t1 n indique donc que le marquage 12.se trouvant sur l'objet 13 ne concorde pasavec la programmation prédéterminée des détecteurs. Cet objet identifié est donc séparé de la file des autres ob åets se trouvant sur l'enveloppe des détecteurs 3 en passant par le répartiteur 20. Les détecteurs peuvent naturellement être également programmés de façon que des objets 13 présentant un marquage différent 12 soient poussés, conformément à leur identification en passant par-les organes comparateurs 161 à 168, le couplage de liaison logique 17 et le répartiteur 20 dans les canaux pour la continuation du traitement qui correspond au marquage identifié. Dans ce cas, il faut que le couplage de liaison logique 17 émette un signal de sortie qui présente supplémentairement la marque caractéristique de l'organe comparateur qui a produit le signal de tension "O" (concordance entre le signal théorique et le signal réel) afin que le répartiteur 20 puisse pousser l'objet 15 dans le canal correspondant pour la continuation du traitement. Il s'est avéré avantageux dans la pratique que les signaux de tension des organes comparateurs 161 à 168 ne soient alors traités que dans le couplage de liaison logique 17, lorsqu'ils ont dépassé une valeur de seuil déterminée. De cette façon, on évite un actionnement erroné du répartiteur 20. Ceci est parti culièrement le cas lorsqu'on ou plusieurs signaux de tension "1" sont produits dans les organes comparateurs 161 à 168. On signale enfin que les signaux théoriques amenés aux orga nes comparateurs 161 à 168 en passant par les entrées 22 ne sont appliqués, en passant par un couplage répartiteur électro nique non représenté qu'aux organes comparateurs, qui peuvent être contrôlés conformément au marquage programmé par leurs détecteurs associés 41 à 48. REVEND I CAT IONS 1 - Dispositif pour l'identification d'objets, qui sont munis d'un marquage pouvant être excité par un rayonnement de rayons de Röntgen et q ui sont amenés à passer sur des palpeurs de mesure réagissant au rayonnement fluorescent de rayons de Röntgen du marquage, caractérisé par la disposition des détecteurs pouvant réagir sur des gammes d'énergie determinées du rayonnement fluorescent des rayons de Röntgen, dont chacun est réglé à une gamme d'énergie différ-ente; d'un amplificateur monté à la suite de chaque détecteur et d'un organe comparateur, ce dernier comparant le signal réel amplifié du détecteur et un signal théorique introduit supplémentairement qui correspond à la gamme d'énergie du même détecteur et émettant un signal de tension; un couplage de liaison logique relié aux sorties de tous les organes comparateurs émet un signal de sortie sur le circuit de commande en présence d'un signal de tension provenant d'au moins un organe comparateur; un répartiteur monte à la suite du circuit de commande, qui distribue l'objet suivant son marquage ou qui retire l'objet portant un marquage non programmé de la série des autres objets. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque détecteur est réglé sur une gamme d'énergie de façon que les diverses gammes d'énergie se recoupent partiellement. 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque détecteur est constitué par deux chambres d'ionisation ou tubes compteurs de Geiger-Müller en combinaison avec deux filtres, les gammes de traversée des filtres se recoupant partiellement, de sorte que la différence des deux détecteurs correspond à l'intensité de rayonnement dans la gamme d'énergie. 4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les détecteurs constitués sous forme de compteurs dé scintillation ou sous forme de détecteurs à semiconducteurs ou sous forme de tubes compteurs de proportionnalité peuvent fonctionner sur l'énergie des quanta incidents. 5 - Dispositif suivant l'une des revendivations 1 à 4, caractérisé en ce que chaque organe comparateur émet un premier signal de tension en code binaire lorsqu'il y a concordance entre le signal théorique et le signal réel. 6 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque organe comparateur émet, en cas de non concordance du signal théorique et du signal réel, un second signal de tension en code binaire qui dépasse une valeur de seuil déterminée. 7 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le couplage de liaison logique relié aux sorties de tous les organes comparateurs émet en présence de tous les premiers signaux de tension, un même signal de sortie en code binaire sur le circuit de commande 20. 8 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le couplage de liaison logique relié aux sorties de tous les organes comparateurs émet le même signal de sortie en code binaire sur le circuit de commande en présence d'un second signal de tension unique. 9 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le couplage de liaison logique relié aux sorties des organes comparateurs en présence d'un signal de tension provenant d'au moins un organe comparateur transmet un signal de sortie ayant les caractéristiques du ou des organes comparateurs au circuit de commande. 10 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les paires de chambres d'ionisation sont disposées dans un cylindre sur l'une des surfaces circulaires duquel sont montés les filtres. 11 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 N 10, caractérisé en ce que la direction de rayonnement du tube de Röntgen monté sur l'autre surface circulaire coïncide avec l'axe du cylindre et frappe le marquage de l'objet se trouvant à proximité du filtre.