Brevet FR2064041A1 — publié le 19710716

"a présente invention se rapporte aux instruments d'optique. Dans les procédés industriels, les opérations de co-ntrôle, les programmes de recherches, etc., il existe de nombreux cas dans lesquels il est, ou il serait, utile de disposer de moyens pour évaluer successivement une ou plusieurs caracteristnques ae la lumière atteignant ces moyens d'évaluation, à à partir dlun certain nombre de points (ou zones) différents0 Le but principal de lsinvention est de procurer de tels moyens-qui soient fiables et efficaces, et non exagérément compliqués ou cofteus. A titre d'exemple d'application de ces moyens, on peut citer l'examen d'une surface telle que la surface d'une feuille de papier de tissu, de natés ou de feuilles en matériau de texture tâche (du type noix de coco) en matière plastique ou à base de matériaux grsi- nés, de grains de riz, ou d'un matériau analogue afin d'en détecter les défectuosités, facilitant ainsi le contrôle de qualité du pro- duit. On peut effectuer cet examen en déterminant l'intensité de la lumière réfléchie par différentes parties de la surface, ou, si le matériau a une nature appropriée, l'intensité de la lumière traversant le matériau ; dans tous les cas, la source lumineuse aura de préférence une intensité fixe.L'invention vise plus particulièrement à procurer un instrument perfectionné répondant à ce but. L'instrument d'optique formant l'objet de l'invention comprend une pluralité de tubes de lumière, dont au moins mi jeu d'extrémités correspondantes est disposé selon un ordre prédéterminé, des moyens d'exploration montés de manière à être mobiles dans un plan proche des extrémités de tube susvisées, des moyens de guidage de lumière associés aux moyens d'exploration, ces moyens de guidage de lumière étant alignés successivement sur chacune des extrémités, dans l'ordre en question, lorsque les moyens d'exploration se meuvent, et des moyens de détection contigus au jeu d'extrémités correspondantes de ces tubes, l'agencement étant tel que la lumière dirigée sur le jeu d'extrémités correspondantes des tubes de lumière puisse traverser tout à tour chacun de ces tubes et parvenir ainsi aux moyens de détection. lies moyens de guidage de lumière peuvent, par exemple, entre constitués par (ou comporter) un orifice ménagé dans un disque rotatif par un tube de lumière additionnel. Dans certaines réalisations, la lumière sera dirigée sur le jeu d'extrémités correspondantes des tubes de lumière à partir de la surface à examiner, les moyens d'exploration étant disposés entre les autres extrémités de ces tubes et les moyens de détection.Dans d'autres réalisations, la lumière sera dirigée sur le dit jeu d'extrémités correspondan- tes, à travers les moyens d'exploration et, en sortant de l'autre jeu d'extrémités correspondantes, cette lumière sera réfléchie, par la surface à examiner, jusqu'aux moyens de détection s dans une variate, elle peut traverser lematériau à examiner pour par venir aux moyens de détection.La nature des tubes de lumière est telle que, bien qu'un jeu dtextrémités correspondmltes de ces tubes forme un cercle et soit pratiquement dans le même plan, l'au- tre jeu d'extrémités puisse être d-isposé, au choix, selon une gran- de var:été de positions différentes, fonction des circonstances. C'est ainsi que, si l'on désire effectuer un examen continu de la surface d'un tissu en déplacement, les autres extrémités seront de préférence disposées en ligne droite, transversalement au tissu, et la vitesse de rotation des moyens d'exploration sera réglée par rapport à la vitesse de déplacement du tissu, de telle sorte que celui-ci soit exploré ligne par ligne. Les moyens de détection consisteront généralement en une cellule photoélectrique et il sera normalement souhaitable que cette cellule soit agence pour signa- lsr ou enregistrer en permanence l'intensité du rayonnement qui l'atteint. L'invention va maintenant être décrite plus én détail, à titre d'exemple seulement, avec référence au dessin annexé, sur lequel : la fin 1 est une vue schématique en perspective explosée d'un instrument selon l'invention,-destiné à l'examen de le surface d'une pièce de tissu en déplacement la figo 2 est une vue schématique de profil correspondant à la figure 1 i les figs. 2a et 2b sont des vues schématiques de profil analogues à la figure 2, mais représentant des variantes de réalisation;; la figo 3 est une vue schématique de profil d'une autre variante de l'invention ; la fig. 4 est une vue analogue à la figure 3, mais représentant une autre forme de réalisation de l'invention les figse 5 et 6, enfin, sont des vues en perspective représentant d'autres modifications de l'invention. Sur les figures 1 et 2, on a représenté un tronçon mobile de tissu 1 supporté par des rouleaux entraîneurs 2, tissu dont on désire examiner la surface. On sait que l'intensité lumineuse réfléchie par le tissu 1, ou transmise à travers celui-ci, varie en fonc- tion des variations de la densité ou de la surface du tissu, et l'instrument qui va maintenant entre décrit permet d'explorer et d'évaluer en continu cette intensité lumineuse. L'instrument comporte essentiellement une pluralité de tubes de lumière 5, un disque fendu 7 monté et entraîné de façon à pouvoir tourner, une lentille 9 et une unité réceptrice 10 à cellule photoélectrique. Un tube de lumière est, soit un élément oblong de matériau transparent, tel que du verre ou une matière plastique transparente, par exemple une résine acrylique de qualité optique, ayant un revête- ment extérieur dont l'indice de réfraction est suffisamment faible pour que la lumière pénétrant à une extrémité du matériau soit, grâce à de multiples réflexions internes totales, transmise, sans s'échaapep à travers ce matériau et émerge à l'autre extrémité du matériau, soit tout autre dispositif permettant d'obtenir le meme résultat Dans la présente réalisation, le matériau de chaque tube est une fibre de matière plastique ou de verre. La forme des tubes de lumière est telle qu'ils peuvent entre assemblés et supportés (par tout moyen approprié non représenté) de telle sorte qu'un jeu d'extrémités correspondantes 4, c'est-à-dire les extrémités gauches sur la figure 1, soit disposé ctte à cote, en travers de la largeur du tissu, et que l'autre jeu d'ex trémités correspondantes 6, c'est-à-dire les extrémités droites, soit situé dans un plan vertical commun, en formant un cerclez Sur la figure ?, les extrémités des tubes de lumière sont représentées à une certaine distance les unes des autres, mais, en pratique, ces extrémités seraient contiguës Devant les extrémités 6, est monté le disque 7 qui comporte une fente étroite 80 Le disque 7 est monté de façon à être entraSné en rotation, soit par un arbre de commande 12, soit par une commande périphérique 13 (fig. 2) de sorte que la fente 8 passe successivement devant les extrémités 6 des tubes 5. La largeur de la fente 8 est pratiquement la meme que le diamètre, ou la largeur, des extrémités des tubes, de sorte que toute lumière sortant de ces extrémités traverse la fente 8 lorsque celle-ci se déplace devant ltextrémité du tube. La lentille 9 est une lentille condensatrice située en avant du disque et servant à diriger la lumière sortant des tubes 5 sur l'unité réceptrice 10 à la cellule photoélectrique. Le système optique est protégé de toute lumière étrangère par un écran ou masque 11. Le récepteur à cellule photoélectrique 10 est raccordé à une unité de signali sation ou d'enregistrement appropriée (non représentée). En service, la vitesse de rotation du disque 7, la vitesse li néalre du tissu i et les dlmensopls ainsi que le nombre de. tubes 5 seront choisis de façon à obtenir un balayage serré de la surface du tissu.La lumière réfléchie ou transmise (indiquée respective ment par les flèches 3a et 3b sur la figure 2) pénètre dans les tubes 5, aux extrémités 4, mais ne peut atteindre la cellule phot@- électrique réceptrice 10 qu'à partir des autres extrémités 6 des tubes 5, lorsque la fente 8 passe sur autre extrémité respective. De cette façon, la sortie de la, cellule photo électrique réceptrice 10 varie en même temps que varient les caractéristiques superficielles ou la densité du tissus et l'on peut ainsi obtenir, de façon continue, une indication utile de ces caractéristiques. L'instrument, qui vient autre décrit, peut, bien entendu, autre modifié à de nombreux égards. On peut, par exemple, à la nlace de la lentille condensatrice 9 et du masque 11, utiliser (voir fig.2a) un deuxième jeu de tubes de lumière 5a. Ceux-ei sont en même nom- bre que de 11autre côté du disque et leurs extrémités de- gauche sont alignées sur les extrémités de droite des tubes 50 Les tubes Sa ooeivergent en direction de l'unité réceptrice 10, de telle fa çon que leurs autres extrémités 4a soient en face de la cellule photoélectrique réceptrice 10.Il est évident que cette réalisation permet d'obtenir le m3me résultat. Par ailleurs, au lieu d'u- utiliser une lentille 9, on neut utiliser un miroir parabolique 9a (voir fig. 2b) pour ramener la lumière sur la cellule photoélec- trique réceptrice 10. La figure 3 représente un agencement dans lequel la lumière pro- venant d'une source 16 est dirigée sur le disque 7 et, lors de la rotation de ce dernier, peut nasser jusqu'à une extrémité 4a de chaque tube Sa, tour à tour, à travers la fente 8. La cellule pho- toélectrique réceptrice 10a est, dans ce cas, disposée au-dessus de la surface du tissu pour recevoir la lumière dirigée par les ex tremités 6a des tubes Sa sur la surface du tissu et réfléchie par cette surface0 Cette lumière réfléchie est transmise à l'unité réceptrice 10a à travers une pluralité de tubes de lumière 5b dont les extrémités inférieures s'étendent en travers du tissu 1, au voisinage des extrémités inférieures 6a des tubes 5a, et dont les extrémités supérieures convergent en direction de l'unité récep- trice 10a. Sur la figure 4, l'agencement est le même que celui de la figu re 3 sauf que la cellule photoélectrique réceptrice îOa et les tubes 5b sont disposés en dessous du tissu. Dans la réalisation de la figure 4, la lumière est donc dirigée des extrémités 6a à travers le tissu jusqu'à la cellule photoélectrique réceptrice 10a. Dans toutes les réalisations particulières qui vlennent d'être décrites à titre d'exemple, le disque comporte un orifices Dans une variante, et comme on l'a représenté sur la figure 5, le disque peut porter un autre tube de lumière 17 dont une extrémité 18 est située dans le disque à la place de l'orifice et dont l'autre extrémité 19 est située sur l'axe de rotation du disque (par exemple en traversant un trou axial prévu dans l'arbre de commande portant le disque) et aboutit devant un moyen de détection de lumière ou d'une source lumineuse selon le cas. il est souhaitable d'incorpo rer la modification de la figure 5 dans la réalisation de la figure 1. Dans une autre variante de réalisation représentée sur la figue 6, un autre tube de lumière 20 peut autre disposé selon un rayon du disque 7 jusqu'à un point où il débouche de la périphérie du disque. Dans cette réalisation, les extrémités correspondantes 6' des tubes 5t à explorer ou, selon le cas, recevant la lumière, doivent entre disposées pour autre orientées radialement vers l'intérieur, au voisinage de la périphérie du disque. Pour des raisons de clarté, les tubes sont représentés espacés les uns des autres, mais, en pratique, leurs extrémités sont disposées de façon contiguë. Les tubes de lumière du type décrit ici ont généralement une section transversale circulaire, de sorte que le signal fondamental de sortie1 provenant de la cellule photoélectrique réceptrice, aura une amplitude variable au fur et à mesure de l'exploration des extrémités des tubes. Si ies défauts ou des variations sont décelés dans le matériau, la variation d'amplitude est modifiée. Toutefois, dans un tel agencement, des difficultés peuvent se présenter lorsque les défauts ou les variations ont une fréquence identiaue à celle du signal fondamental de sortie. il serait possible de modifier le signal de sortie en ajoutant un circuit approprié afin de résoudre ce problèmeS au moins dans une certaine mesure, mais il est préférable de modifier la forme de la section transversale des extrémités des tubes de lumière pour éviter la nécessité de prévoir un circuit additionnel. Dans ces conditions, en réalisant les extrémités des tubes de lumière avec une section transversale pratiquement rectangulaire (comme on le voit sur les extrémités 6 de la figure 1 et les extrémités 6' de la figure 6), le signal fondamental de sortie provenant du détecteur explorant les extrémités des tubes de lumière disposés côte à côte sera beau coup plus doux que dans le cas où les extrémités des tubes ont une section transversale circulaire, et l'on évite ainsi, pour tous les outs pratiques, l'inconvénient mentionné ci-dessus. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Instrument d'optique, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de tubes de lumière dont au moins un jeu d'extrémités correspondantes est disposé selon un ordre prédéterminé, des moyens itexploration montés de manière à être mobiles dans un DSan proche des extrémités de tube susvisées, des moyens de guidage de lumière associés aux moyens d'exploration, ces moyens de guidage de lumière étant alignés successivement sur chacune des extrémités, dans l'or- dre en question, lorsque les moyens d'exploration se meuvent, et des moyens de détection contigus au jeu d'extrémités correspondan- tes de ces tubes, l'agencement étant tel que la lumière dirigée sur le jeu d'extrémités correspondantes des tubes de lumière puisse traverser tout à tour chacun de ces tubes et parvenir ainsi aux moyens de détection. 2o- Instrument d'optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'exploration sont constitués par un disque. 3.- Instrument d'optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les extrémités des tubes sont disposées selon un cercle et que le disque peut tourner pour déplacer successivement, devant ces extrémités, les moyens de guidage de lumière. 4.- Instrument d'optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de guidage de lumière sont constitués par un autre tube de lumière fixé au disque. 5.- Instrument d'optique selon la revendication 5 ou 4, caractérisé en ce que les extrémités des tubes de lumière sont disposées dans tordre en question nour s'orienter vers la surface plane du disques 60- Instrument d'optique selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'une extrémité de cet autre tube de lumière est située de facon à explorer successivement et dans l'ordre les extrémités de l'agencement et que l'autre extrémité de ce tube de lumière additionnel est dirigé selon l'axe du disque. 7.- Instrument d'optique selon les revendications 3 et 4, cerac térisé en ce qu'un jeu des extrémités de ces tubes est disposé pour s'orienter radialement vers l'intérieur, en direction de la périphérie du disque, le tube de lumière additionnel ayant une extrémité située dans la périphérie du disque. 80- Instrument d'ontique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de guidage de la lumière sont constitués par un orifice ménagé dans le disque. 9.- Instrument d'optique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour diriger la lu mière vers un jeu d'extrémités correspondantes de ces tubes à partir de la surface à examiner, les moyens d'exploration étant disposés entre les autres extrémités de ces tubes et les moyens de détections 10.- Instrument d'optique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour diriger la lumiè- re sur le jeu d'extrémités correspondantes, à travers les moyens de guidage de la lumière, les moyens de détection étant agencés pour recevoir la lumière sortant des autres extrémités de ces tu bes et réfléchie sur la surface à examiner. 11.- Instrument d'optique selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les extrémités sont disposées côte à côte, dans l'ordre en cause. 12.- Instrument d'optique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les moyens de détection comportent une cellule photo électrique, des moyens étant prévus pour utiliser les si- gnaux de sortie de cette cellule. 13.- Instrument d'optique selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce ce que les extrémités de tube contiguës aux moyens de détection ont une section transversale sensiblement rectangulai- re 14. Instrument d'optique selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce aue les tubes sont en verre ou en matière plas tique transparente. 15e instrument d'optique selon la revendication 9, caractérisé en ce que les tubes sont en quartz.