Brevet FR2126370A1 — publié le 19721006

L'invention a pour objet un appareil pour détecter les défauts dans les matériaux opaques qui se présentent sous forme de feuilles allongées, telles que les tôles, les feuilles d'aluminium ou de bronze, etc. Ces matériaux sous forme de feuilles seront désignés par la suite par le terme de "feuillards". De tels défauts sont souvent constitués par des trous extrêmement fins, qui peuvent être invisibles à l'oeil nu, des fissures ou des déchirures. I1 existe déjà des appareils capables de détecter la présence de trous dans des feuillards. Mais si la densité de trous est élevée, ces appareils sont en général saturés et indiquent la présence continuelle d'un trou, sans donner d'indication sur la densité de présence. L'invention vise notamment à fournir un appareil perfectionné par rapport à ceux existant antérieurement, notamment en ce qu'il permet de mesurer la densité de trous et/ou de donner une indication sur la densité de ceux de ces trous dont les dimensions se placent dans une ou plusieurs gammes prédéterminées. Dans ce but, l'invention propose notamment un appareil qui comporte des moyens photosensibles susceptibles d'émettre un signal électrique lorsqu'ils sont atteints par de la lumière ayant passé à travers un défaut du feuillard, des moyens pour détecter le signal électrique et des moyens pour compter et analyser le signal pour déterminer les caractéristiques du défaut. L'appareil est avantageusement constitué d'un bloc de détection et d'un bloc de commande. Il est particulièrement adapté à la surveillance de'feuillards en déplacement au cours de la fabrication de ces feuillards. Une source de lumière est alors placée d'un côté du feuillard, par exemple au-dessus, et projette sur ce feuillard de la lumière qui le traverse par les défauts. On peut surveiller la totalité de la largeur du feuillard ou une fraction seulement de cette largeur, supposée être un échantillon représentatif de l'ensemble. On travaille avantageusement en lumière ultra-violette, bien qu'on puisse utiliser une autre fraction du spectre. La source lumineuse est avantageusement modulée à une fréquence supérieure à celle de la lumière ambiante. Cette modulation permet d'effectuer un filtrage électronique qui diminue l'influence du bruit causé par l'éclairage habituel des usines, éclairage qui est en général continu ou modulé à une fréquence basse. L'inventionsera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un appareil constituant un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention et d'une variante de celui-ci. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans les quels la figure 1 est un schéma de I 'appareil ; la figure 2 est un schéma de principe des moyens de traitement du signal de l'appareil de la figure'l la figure 3 est un schéma de principe des moyens permettant d'analyser les signaux supérieurs à un seuil, et la figure 4 est un schéma de principe montrant des moyens dtanalyse des défauts qui se placent dans un domaine de dimensions prédéterminé, moyens qui constituent une variante de ceux illustrés en figure 3. La figure 1 montre une source lumineuse 1 placée au-dessus du feuillard 2 que l'on déplace lors de la mesure dans un plan horizontal. La source dirige sur le feuillard un faisceau de lumière qui traverse les trous tels que 3. Sous le feuillard se trouve placée une boîte de détection 4 fermée par des matériaux opaques sauf à sa partie supérieure où est ménagée une fenêtre 5 d'entrée de la lumière provenant des trous 3. La fenêtre est en un matériau qui transmet la lumière provenant de la source 1 avec peu d'atténuation, mais arrête la lumière en dehors de la bande spectrale de la source. La lumière est avantageusement ultra-violette, bien qu'on puisse utiliser une lumière dans une autre partie du spectre. Le faisceau de lumière provenant du trou 3 vient frapper un organe photosensible, représenté par un tube photomultiplicateur 6.Ce-tube fournit alors un signal électrique dont la fréquence est fonct-ion de la fréquence de modulation de la source de lumière 1 et dont l'amplitude est sensible- ment proportionnelle à la quantité de lumière qui a traversé le trou. La fréquence de modulation de la source est avantageusement de l'ordre de 8 kHertz, bien que toute fréquence de modulation depuis zéro (courant continuJ jusqu'à la limite de réponse de la source puisse être utilisée. La fréquence de modulation est toutefois avantageusement éloignée des fréquences que l'on trouve pour la lumière ambiante (qui vont du courant continu à 400 Hertz environ).L'amplitude du signal est une fonction de la section du trou dans la direction perpendiculaire au pinceau lumineux provenant de la source et de la caractéristique de réponse de la fraction de cathode du tube photomultiplicateur qui reçoit la lumière. Des surfaces réfléchissantes ou des lentilles 7 sont placées à l'intérieur de la boite de détection 4 pour réduire les pertes de façon que l'amplitude du signal de sortie fourni par le photomultiplicateur soit directement liée à la taille des trous. Le signal électrique est amplifie par un préamplificateur 8 placé dans la boîte 4, puis envoyé à une unité du traitement de signal 9, dont un schéma de principe est donné en figure 2. L'u nité de traitement du signal est destinée à aiguiller le signal de sortie sur des conducteurs différents selon la taille des trous.Ce résultat est atteint en mettant le signal en forme sans perdre l'information d'amplitude qu'il contient, puis en envoyant les impulsions mises en forme dans un analyseur d'ampli- tude de type approprié. L'analyseur d'amplitude peut être prévu soit pour qu'une sortie donnée reçoive des impulsions correspondant à tous les trous dont la dimension dépasse un seuil donné, soit pour qu'elle reçoive des impulsions correspondant à tous les trous dont la dimension se place dans un domaine donné. Les analyseurs correspondants sont schématisés en figures 3 et 4 respectivement. Les diverses sorties de l'unité de traitement du signal 9 alimentent des compteurs ou échelles séparées qui enregistrent les données obtenues. Le nombre des sorties et celui des compteurs nécessaires sont basés sur le nombre de domaines entre lesquels on veut effectuer la discrimination. Les informations enregistrées par les compteurs peuvent évidemment- être imprimées pour fournir un enregistrement permanent. L'unité de traitement du signal reçoit les-signaux détectés par le tube photomultiplicateur et amplifiés sous forme d'un train -d'ondes à 8 hertz, affecté d'un bruit blanc. Ce signal est appliqué, d'une part, à un circuit à deux détections de trous, d'autre part, à un circuit de commande de la tension appliquée aux dynodes. Le but de ce dernier circuit est de régler la tension appliquée aux dynodes et de réduirela tension lorsqu'un trou de grande taille se présente ou s'il nty a plus de feuillard interposé entre la source et le tube, de façon à éviter qu'un flux lumineux excessif n'endommage le tube photomultiplicateur. Le circuit de détection comporte un amplificateur passebande 21 qui évite que la lumière ambiante ou les signaux para sites ne soient interprétés de façon erronée par le système de détection comme un trou. La sortie de l'amplificateur passe-bande est appliquée à un détecteur d'enveloppe 22 qui produit un signal de polarité unique qui peut être présenté à l'analyseur d'impulsions 25 par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande 23 et d'un amplificateur de puissance 24. Le filtre passe-bande 23 atténue toute variation à haute fréquence et lisse le pic transmis. Ce filtre passe-bande réduit également le bruit à haute fréquence qui peut avoir été transmis par l'amplificateur passe-bande. Dans l'analyseur d'amplitude 25, le signal est appliqué à une pluralité de circuits à seuil. Chaque circuit à seuil est constitué par-un amplificateur différentiel qui est bloqué lorsque la différence entre ces entrées a un sens donné. Cet amplificateur est débloqué et fournit une impulsion de sortie lorsque l'amplitude de l'impulsion qui lui est appliquée est supérieure au seuil. On obtient ainsi une excitation de plusieurs sorties pour la plupart des trous. On peut rechercher deux types de données à partir du système. Si l'on désire connaître le nombre de trous dont la dimension est supérieure à une valeur donnée, les sorties des circuits à seuil 26 sont appliquées par des circuits de mise en forme 27 et des amplificateurs de commande 28 aux divers compteurs 16 (fig.3).Si l'on désire, au contraire, enregistrer le nombre des trous dans plusieurs domaines de valeurs, on utilise la disposition illustrée en fig. 4. Les circuits à seuil 26 (représentés au nombre de trois à titre d'exemple) attaquent chacun un monostable 27 commandé par le flanc arrière de l'impulsion. Les largeurs des créneaux fournis par ces monostables sont choisies de façon que le créneau soit d'autant plus long que le circuit à seuil correspondant correspond à une amplitude plus forte. Si on désigne par T l'amplitude et par T ir.la durée du créneau fourni par, le monostable, on aura 1 4 t3 si T1 T2 T3.La sortie de chacun des monostables 27, sauf celui à plus faible durée de créneau ?-3, est utilisée pour inhiber une porte 30intercalée entre le monostable correspondant à la durée immédiatement inférieure et l'amplificateur correspondant 28. Ainsi, on obtient une impulsion de sortie de durée suffisante pour actionner un compteur seulement sur l'amplificateur 28 qui correspond à la sortie du circuit à seuil le plus élevé dépassé par l'impulsion correspondante. Les compteurs enregistrent ainsi chacun le nombre des impulsions dans un domaine d'amplitude donné, ctest-à-dire le nombre de trous correspondant à un domaine de dimensions donné. -Le circuit auxiliaire 17 représenté à la partie basse de la figure 2 sert à protéger le tube ou les tubes photomultiplica teurs. Ce circuit auxiliaire comporte un filtre passe-bande 31 suivi d'un détecteur d'enveloppe 32, comme le circuit principal Un amplificateur continu 33 commande un circuit de régulation 34 interpose entre une source haute tension 35 et l'alimentation 36 des dynodes du photomultiplicateur ou des photomultiplicateurs 6. Entre cette alimentation 36 et les dynodes est interposé un filtre 37. Si la tension fournie par ltampîlficateur 33 augmente fortement, le circuit auxiliaire réduit la tension appliquée aux dynodes-et évite que les tubes photomultiplicateurs ne soient endommagés. Pour faciliter la construction de l'appareil, les constituants peuvent être regroupés en un ensemble de détectlon. constituant une seule structure placée autour du feuillard, et une armoire de mesure 10 située à une certaine distance de celui-ci. L'unité de détecdén comporte une enceinte 14 qui limite la portion du feuillard examinée par l'appareil, ceci afin d'éviter la saturation du système par un grand nombre de trous vus simultanément. La largeur de l'enceinte 14 est augmentée ou diminuée en fonction de la densité des trous dans le feuillard. Si cette densité est très grande, l'enceinte sera très étroite par rapport à la largeur et la longueur du feuillard de façon que l'appareil ne voit qu'un trou à la fois. L'armoire de mesure contiendra l'unité 9 de traitement du signal, l'alimentation Il de la source lumineuse 1 (y compris éventuellement les circuits nécessaires pour moduler cette source lumineuse à la fréquence choisie. L'armoire 10 pourra comporter également un circuit d'alimentation et de commande 13 de lampes de vérification 12 placées dans la boîte de détection. Ces lampes 12 permettent de fournir un faisceau lumineux au photomultiplicateur 6 et donc de vérifier le fonctionnement de l'ensemble du système 6, 8, 9 et 16. Les lampes 12 devront évidemment être modulées à la même fréquence que la lampe 1 et émettre une lumière dans le même spectre de fréquence. La vérification peut également être effectuée sans prévoir des lampes 12, simplement en utilisant des trous de dimension standard dans un feuillard d'étalonnage. L'invention ne se limite evidemment pas aurmodesparticuliers de réalisation qui ont eté représentés et décrits à titre d'exemples et il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend aux variantes restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Appareil pour détecter les défauts dans les feuillards de matériau opaque, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens photosensibles pour fournir un signal électrique lorsque de la lumière les atteint à travers un défaut dans ledit feuillard, des moyens pour traiter ces signaux électriques et des moyens pour les analyser, pour déterminer les caractéristiques de défauts et les compter. 2. Appareil pour détecter les trous dans les feuillards de matériau opaque, caractérisé en ce qu'il comprend une source de lumière d'un côté du feuillard,capable de faire passer des rayons lumineux au travers des trous du feuillard, des moyens photosensibles placés de l'autre côté de façon à détecter lesdits rayons lumineux et les transformer en signaux électriques, ces moyens photosensibles examinant une surface du feuillard suffisamment restreinte pour qu'il n'y ait pas plusieurs trous détectés à la fois, et des moyens pour traiter ces signaux électriques et donner des informations sur les trous du feuillard. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source de lumière produit de la lumière ultra-violette et en enoeque les moyens photosensibles sont recouverts par un filtre laissant passer seulement la lumière ultra-violette. 4. Appareil selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la lumière est modulée à une fréquence supérieure à celles rencontrées dans les circuits d'éclairage courants et en ce que les signaux electriques provenant des moyens photosensibles sont filtrés électriquement de façon à ce que seule une fréquence proche de celle de modulation de la lumière soit acceptée par les circuits de traitement du signal provenant des moyens photosensibles. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le signal alternatif provenant des moyens photosensibles est envoyé dans un détecteur d'enveloppe, puis dans un système de compteurs. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque compteur du système de compteurs indique les trous dont les dimensions sont supérieures à une dimension donnée. 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque compteur du système de compteurs indique les trous dont la dimension est comprise entre deux limites, les compteurs étant étagés de façon à ce que la limite supérieure d'un compteur soit égale à la limite inférieure du compteur suivant. 8. Appareil selon la revendication ly-2, 3,- 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en cé que la surface restreinte du feuillard inspectée par les moyens photosensibles est définie par des caches dont la position est ajustable. 9. Appareil selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que les moyens photosensibles son;tun ou plusieurs tubes photomultiplicateurs.