Brevet FR2191094A1 — publié le 19740201

La présente invention concerne un barrage photo-électrique destiné à mesurer la position ou dimensions d'objets et dans lequel le rayonnement frappant un premier récepteur photo-électrique est modifié par l'ombre produite par les objets. I1 est déjà connu un procédé pour mesurer l'épaisseur et la largeur d'objets dans lequel les objets à examiner sont placés dans la trajectoire des rayons d'un barrage photo-électrique. De ce fait, l'éclairement du récepteur photo-électrique du barrage lumineux diminue. A partir des différences entre les signaux de sortie du récepteur photo-électrique en cas d'éclairement total et en cas d'un obscurcissement plus ou moins prononcé par des objets, on peut déterminer 11 épaisseur et/ou la largeur de ces derniers, puisque les signaux de sortie sont proportionnels à ces dimensions (brevet de l'Allemagne Fédérale nO 871 647). La présente invention a pour objet de perfectionner le barrage photo-électrique cité de façon que la lumière environnant le barrage photo-électrique ou des variations de la luminosité de la lampe se produisant en cours de service par suite d'un obscurcissement subséquent ou d'un salissement de la surface de la lampe ne produisent pas d'effet sur le signal de sortie. Ce résultat est obtenu suivant la présente invention par le fait qu'un deuxième récepteur photo-électrique est frappé par le rayonnement émis par la source lumineuse, lequel rayonnement ne peut pas être influencé par des objets à mesurer, et que les sorties des deux récepteurs photo-électriques sont connectées i un circuit à partir duquel on peut obtenir un signal de sortie, proportionnel à la position ou aux dimensions des objets, qui est fonction du quotient des signaux obtenus à partir du premier et du deuxième récepteur photo-électrique. Le dispositif permet de mesurer les objets de matière précise. entant donné que les influences de l'environnement sont, dans une large mesure, éliminées, le dispositif peut être utilisé dans différents lieux. Ainsi, il n'est pas nécessaire de respecter certaines conditions en ce qui concerne une luminosité déterminée de l'environnement ou l'absence de poussière dans ce dernier. Le dispositif évite, en outre, les difficultés qui se produisent dans le cas des procédés connus par suite de varia tion de la tension d'alimentation. Suivant une forme de réalisation préférée, il est prévu que le premier récepteur photo-électrique soit connecté à une entrée d'un amplificateur différentiel présentant un trè haut degré d'amplification, que le signal de sortie de l'amplificateur différentiel, proportionnel à la position ou aux dimensions des objets, soit amené à un circuit multiplicateur dont la deuxième entrée est raccordée au deuxième récepteur photo-électrique, et que la sortie du circuit multiplicateur soit reliée à la deuxième entrée de l'amplificateur différentiel. Dans ce dispositif, une division est effectuée au moyen d'un amplificateur différentiel et d'un circuit multiplicateur. La forme de réalisation se distingue par sa faible dépense sur le plan technique en ce qui concerne les circuits. Suivant une forme de réalisation avantageuse, le deuxième récepteur photo-électrique est connecté à un amplificateur différentiel présentant un très haut degré d'amplification et dont le signal de sortie est, d'une part, relié à la deuxième entrée par une boucle de réaction passant par un troisième récepteur photo-électrique et peut, d'autre part, être amené à un amplificateur différentiel à très haut degré d'amplification sur la deuxième entrée duquel peut être appliquée une tension de référence et dont la sortie est connectée à des éléments émetteurs de lumière qui sont prévus pour l'éclairement du troisième et d'un quatrième récepteur photo-électrique, lequel est placé dans la-boucle de réaction d'un amplificateur différentiel additionnel à très haut degré d'amplification dont la première entrée est connectée au premier récepteur photoélectrique et à la sortie duquel on peut obtenir le signal proportionnel à la position et aux dimensions des objets. Bien que dans cette forme de réalisation il ne soit utilisé que des amplificateurs différentiels, des récepteurs photo-électriques et un élément émetteur de lumière, elle permet de réaliser une division de la grandeur d'entrée. Un avantage particulier réside dans la construction simple de la forme de réalisation qui repose sur une combinaison rationnelle d'éléments de commutation simples. Suivant une autre forme de réalisation préférée, il est relié au deuxième récepteur photo-électrique un circuit de va leur de seuil dont le seuil de réponse et/ou le seuil de mise au repos est réglable. Dans cette forme de réalisation, un salissement de la lampe ou du dispositif optique et la présence de poussière et de fumées, qui ont pour effet de réduire sensiblement la luminosité au niveau des récepteurs photo-électriques, peuvent être signalés si la luminosité diminue dans des proportions telles qu'une mesure correcte ne soit plus possible. A la suite d'une telle signalisation, le barrage photo-électrique peut être nettoyé et ensuite être remis en service. Si la luminosité ne se trouve réduite que pendant de courtes durées, le barrage photo-électrique peut être mis hors service jusqu'à ce que la perturbation ait disparu. Dans un mode d'application préféré, on prévoit des barrages photo-électriques à chacun des deux bords mutuellement opposés d'une bande de matière en voie de défilement, les bords étant situés dans les trajectoires des rayons des barrages photo-électriques dont les sorties sont connectées i un circuit différentiel, les signaux de sortie duquel peuvent être amenésàn organe régulateur en vue du déplacement transversal de la bande de matière. Cet agencement sert au centrage de bandes de matière en voie de défilement. Meme lorsque la largeur de la bande de matière en voie de défilement varie, un réglage précis de la position peut avoir lieu. Des exemples de réalisation de la présente invention sont expliqués ci-dessous à l'aide des dessins annexes. La fig. 1 représente schématiquement un barrage photo-électrique avec une schéma-bloc du couplage correspondant. La fig. 2 représente un couplage connecté aux récepteurs photo-électriques. La fig. 3 représente un autre couplage relié aux récepteurs photo-électriques. La fig. 4 montre un dispositif pour le centrage d'une bande de matière en voie de défilement. Le rayonnement émis par une source lumineuse allongée, par exemple un tube luminescent 1, est amené par l'intermédiaire d'une lentille cylindrique 2 à un premier récepteur photoélectrique, par exemple une cellule photo-électrique 3. Dans l'espace situé entre le tube luminescent 1 et la lentille cylindrique 2, on place des objets dont il s'agit de mesurer la position des bords. Un objet 4, constitué par une étendue plane de matière, occulte en partie le rayonnement émis par le tube luminescent 1. Le signal de sortie de la cellule photo-électrique 3 dépend de la quantité de lumière reçue qui est déterminée par l'ombre produite par l'objet 4. Du rayonnement émis par le tube luminescent est, en outre, amené, par l'intermédiaire d'un dispositif optique 5, à un deuxième récepteur photo-électrique, à savoir une cellule photo-électrique 6. Le dispositif optique 5 choisit de la lumière d'une zone du tube luminescent 1 qui n'est pas masquée par l'objet à mesurer 4. Les sorties des cellules photo-électriques 3, 6 sont connectées à un circuit 7 au moyen duquel le signal délivré par la cellule photo-dlectrique 3 est divisé par le signal délivré par la cellule photo-électrique 6. Le signal ainsi obtenu, proportionnel au quotient des deux signaux, peut ensuite être amplifié. A la sortie 8 du circuit 7, on obtient un signal A qui est indépendant de la diminution de la luminosité de la lampe, d'un salissement de la surface de la lampe ou de la présence de fumées et de poussière dans l'environnement.Lorsqu'on désigne par U3 la tension de sortie de la cellule photo-électrique 3, par U6 la tension de sortie de la cellule photo-électrique 6 et par v un facteur d'amplification, on obtient pour A l'équation suivante Tant le signal U3 que le signal U6 contiennent un facteur qui se rapporte à des influences de lumière ambiante et de luminosité de la lampe qui s'exercent d'une même façon. L'équation (1) montre que ce facteur ne produit aucun effet sur le signal de sortie. Par conséquent, le signal A est proportionnel à la position de l'objet 4. Un autre couplage permettant de diviser les signaux de sortie de deux récepteurs photo-électriques l'un par l'autre est représenté à la fig. 2. Les organes correspondant à ceux des fig. 1 et 2 sont désignés par les mimes chiffres. La cellule photo-électrique 3 est connectée à une entrée d'un amplificateur différentiel 9 qui présente un très haut dégré d'amplification. La sortie 10 de l'amplificateur différentiel au niveau de laquelle on obtient un signal A proportionnel à la position d'objets à mesurer est connectée à une entrée d'un circuit multiplicateur 11 dont le deuxième entrée est connectée à la cellule photo-électrique 6. La sortie du circuit multiplicateur 11 est reliée à la deuxième entrée de l'amplificateur différentiel 9. La cellule photo-électrique 6 alimente, en outre, un circuit de valeur de seuil 12 dont le seuil de réponse et/ou le seuil de mise au repos est réglable. Le circuit multiplicateur 11 délivre un signal Z qui est amené à l'entrée d'inversion de l'amplificateur différentiel 11.Le signal de sortie de ce dernier s'établit selon la relation suivante UA ( (U3 - z). v (2). A partir de ce signal, on obtient la tension Z par multiplication avec le signal U6. A cet égard, il s'établit la relation suivante = UA U6 (3). En substituant l'équation (3) dans l'équation (2), il vient : UÂ - (U3 - U6 . UA) V (4). Après division du côté gauche de l'équation par V, c'està-dire par le très grand facteur d'amplification de l'amplificateur différentiel 11, le très petit facteur UA peut être V négligé. Ainsi, l'équation (4) peut être convertie en En conséquence, le signal de sortie UA est délivré, avec une précision suffisante, en tant que quotient des signaux délivrés par les cellules photo-électriques 3 et 6. Dès que le tension appliquée sur la cellule photo-électrique 6 devient inférieure à une valeur limite, le circuit de valeur de seuil 12 délivre un signal d'erreur. Le seuil de réponse ou de mise au repos du circuit 12 est réglé en fonction d'une valeur limite de la luminosité issue du tube luminescent 1. Au-dessous de cette valeur limite, une mesure correcte à l'intérieur des tolérances prescrites n'est plus possible. A la suite du signal d'erreur, le barrage photo-électrique peut eAtre nettoyé, puis être remis en service. Etant donné que le signal d'erreur se produit également en cas d'une diminution de courte durée de la luminosité, il peut être utilisé pour interrompre la mesure qui peut être poursuivie après suppression du signal. Un autre circuit pour diviser les signaux de sortie de deux récepteurs photo-électriques est représenté à la fig. 3. Les organes correspondant à ceux des fig. 1 à 3 sont désignés par les mêmes chiffres. La cellule photo-électrique 3 est connectée à une entrée d'un amplificateur différentiel 13 à la sortie 14 duquel on obtient un signal proportionnel à la position de l'objet à mesurer 4. La sortie 14 est connectée, par l'intermédiaire d'un troisième récepteur photo-électrique 15, à la deuxième entrée de l'amplificateur différentiel 13. La cellule photo-électrique 6 est connectée à une entrée d'un amplificateur différentiel 16 dont la sortie est reliée, d'une part, 9 une entrée d'un deuxième amplificateur différentiel 17 et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un quatrième récepteur photo-électrique 18, à la deuxième entrée. La deuxième entrée de l'amplificateur différentiel 17 reçoit une tension de référence. La sortie de l'amplificateur différentiel 17 alimente des diodes émettrices de lumière 19 et 20. Les diodes émettrices de lumière 19 et 20 servent à éclairer les deux récepteurs photo-électriques 15 et 18. En tant que récepteurs 15 et 18, on utilise des photorésistances. Les amplificateurs de différence 13, 16 et 17 présentent de très hauts degrés d'amplification. En cas d'accroissement ou de diminution du signal U6 la luminosité des diodes 19 et 20 se trouve modifiée par l'intermédiaire de l'amplificateur différentiel 17 de façon que, par suite d'une variation correspondante de la photorésistance 18, la tension à la sortie de l'amplificateur 16 reste à peu près constante. Le couplage constitué par les organes 16 à 20 règle la tension de sortie de l'amplificateur 16. Si la tension de sortie de l'amplificateur 16 est désignée par U16 et la tension, en voie de diminution, appliquée à la photorésistance 18 est désignée par U18, il s'établit la relation suivante : Etant donné que la tension U16 est à peu près constante, il s'ensuit que la tension U18 est proportionnelle à la tension U6. La tension U15 à la photorésistance 15 se modifie de la même façon que la tension U18. De ce fait, la tension U13 à la sortie 14 de l'amplificateur différentiel 13 est proportionnelle au quotient des tensions U3 et U6. La fig. 4 représente une bande de matière 21 dont il s'agit de régler la position. La bande 21 doit être transportée symétriquement par rapport à une ligne médiane. La bande 21 est placée entre un tube luminescent 22 et deux barrages photoélectriques 23 et 24 qui sont réalisés suivant l'un des couplages représentés aux fig. 1 à 3. Les barrages photo-électriques 23 et 24 sont chacun partiellement obscurcis par des bords de la bande 21. Les sorties des barrages photo-électriques 23 et 24 sont reliées à un circuit différentiel 25 auquel est connecté un organe régulateur 26 qui opère un déplacement d'un cylindre 27 transportant la bande 21. Tant que la bande 21 est disposée symétriquement par rapport à la ligne médiane désirée, les signaux de sortie des barrages photo-électriques 23 et 24 correspondent l'un à l'autre. Par conséquent, le circuit 25 ne délivre pas de signal de commande et le cylindre 27 reste dans sa position. En cas de déviation de la bande 21 par rapport à la ligne de symétrie, il se produit entre les signaux de sortie des barrages photo-électriques 23 et 24 une différence de tension qui, suivant la polarité positive ou négative, conduit à un actionnement de l'organe régulateur 26 qui déplace alors la bande 21, par l'intermédiaire du cylindre 27, vers la droite ou vers la gauche jusqu'à ce que les signaux de sortie des barrages photo-électriques 23 et 24 correspondent à nouveau l'un à l'autre. Le circuit représenté à la fig. 4 permet un centrage de la bande 21 même si cette dernière présente des variations de largeur symétriques. REVENDICATIONS 1 - Barrage photo-électrique destiné à mesurer la position ou les dimensions d'objets et dans lequel le rayonnement frappant un premier récepteur photo-électrique est modifié par l'ombre produite par les objets, caractérisé en ce qu'un deuxième récepteur photo-électrique 6 est frappé par le rayonnement émis par la source lumineuse 1, lequel rayonnement ne peut pas être influencé par des objets à mesurer 4, et en ce que les sorties des deux récepteurs photo-électriques 3 et 6 sont connectées à un circuit 7 à partir duquel on peut obtenir un signal de sortie, proportionnel à la position ou aux dimensions des objets, qui est fonction des signaux obtenus à partir du premier et du deuxième récepteur photo-électrique 3,6. 2 - Barrage photo-électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ee que le premier récepteur photo-électrique 3 est connecté è une entré d'un amplificateur différentiel 9 présentant un très haut degré d'amplification, en ce que le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 9, proportionnel à la position ou aux dimensions des objets 4, est amené à un circuit multiplicateur 11 dont la deuxième entrée est connectée au deuxième récepteur photo-électrique 6, et en ce que la sortie du circuit multiplicateur est connectée à la deuxième entrée de l'amplificateur différentiel 9. 3 - Barrage photo-électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième récepteur photo-électrique 6 est connecté à un amplificateur différentiel 16 à très haut degré d'amplification dont le signal de sortie est, d'une part, ramené par une boucle de réaction, passant par un troisième récepteur photo-électrique 18, à la deuxième entrée et peut, d'autre part, être amené à un amplificateur différentiel 17 à très haut degré d'amplification sur la deuxième entrée duquel peut être appliquée une tension de référence et dont la sortie est connectée à des éléments émetteurs de lumière 19 et 20 qui sont prévus pour l'éclairement du troisième et d'un quatrième récep- teur photo-électrique 15, lequel est disposé dans la boucle de réaction d'un amplificateur différentiel additionnel 13 à très haut degré d'amplification dont la première entrée est connectée au premier récepteur photo-électrique 3 et au niveau de la sortie 14 auquel on obtient le signal proportionnel à la position ou aux dimensions des objets 4. 4 - Barrage photo-électrique suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est connecté au deuxième récepteur photo-électrique 6 un circuit de valeur de seuil 12 dont le seuil de réponse et/ou le seuil de mise au repos est réglable. 5 - Barrage photo-électrique suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est utilisé à chacun des deux bords mutuellement opposés d'une bande de matière en voie de défilement 21, les bords étant placés dans les trajee- toires des rayons des barrages photo-électriques 23 et 24 dont les sorties sont connectées à un circuit différentiel 25, les signaux de sortie duquel peuvent être amenés à un organe régulateur 26, 27 pour le déplacement transversal de la bande de matière 21.