Brevet FR2220773A1 — publié le 19741004

L'invention concerne une machine permettant d'obtenir de maniere simple et précise les dimensions de matériaux se présentant sous forme de planches ai ion- gées, planches de bols par exemple, et permettant notamment de connaftre la largeur de ces planches avec une précision améliorée par rapport aux machines de ce type connues jusqu'alors. Les machines conformes à l'invention, qui utilisent un principe de mesure connu et employé par les machines de l'art antérieur, utilisent ce principe d'une manière nouvelle et originale qui permet d'éliminer et/ou de reduire très sensiblement un certain nombre d'erreurs de mesure, tout en restant simples à réaliser et à utiliser. Le principe de base, commun aux machines de l'invention et à celles de l'art anterieur est le suivant : les planches à mesurer sont posées sur un convoyeur qui les entrafne à vitesse constante devant un système de mesure à cellules photosensibles ; les planches sont bien entendu positionnées de manière que la dimension à mesurer, leur largeur par exemple, soit parallèle à la direction du déplacement. Le système de mesure comporte une source d'un rayonnement lumineux qui vient normalement frapper une cellule photosensible. Lorsqu'une planche defile devant le systeme de mesure, elle vient occulter le rayonnement lumineux. La largeur de la plan che est bien entendu proportionnelle à la duree d'occultation du rayonnement lumineux pour la cellule. Des circuits classiques permettent de transformer cette durée d'occultation en une dimension, largeur de la planche, généralement affichée sur un tableau de lecture. Les machines ainsi conçues, si elles sont simples à utiliser, présentent de nombreux inconvénients qui font que la mesure est peu précise. Les diverses causes d'erreur conduisant à cette imprécision tiennent, les unes à des imprécisions mécaniques de la machine, les autres à des imprécisions du système de mesure à cellules photosensibles et notamment à des imprécisions de détection de ces cellules. Parmi les causes d'erreurs dites "mécaniquesff, certaines proviennent d'imprécisions mécaniques du système convoyeur lui-même; elles seront réduites par l'utilisation d'un système convoyeur-de bonne qualité. D'autres proviennent d'un mauvais positionnement des planches sur la machine, faisant par exemple que la largeur à mesurer n'est pas exactement parallèle à la direction du déplacement, ou d'un mauvais entratnement des planches par le système convoyeur. Ces deux derniers types d'erreurs sont considérablement réduits par l'utilisation d'une machine conforme à l'invention. Enfin, parmi les erreurs provenant du système de mesure lui-même, il faut noter en particulier celles venant de l'hystérésis des cellules photosensibles qui fait que la position du bord de la planche par rapport à l'axe de la cellule de mesure n'est pas la même lors du début et lors de la fin de la détection, celles venant du temps de réponse relativement long des cellules, et celles venant du fait que leur champ de visée n'est pas infiniment fin; moins les transitions de la courbe de détection de la cellule seront abruptes, moins précise sera la détermination du seuil de détection, et moins précise sera la mesure. Il faut encore noter que d'assez importantes erreurs peuvent résulter des perturbations que cree l'éclairage ambiant et d'une instabilité des réglages, due notamment au fait que les caractéristiques du dispositif photo-sensible varient avec la température. Les machines selon l'invention sont perfectionnées, tant dans leur système convoyeur, que dans leur système de mesure, de manière à permettre une réduction de tout ou partie de ces erreurs grace a une correction automatique de mesure qui fait plus particulièrement l'objet de l'invention. Une machine selon l'invention, pour mesurer des dimensions de matériaux en planche, et notamment leur largeur, est réalisée de manière-à réduire le plus possible les erreurs variables dans le temps, erreurs aleatoires ou variant avec la dimension à mesurer, de manière que la principale source d'erreur soit une erreur suffisamment stable dans le temps pour être considéree comme etant constante pendant la durée des mesures, et à corriger le résultat de la mesure d'une grandeur constante préalablement définie par un étalonnage de la machine. Une autre caractéristique de l'invention consiste à utiliser un système de mesure particulier à deux cellules photosensibles, permettant que la correction soit realisable de façon particulièrement simple, cette correction étant toujours faite par addition d'une grandeur à la grandeur mesuree, et ce, quel que soit le signe de l'erreur corrigée. D'autres caractéristiques et résultats de l'invention apparaitront dans la description qui va suivre et à l'examen des figures annexees qui representent - la figure 1, un schéma de principe, très simplifié, d'une machine conforme à l'invention, vue de dessus, - la figure 2, des courbes d'erreurs permettant de comprendre le fonctionne ment des machines de l'invention, - la figure 3, un schema synoptique simplifié des circuits du système de me sure, et notamment des circuits de correction. Comme il a dejà été brièvement mentionne, les machines selon l'invention sont conçues et réalisées de manière que l'erreur sur la mesure d'une dimension des planches, leur largeur par exemple, soit la plus constante possible dans un laps de temps relativement long, et notamment au cours d'une série de mesure. Pour obtenir un tel résultat, et par consequent pour pouvoir utiliser de la manière la plus avantageuse possible le système de correction de mesure qui sera décrit plus loin, plusieurs moyens sont avantageusement utilisés. Bien entendu, ces moyens peuvent ne pas tous être reunis; toutefois, il concourent chacun a ameliorer le resultat et c'est dans une machine les réunissant tous que la pre- cision obtenue sera la meilleure. Parmi ces moyens, certains agissent sur le système de mesure à cellules photosensibles, d'autres sur le système d'entrainement. Pour améliorer la précision de détection du système à cellules, on utilise bien entendu des cellules relativement précises et ayant un champ de visee étroit, de l'ordre de 1/4 mm par exemple. De plus, le rayonnement lumineux utilise n'est pas un rayonnement continu, mais une lumière pulsée, ce qui permet de réduire l'effet de 1 'hystérésis des cellules. On utilise une source lumineuse' a fréquence elevée, 4 KHZ par exem- ple. A chaque impulsion de lumière la cellule s'allume, puis s'éteint, ce qui permet de réduire l'hystérésis au maximum à la valeur du déplacement correspondant à une période de la pulsation de la lumière. En même temps, par ce procédé, on elimine totalement l'influence de la lumière ambiante. Quant au système d'entratnement des planches, divers moyens peuvent etre utilises pour diminuer les erreurs variables qu'il peut produire, Le schéma de la figure 1 représente un de ces moyens. Généralement, dans les machines de l'art antérieur, le système d'entrainement etait constitué de courroies sans fin, actionnées par un moteur et servant a la fois de moyens d'avancement et de moyens de support de planches. Il en resultait plusieurs inconvénients se traduisant par des erreurs de mesure variables dans le temps. D'une part, le poids des planches ou bien faisait fléchir anormalement les courroies si celles-ci étaient flottantes, ou bien donnait naissance à des forces de frottement considérables si ces courroies glissaient sur des chemins de guidage. D'autre part, le positionnement des planches n'était pas précis; la dimension à mesurer n'était pas nécessairement parallèle à la direction de déplacement. Pour réduire ces inconvénients, un moyen utilisé'par les machines de l'invention consiste a dissocier les moyens d'entratnement et les moyens dé support. Les moyens d'entraînement consistent essentiellement en deux chaines sans fin, symboliquement représentées en 1 et 2 sur la figure 1, formant deux longues boucles horizontales. Chacune de ces boucles 1 et 2 est supportée par aeux roues dentées, respectivement 3, 4 et 5, 6 fixées sur des arbres horizontaux, respectivement 7 et 8. Un de ces deux arbres, 7 ici, est entraîné par un moteur M à vitesse constante, par l'intermédiaire d'un réducteur 9 par exemple. Ces deux chaînes 1 et 2 sont complétées par des traverses telles que 10, 11, 12 et 13 fixées sur la partie supérieure desdites chaines 1 et 2 perpendi-culairement à celles-ci. Quant aux moyens de support, ils consistent en rails fixes tels que 14, 15, 16 et 17 fixés sur le bâti, non représenté, de la machine, parallèlement aux chaînes 1 et 2. Les planches à mesurer, 18 par exemple, sont posées en travers de ces rails. Lorsque le moteur est mis en marche, les traverses 10 à 13 sont entraînées par les chaînes 1 et 2 dans un déplacement D et entrainent en'même temps la planche 18. il est à noter que la planche 18 est maintenue perpendiculaire à D par la traverse 18 et que sa largeur, à mesurer, reste bien parallèle à D. Le système de mesure représenté ici est classique en lui-même. Il comporte par exemple une cellule photosensible 19 située au dessus de l'ensemble machine-planches et éclairée par une source, non représentée, située sous le plan des planches. Les circuits de mesure et d'affichage, recevant l'information de debut et de fin de détection de la cellule 19,sont schématisés par le bloc 20. La duree de detection, correspondant à la largeur de la planche, est par exemple mesurée, de façon classique en soi, à l'aide d'un générateur d'impulsions 21, commande par le moteur M et. délivrant au bloc 20 des impulsions caractéristiques du déplacement. Dans un exemple, la durée séparant deux telles impulsions caractérise un déplacement de la planche de 1/10 mm. La figure 2 represente l'allure des courbes d'erreur obtenues avec une machine ainsi conçue et réalisée de manière que l'erreur sur la mesure de la largeur Z des planches soit la plus constante possible dans un laps de temps suffisamment long. En abscisse est portée l'erreur e, en ordonnée la largeur : de la planche. Comme l'indique la courbe (a), l'erreur e se décompose en une erreur systématique constante ec, qui est cette erreur que l'on considère comme constante, et en une erreur variable ev proportionnelle à la largeur I de la planche. Si l'on mesure des planches dont la largeur se trouve dans la plage I définie par et et Z2 (de quelques dizaines à quelques centaines de millimètres par exemple), on voit que l'erreur de mesure varie dans la plage Ae entre une erreur minimale e min. et une erreur maximale e max. On voit aisément que si l'on peut recentrer cette plage d'erreur he autour de de la droite d'erreur nulle (axe des abscisses), la precision de la mesure sera nettement ameliorée; elle sera égale à C'est une telle correction qui permet de réaliser le système de mesure de l'invention. Il suffit pour cela, après avoir procéde à un étalonnage de la machine conduisant à l'obtention de la courbe d'erreur e de la figure 2(a), d'ajouter aux mesures obtenues par le système de mesure, la valeur eo, qui est l'erreur pour une longueur ZO se trouvant au milieu de la plage I. La courbe d'erreur devient ainsi la courbe 2(b) ou reste seule une imprécision de s 2 Dans une machine ou, conformément à l'invention he a été le plus possible réduit ( Ae Un point est encore à noter à propos de cette correction d'erreur. La correction a faire peut être positive ou négative, suivant les différentes causes qui ont provoqués, en particulier, l'erreur systématique. Si cette correction etait négative, il faudrait retrancher une certaine quantité à la valeur mesurée, ce qui, techniquement est tres délicat. Pour éviter cela, le système de mesure de la machine selon l'invention comporte la particularite suivante. Il comporte non pas une, mais deux cellule5 photosensibles, alignées sur l'axe A (voir figure 1) parallèle à D, et separées d'une distance d, de l'ordre de quelques millimètres. Le système de mesure est tel qu'il ne considère une planche comme détectée que lorsqu'elle l'est par les deux cellules à la fois. Ainsi, une distance à peu près égale à la distance d séparant les deux cellules C1 et C2 est systématiquement retranchée de la mesure. Cette distance d est choisie de manière à être toujours supérieure à la valeur maximale d'une éventuelle correction négative; cette valeur est déterminee expérimentalement. Ainsi, la correction à faire pour que la courbe d'erreur e de la machine soit centrée sur la droite d'erreur nulle, se fait toujours par addition d'une quantité C à la largeur mésurée. Pour connaître cette quantité C, on relève la courbe d'erreur avoir figure 2(a) > de la machine et on corrige par la quantité C qui permet de centrer cette courbe sur la droite d'erreur nulle (ffgure 2(b) > . La figure 3 décrit schématiquement un circuit permettant de réaliser une telle correction et d'obtenir- automatiquement, à la sortie d'un compteur principal CP, l'information de largeur ainsi corrigee. Le détail des circuits logiques constituant les différents blocs du schéma synoptique de cette figure est suffisamment classique pour ne pas être donne ici. Le compteur principal CP compte les impulsions délivrées par le générateur 21 (équivalent à celui de la figure 1) lorsque les deux cellules C1 et C2 voient la planche à mesurer; il continue de compter ces impulsions pendant une durée correspondant à la quantité C à ajouter. Pour cela, la grandeur C est affichée, par tout moyen classique sur un circuit 30, à registres par exemple. Les informations de detection des deux cellules C1 et C2 sont appliquées aux entrées d'une porte électronique ET 31, dont la sortie commande la remise à zéro d'un compteur auxiliaire CA 32, lorsque les deux cellules voient simultanement la planche. Le contenu du compteur auxiliaire est constamment compare au contenu C du circuit 30 dans un circuit de comparaison 33. Le circuit 33 ne délivre un signal sur sa sortie 34 que lorsqu'il y a égalité des deux contenus. Tant qu'il n'y a pas égalite, les deux portes électroniques à cofncidence 35 et 36 laissent passer les impulsions venant du générateur 21 et appliquées à leurs premières entrées 37 et 38, leurs deuxièmes entres 39 et 40 étant par exemple des entrées complémentées. Ainsi, tant que les deux cellules C1 et C2 voient la planche, le compteur CP compte des impulsions tandis que le compteur CA, constamment remis à zéro, ne compte rien. Dès qu'une des deux cellules C2 ou C2 ne voit plus la planche, la porte ET 31 ne délivre plus de signal de remise à zéro et le compteur CA compte alors lui aussi les impulsions venant de 21. Lorsque le contenu du compteur CA est égal au contenu C du compteur 30, et que par consequent la quantité C est ajoutée au contenu du compteur principal CP, la sortie 34 du comparateur 33 délivre un signal qui inhibe les portes 35 et 36 et les impulsions ne sont plus comptées, ni dans CP, ni dans CA. La grandeur affichée par le compteur principal CP est la largeur de la planche corrigée. Le depart du comptage pour la première mesure, qui ne doit se faire que lorsque les deux cellules voient simultanement la planche,est convenablement assure gracie à un circuit auxiliaire qui affiche la quantité C sur le compteur CA. Lorsqu'une mesure a ainsi eté effectuée, le système est prêt pour une nouvelle mesure, sans intervention du circuit auxiliaire, puisque le contenu de CA est égal à C, de par la mesure précédente. On peut noter que les machines qui viennent d'être décrites peuvent bien entendu être complétées par des dispositifs permettant simultanément de mesurer leur longueur; elles peuvent alors servir à trier des planches en fonction et de leur largeur, et de leur longueur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représent & s, elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on s'ecarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. - Machine à mesurer des dimensions de matériaux en planches, et notamment leur largeur, dans laquelle lesdites planches défilent à vitesse constante devant un système de mesure à cellules photosensibles et où la durée de détection d'une planche par les cellules,mesurée par un dispositif électro- nique de comptage d'impulsions, est caractéristique de ladite largeur, caractérisée en ce que le système de mesure comporte un dispositif de correction d'erreur, ajoutant systèmatiquement à la grandeur mesurée par ledit dispositif de comptage d'impulsions et correspondant à ladite durée de détection, une grandeur reglable, constante pendant la durée des mesures, préalablement définie par un étalonnage de la machine et correspondant à une erreur de mesure constante pendant ladite durée des mesures. 2. - Machine à mesurer selon la revendication 1, caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour que, pendant ladite durée des mesures, les erreurs de mesure soient pratiquement constantes. 3. - Machine à mesurer selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un desdits moyens consiste à éclairer les cellules photosensibles par une lumiere pulsée à une fréquence relativement élevée. 4. - Machine à mesurer selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un desdits moyens consiste à séparer les moyens assurant le support des planches sur la machine et les moyens assurant leur déplacement, ces derniers comportant des éléments moteurs mobiles souples sans fin (1, 2) passant sur deux arbres rotatifs parallèles (7, 8) et des traverses (10 à 13) fixées audits éléments moteurs (1, 2), tandis que les moyens assurant le support des planches sont constitués par des rails fixes (14 à 17) disposés sensiblement dans le plan horizontal des brins supérieurs desdits éléments moteurs (1, 2), parallelement à ceux-ci. 5. - Machine à mesurer selon la revendication 2, caractérisée en ce que le système de mesure à cellules photosensibles comporte deux cellules (CI ,C2) disposées à une distance d l'une de l'autre sur un axe parallèle à la direction de déplacement (D) des planches, et en ce que ledit dispositif de comptage d'impulsions ne compte les impulsions que lorsque les dedx dites cellules détectent la planche, l'entrée de ce dispositif de comptage étant inhibée lorsqu' une seule des deux dites cellules détecte la planche, la distancedétant choisie de manière que ladite grandeur constante, définie parétalonnage et systématiquement ajoutée à la mesure, soit toujours positive.