Brevet FR2417768A1 — publié le 19790914

La présente invention concerne une installation destinée à l'inspection de récipients en vue d'une vérification, et plus particuliérement une installation qui permet une discrimination rapide et sûre entre des objets tels que des recipients suivant leur qualité, bonne ou défectueuse. Traditionnellement, le jugement porté sur la pression intérieure de récipients scellés et sur la qualité du contenu, tels que des produits alimentaires en boîte, dépend largement d'une inspection par perçage de la boite, c'est-à-dire de la capacité auditive et de la sensibilité personnelle du vérificateur. Dans les années récentes, ont été proposées des méthcdes pour l'inspection des boites de conserve au moyen d'énergie électrique et d'un signal envoye sur la boîte pour provoquer une vibration de celle-ci. On mesure alors la distribution d'énergie de diverses fréquences du signal électrique causé par la vibration de la boite pour détecter la qualité, bonne ou mauvaise, du contenu. Cependant, avec de telles méthodes, des differen- ces très délicates, telles que -l'épaisseur de paroi de la boite, ou le degre de serrage étanche de capuchons rotatifs de bouteilles, influencent la distribution d'énergie des diverses fréquences. En outre, si l'on applique aux récipients, tels que des boîtes de conserve, des impacts d'énergie électrique relativement importants, on engendre un bruit de fond nuisible, autre que la fréquence de resonance inhérente à la boîte. Ceci rend difficile l'extraction des signaux électriques corrects relatifs à la pression interic-ure uu rccipient tel que ooite de conserve. Eji consequence, avec les méthodes traditionnelles mentionnées ci-dessus, il est pratiquement impossible d'effectuer une inspection précise et exempte d'erreurs. Normalement, pour supprimer un bruit de fond parasite et pour extraire l'énergie particulière de diverses fréquences, des processus électriques compliqués sont nécessaires qui exigent un temps important. La technologie connue ment.onnee plus haut ne peut donc pas être adaptée a la discrimination à l'état de qualité bonne ou mauvaise de produits en boites qui défilent a grande vitesse sur un convoyeur. La presente invention a pour but de réaliser une installation pour l'inspection de récipients pour vérifier la qualite de produits, tels que produits de conserve en boîtes, rapidement et avec une grande sécurité de résultats. L'installation conforme à l'invention est de construction simple, permet une inspection rapide, et la-separation entre récipients bons et mauvais. L'installation de l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit transmetteur d'ondes à ultrasons appliquées à un objet à inspecter, un circuit pour recevoir une onde à ultrasons modulée par cet objet avec sa vibration propre, et un circuit pour comparer cette onde à ultrasons avec un signal de référence en vue de la discrimination de la qualité, bonne ou mauvaise, de cet objet. La description ci-après se rapporte à des exemples non limitatifs de réalisation de l'invention avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la fig. 1 est une représentation schématique d'un exemple d'installation d'inspection de récipients conforme à l'invention, - les figures 2A, 2B et 2C sont des diagrammes de forme d'onde, pour expliquer le fonctionnement de l'installation représentée dans la fig. 1, - la figure 3 est un schema des connexions d'un exemple du détecteur utilise dans l'installation de la fig. 1 > - la figure 4 est un schéma des connexions d'un exemple de circuit de jugement utilisé dans la fig 1, - les fig. 5A et 5B sont des diagrammes de forme d'onde utilisés pour expliquer l'invention, - la fig. 6 est une vue en perspective schemati que d'un autre exemple d'installation conforme à l'invention, - la fig. 7 est un schéma des connexions montrant le circuit de commande utilisé dans la fig. 6. Dans la figure 1, qui représente schématiquement un exemple de l'installation d'inspection conforme à l'invention, sont représentés un transducteur 1, ou transmetteur d'ultrasons, et une unité de reception constituee, par exemple, en céramique ou cristal d'oxyde de titane et baryum, ou en ferrite ou autre. Un générateur d'impulsions 2 produit, par exemple, un signal électrique pulsé avec fréquence d'environ 50 à 200 MHz, qui est envoyé au transducteur 1, par l'intermédiaire, par exemple, d'un transformateur T1 et d'un circuit associé 3. Le transducteur 1 transmet une pulsation d'onde à ultrasons P1 analogue à un faisceau, telle que représentée dans la fig. 2A, qui possède une periode constante tres courte, par exemple de 1 à 3 millisecondes. Ce faisceau d'onde P1 est envoye sur un récipient 4, tel qu'une boite, une bouteille, ou récipient analogue qui doit etre inspecté, et qui est rempli de produit et scellé. Dans ces conditions, la paroi extérieure du recipient 4 est excitée par le faisceau d'onde à ultrasons P1, et elle vibre délicatement à sa fréquence propre, en relation avec la pression interieure du récipient. En conséquence, ce récipient module le faisceau d'onde P1 provenant du transducteur 1, par sa vibration propre.En d'autres termes, le recipient 4 émet des faisceaux d'ondes à ultrasons P2 ou P3, tels que représentés aux figures 28 et 2C. En général, lorsque le récipient scellé 4, tel qu'une boite remplie de conserves ou une bouteille, a maintenu un vide intérieur élevé (qui correspond à un contenu de bonne qualité), a fréquence de résonance du recipient 4 est élevee (Q elevé), tandis que, lorsque le vide dans le récipient est faible (ce qui correspond à un contenu de mauvaise qualité), la frequence de résonnance Q du récipient est faible. En d'autres termes, l'onde à ultrasons qui a éte modulée par le récipient 4 qui conserve un bon vide et une fréquence élevée est représentée en P2 dans la fig. 2B. Cette onJe d ultrasons P2 possède une energie de vibration elevee, et elle se prolonge pendant plusieurs millisecondes (5 à 6 millisecondes). Au contraire, l'onde à ultrasons qui a éte modulée par un récipient 4 ayant un vide defaillant et une mauvaise qualité, est représentée par P3 dans la fig. 2C. Cette onde P3 possède une énergie de vibration inférieure à celle de l'onde P2 représentée dans la fig. 28 et elle a une duree d'oscillation plus courte, par exemple égale à 2 à 3 millisecondes. En consequence, en mesurant la quantité d'energie de l'onde à ultrasons modulée par le récipient 4, on peut porter un jugement sur la qualité, bonne ou mauvaise, du recipient. Dans l'exemple représenté dans la fig. 1, l'onde à ultrasons qui a été modulée par le récipient 4 est reçue par le transducteur 1 qui convertit l'onde reçue en un signal électrique correspondant. Ce signal est envoyé, à travers le circuit en pont 3, à un transformateur T2, un amplificateur 5 et un circuit de detection ou organe détecteur 6 qui détecte l'énergie de l'onde à ultrasons modulée, ou du signal électrique correspondant.Dans une étape suivante, la sortie du circuit de détection 6 est envoyee a un circuit de jugement de qualité bonne ou mauvaise 7, dont la sortie est comparee à une valeur de référence prédéterminée, qui représente la valeur d'énergie d'un produit de bonne qualité du récipient. On réalise ainsi une discrimination entre récipients de bonne et de mauvaise qualité. La sortie du circuit de jugement 7 est appliquée à un dispositif d'affichage ou d'alarme D indiquant la qualité, bonne ou mauvaise, de chaque récipient inspecte. Un exemple pratique du détecteur 6 utilise dans l'exemple d'installation de l'invention représentée dans la fig. 1, est illustré dans la fig. 3 des dessins. Le.détecteur 6 consiste ici en une diode 6-1, une résistance 6-2 connectée entre la sortie de la diode et la terre, et une capacité ou condensateur 6-3 monté en parallèle avec la résistance 6-2. Comme il a éte indique précédemment, le signal de sortie Sp de l'amplificateur 5 est envoyé au detecteur 6 qui produit alors un signal-enveloppe SE à partir du signal Sp. Ce signal-enveloppe SE est appliqué au circuit de jugement de qualité 7. La figure 4 est un diagramme schematique d'un exemple de circuit de jugement de qualité 7. Dans cette figure, le circuit de jugez rut 7 col,1prend un comparateut, de niveau de valeur 7-1, qui est alimenté avec le signal de sortie SE provenant du détecteur 6 à l'une de ses bornes d'entrée. Une tension de référence provenant du curseur mobile d'un dispositif de réglage 7e2 tel qu'un potentiometre est connecté à l'autre borne d'entree de ce comparateur de niveau 7-1. Le potentiomètre 7-2 sert alors à régler préalablement une valeur de seuil désirée de la tension de référence V5 représentée dans les fig. 5A et 5B.Le comparateur 7-1 produit un signal de sortie, par exemple lorsque le signal d'entrée SE a un niveau supérieur à la tension de seuil Vs, comme représenté dans la fig. 58. Cependant, dans la pratique, étant donné qu'un récipient défectueux, qui correspond à un signal SE de niveau inférieur représenté dans la fig. 5A, doit être élimine ou séparé du lot inspecté (comme il sera décrit dans la suite), le comparateur de niveau de valeur 7-1 est constitué d'une manière telle qu'il délivre généralement un signal de sortie bas L (ou tension zéro), et que le signal de sortie du comparateur est le signal de sortie bas L lorsque le niveau du signal SE n'excède pas la tension de seuil VS (correspondant à un récipient défectueux) comme représenté dans la fig. 5A.Au contraire, lorsque le signal SE' dont le niveau excède la tension de seuil VS (correspondant à un récipient de bonne qualité), comme representé dans la fig. 5B, est appliqué au comparateur de niveau 7-1, il produit un signal de sortie.elevé H. Le signal de sortie L ou H du comparateur de niveau 7-1 est appliqué à un inverseur 7-3 pour être inversé en un signal haut ou bas H ou L. Le signal de sortie H ou L de l'inverseur 7-3 est applique au dispositif d'affichage D, de sorte que ce dispositif indique visuellement que le récipient inspecté est de bonne ou mauvaise qualité, en réponse au signal de sortie H ou L provenant du circuit de jugement 7 ou de l'inverseur 7-3. Par exemple, lorsque le signal H est appliqué au dispositif d'affichage D, il allume une lampe (non représentée) pour indiquer visuellement que le récipient inspecte est défectueux. Dans l'installation de l'invention, le signal électrique. ou impulsion d'allure particulière P1, tel que représenté dans la fig. 2A, est envoyé au transducteur 1, à travers un transformateur T1 et un circuit à pont 3, à partir du générateur d'impulsions 2. Mais le signal à impulsions provenant du générateur 2 n'est pas envoyé à l'amplificateur 5, tandis que, évidemment, le transducteur 1 reçoit tonde à ultrasons modulée P2 ou P3 en provenance du recipient 4, et il n' envoie que le signal électrique correspondant à l'amplificateur 5 à travers le circuit à pont 3 et le transformateur T2. Il est à noter que, dans la fig. 1, la référence 31 désigne un circuit d'equilibrage pour le circuit en pont 3. Dans une variante de réalisation, on peut utiliser un agencement dans lequel n'est pas prévu de circuit en pont 3 et dans lequel, pendant que le transducteur 1 est en train de transmettre l'onde à ultrasons, l'amplificateur 5 cesse de fonctionner. On obtient alors le meme effet que celui decrit plus haut. En outre, au lieu d'un seul transducteur 1, on peut prévoir deux transducteurs séparés pour la transmission et pour la réception d'onde à ultrasons, avec le même résultat. Dans le cas d'une inspection successive de récipients qui sont transférés en continu par un convoyeur à courroie 8, l'invention prévoit une durée très courte, choisie entre 1 et 3 millisecondes, pour la génération d'ondes à ultrasons. La période de generation des ondes à ultrasons modulEs pour les récipients à inspecter est également tres courte, par exemple de quelques millisecondes, de telle sorte que l'invention permet une inspection successive et automatique à grande vitesse des récipients 4 transféres sur le convoyeur à courroies 8. Ainsi qu'il a été expliqué plus haut, conformément à l'installation de l'invention, une onde ou une impulsion à ultrasons est transmise sur un objet à inspecter pendant une période de temps très courte, l'onde à ultrasons modulée de tres courte durée par l'objet inspecte est reçue et est convertie en un signal électrique correspondant, la valeur en énergie de ce signal électrique est comparée avec la valeur en énergie du signal de référence représentant un produit de bonne qualité, et la qualite bonne ou mauvaise de objet inspecté est jugée, de telle sorte que la discrimination, en bon ou mauvais récipient, est précise et hautement certaine.L'installation de l'invention permet, en outre, une inspection précise et sûre d'objets convoyés successivement grande vitesse L'installation d'inspection de qualité de récipients conforme à l'invention décrite ci-dessus peut être utilisée, par exemple, pour sélectionner des récipients de bonne et mauvaise qualité, dans une disposition représentée dans la fig 6, dans laquelle les divers éléments constituants identiques sont pourvus des mèmes références que ceux de la fig. 1. Cette figure 6 montre un autre exemple de réalisation de l'invention dans lequel l'installation d'inspection décrite plus haut est placée à la suite de l'équipement de confection des récipients de conserve, en un endroit approprié, par exemple dans le parcours de transfert des recipients 4 vers lue magasin de dépôt, au moyen d'un convoyeur à courroie 8. Dans ce but, comme le montre la fig. 6, des guides tels que 10 et 11 sont disposés en liaison avec le convoyeur 8, de telle maniere que les récipients 4 transportés par le convoyeur passent à travers un poste d'inspection déterminé. Dans ce poste d'inspection prédéterminé, est prevu un dispositif de détection de position 12 pour indiquer que les récipients sont parvenus à ce poste, dispositif de détection comprenant une source lumineuse telle qu'une lampe 12-1 et un élément de conversion photo-électrique 12-2, tel qu'une cellule photo-electrique, qui sont places, par exemple, près des deux côtés respectifs de la courroie convoyeuse 8, de telle manière que, lorsqu'un récipient parvient entre eux, le dispositif de sélection de position 12 indique cette arrivée au moyen d'un signal électrique. Dans la fig. 6, le transducteur 1 qui applique une impulsion à ultrasons sur le récipient 4, en relation avec la direction de déplacement A du convoyeur 8 (comme décrit précédemment à propos de la fig. 1), est dispose sur la partie frontale supérieure du dispositif détecteur de position 12. Lorsqu'un récipient est entraîné par la courroie de convoyeur 8 et arrive à l'emplacement prédéterminé, s-n arrivée est détectée par le dispositif 12, ou cellule photo-electrique 12-2, qui produit à ce moment un signal électrique Ss. Ce signal est envoyé au corps O unité principale 13, qui contient le générateur d'impulsions 2 et les circuits électriques comprenant le circuit de discrimination ou de jugement 7, décrit plus haut à propos de la fig. 1, cette unite déclenchant le fonctionnement de l'installation d'inspection de qualite. A l'instant où l'unité 13 est mise en service, le transducteur I transmet un signal à ultrasons d'impact sur le recipient, et le jugement de bonne ou mauvaise qualité se produit alors comme décrit plus haut. Par exemple, lorsque le récipient 4 est constaté de qualité lefectueuse, un signa; électrique tel que le signal elevé H est engendré par le circuit de discrimination de qualité 7 ou par l'inverseur 7-3 qui est contenu dans ltensemble de circuits de l'unité principale 13.Ce signal élevé H est envoyé à travers un circuit de commande 14, qui sera décrit dans la suite, vers une commande tournante à solénoïde 15-1 d'un système de separation de récipients 15 qui est installé après le dispositif détecteur de position 12 relativement à la direction A de déplacement du convoyeur à courroie 8. Ce système de séparation 15 comprend un bras 15-2 qui peut être entraîné en rotation par la commande 15-1 lorsque celleci est excitée. Généralement, le bras 15-2 du système 15 n'est pas place en contact avec la surface supérieure de la courroie de convoyeur 8, mais au-dessus de celle-ci avec un intervalle étroit, de telle sorte que le bras 15-2 ne gêne pas le déplacement des récipients 4 entrains par la courroie 8 (voir la position en traits mixtes dans la fig. 6). Mais, si le recipient 4 a été jugé de qualité défectueuse, le circuit de discrimination 7, ou l'inverseur 7-3, engendre un signal électrique H, qui est envoye à la commande à solenoîde 15-1 du systeme 15.Cette commande 15-1 fait tourner le bras 15-2 au-dessus de la face supérieure de la courroie 8 dans une direction B, de telle sorte que le récipient défectueux 4 est entrains par le bras 15-2 vers une position extérieure à la courroie convoyeuse 8. Le circuit de commande 14 est décrit ci-apres avec référence à la fig. 7. Dans ce circuit 14, est prevu un circuit t porte "ET" 14-1 qui est alimenté, sur l'une de ses bornes d'entrée, avec le signal de sortie H ou L provenant de l'inverseur 7-1 du circuit de jugement 7 (fig. 4). Sur l'autre borne d'entrée de la porte "ET" est connecté le signal électrique SS (qui correspond à un signal élevé H et qui représente l'arrivée d'un récipient à un emplacement prédéterminé). Ce signal SS provient du dispositif détecteur de position 12 ou cellule photo-électrique 12-2. Si aucun récipient 4 n'arrive à cet emplacement prédéterminé, le dispositif détecteur de position 12 produit un signal de sortie bas L, ou aucun signal électrique Ss. Par contre, si le dispositif détecteur 12 ne produit pas de signal, la porte "ET" 14-1 est constituee de telle manière qu'elle produit un signal de sortie bas L ou bien rle produit aucun signal indépendamment des signaux de sortie il od L provenant de l'inverseur 7-3.Mais, elle produit un signal de sortie élevé H seulement dans le cas ou le dispositif detecteur 12 produit un signal SS (signal éleve H) à l'arrivée d'un récipient 4 et l'inverseur 7-3 delivre un signal élevé H dans le cas de détection d'un récipient défectueux 4. Même si le signal S (signal élevé H) est envoyé à la porte "ET" 14-1 qui est egalement alimentée avec le signal bas L (correspondant à un récipient de bonne qualité) à partir de l'inverseur 7-3, la porte "ET" ne produit pas de signal élevé H, mais elle produit un signal bas L ou signal nul. La sortie L ou H de la porte ET 14-1 est envoyee à des mono-multivibrateurs 14-2 et 14-3 pour être retardée d'une période de temps prédéterminée, parce que le système de separation 15 est disposé en aval du systeme d'inspection et du dispositif détecteur de position 12.Lorsque la porte "ET1, 14-1 produit un signal élevé H (ce qui signifie qu'un récipient arrivé à l'emplacement prédéterminé a été juge défectueux), ce signal est envoyé, å travers les mono-multivibrateurs 14-2 et 14-3 et un organe de commande 14-4, vers une bobine de relais 14-5 pour exciter celle-ci. Son contact de relais 14-6 est normalement ouvert, et est connecté en serie au circuit du solenolde 15-1 et de sa sJurce de courant 15-3. Il est par contre ferme par l'excitation de la bobine de relais 14-5, et, en conséquence, le solénoïde 15-1 est alors excité pour faire tourner le bras 15-2, à partir de sa position indiquée en traits mixtes, vers sa position en traits pleins (fig. 6) pour pousser le récipient defectueux hors de la courroie convoyeuse 8. Ensuite, le relais 14-5 n'est plus excité immédiatement, et, en conséquence, le contact 14-6 est ouvert nonmalement et le solénoide 15-1 est désexcité pour ramener le bras 15-2 dans sa position originale (en traits mixtes dans la fig. 6). Dans le cas où le récipient 4 qui est arrivé à l'emplacement prédéterminé a été jugé de bonne qualite, le relais 14-5 n'est pas excité et, en consequence, le solénoïde 15-1 n'est pas excité non plus. Ainsi, le bras 15-2 est maintenu dans sa position représentée en traits mixtes, et le récipient qui a été inspecté est transporté par la courroie 5 dans la direction A. Dans ce dernier exemple, il est possible d'assembler le dispositif d'affichage D au corps principal 13 pour indiquer l'arrivez d'un récipient défectueux. REVENDICATIONS 1 /- Installation pour l'inspection de récipients en vue de la verification de qualité du contenu, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour la production et la transmission d'ondes à ultrasons et pour les envoyer sur un objet à inspecter, des moyens pour recevoir une onde à ultrasons modulée par l'objet avec sa vibration propre, et des moyens pour comparer cette onde à ultrasons modulée avec un signa; de référence en vue de la discrimination de la qualité, bonne ou mauvaise, de cet objet. 2 /- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de production et transmission d'onde à ultrasons comprennent un générateur d'impulsions, un transformateur, un circuit en pont et un transducteur. 3 /- Installation suivant la revendication 1, caractérisee en ce que les moyens de réception de l'onde à ultrasons modulez comprennent un transducteur,qui convertit l'onde à ultrasons reçue en un signal électrique correspondant, et un transformateur. 40/- Installation suivant la revendication 3, caractérisée par un dispositif de comparaison comprenant un détecteur recevant le signal électrique correspondant, et un circuit de jugement de qualité recevant le signal de sortie du détecteur et le comparant avec le signal de référence. 5 /- Installation pour l'inspection de récipients en vue de la verification de qualité du contenu, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de transmission d'onde à ultrasons pour engendrer une onde à ultrasons et pour l'appliquer sur un objet à inspecter transporte par un convoyeur à courroie, des moyens pour recevoir une onde à ultrasons modulée par l'objet avec sa vibration propre, des moyens pour comparer l'onde modulée avec un signal de référence en vue de la discrimination de la qualité, bonne ou mauvaise de l'objet, des moyens pour detecter l'arri vée d'un objet à une position prédéterminée et pour entraîner les moyens de transmission en vue d'engendrer et appliquer une onde à ultrasons sur l'objet dans sa position prédéterminée, et des moyens pour séparer cet objet en réponse à la discrimination effectuee par les moyens de coparaison. 60/- Installation suivant la revendication 5, caractérisée par des organes de guidage pour diriger l'objet vers sa position prédéterminée.