Brevet FR2408814A1 — publié le 19790608

La présente invention est relative à un procédé de traitement diun article réalisé en un matériau non conducteur, procédé dans lequel une position de cet article par rapport à un outil utilisé dans le procédé est dét Cc- tée en captant la position correspondante d'un fil témoin introduit dans ledit article. Au cours d'un procédé de fabrication, il est par exemple souvent nécessaire d'amener un article sous un outil, par exemple un outil de coupe ou un instrument pour manipuler l'article, et il est par conséquent nécessaire de produire un signal au moment où l'article atteint la position appropriée, afin d'arrêter la continuation de la progression de l'article et/ou afin d'actionner l'outil. Dans le cas d'articles réalisés en un matériau quelque peu conducteur, il n'est généralement pas possible d'utiliser le procédé de détection électrique en raison du fait que ce matériau n'est pas suffisamment conducteur. Cependant, pour un grand nombre d'articles tels que des articles textiles, des articles en papier et des feuilles de matière polymère, le matériau ne peut être rendu conducteur sans modifier sa nature essentielle et son aspect. I1 a par conséquent déjà été proposé d' introduire un mince fil conducteur formant témoin dans l'article, et de capter sa position avec des contacts électriques qui sont mis en court-circuit par le fil lorsque ce dernier se trouve en position pour être détecté Ce procédé n'est cependant pas très fiable du fait que les contacts électriques doivent toujours être en contact simultané avec le fil conducteur, et un tel contact simultané est perturbé par des imprécisions dans le conditionnement de l'article ou en raison de son élasticité.Il a également été proposé dans le brevet US N"3 839 637 d'utiliser comme témoin des fils phosphorescents excités au moyen de lumière ultra-violette. L'article est alors éclairé au moyen d'une lampe à rayons ultra-violets, mais il est difficile d'apercevoir ces marques à la lumière du jour. Un but de 11 invention est de fournir un procédé E;our marquer de tels articles et pour en détecter la position en utilisant un procédé de détection qui nécessite l'introduction d'une quantité minimale de matériau conducteur dans le matériau non conducteur, et en utilisant un tel matériau sous une forme qui rend sa détection particulièrement facile au moyen dudit procédé de détection. Suivant l'invention on utilise dans ces articles un fil qui présente la propriété d'absorber et/ou de réfléchir des micro-ondes dont le champ électrique E est orienté suivant la longueur du fil, on déplace l'article par rapport à un faisceau de micro-ondes de façon à amener ce fil dans ladite position correspondante dans laquelle le fil entre suffisamment dans ledit faisceau et se trouve orienté dans une position à peu près parallèle au champ électrique E du faisceau, pour produire une variation sensible de l'atténuation et/ou de la réflexion dudit faisceau, et on mesure ladite variation sous la forme d'un signal représentatif de l'arrivée de l'article dans la position voulue pour autre détecté. Un fil métallique lorsqu'il est disposé parallèlement à la direction de polarisation du champ électrique émis par un faisceau de microondes qui constitue ledit champ électrique E, agit comme une antenne dipole et réfléchi t une quantité importante d'énergie de rayonnement. En raison de la haute fréquence, le courant induit dans le fil passe seulement sur ltextérieur de ce dernier et le matériau électrique à l'intérieur du fil ne joue pratiquement aucun rôle. La densité moyenne du courant, et par conséquent la réflexion et/ou l'absorption par une certaine quantité de fils augmente ainsi avec une augmentation du rapport surface/volume.Pour cette raison des fils métalliques très minces ayant une épaisseur de 50 , ou moins produisent une réflexion etXou une atténuation élevée par comparaison avec la quantité de fil métallique introduite dans l'article. On peut cependant utiliser également des fils métalliques dont l'épaisseur est supérieure à 50 microns mais ils risquent d'être plus visibles ou d'altérer de façon plus importante la nature de l'article.Les fils mé métalliques représentent des longueurs d'antenne et il est préférable d'utiliser des longueurs de fil métallique rectilignes correspondant à la moitié de la longueur d'onde;bien que d'autres longueurs qui sont moins adaptées à la fréquence des micro-ondes puissent produire une réflexion et/ou une atténuation suffisante, en particuller en raison du fait que le procédé de mesure-est très sensible et a une réponse très rapide. Une variation de l'atténuation ou de la réflexion d'une durée inférieure à 20 millisecondes est encore détectable. Le fil témoin utilisé suivant l'invention est ainsi d'un type tel que l'on tire avantage de cette capacité de réflexion et/ou d'absorption, Il n'est ainsi pas nécessaire que le fil soit un filament unique continu métallique ou conducteur. La capacité dwréflexion et d'absarption peut également être obteft au moyen d'un certain nombre de sobres eonductxSices discontinues. En conséquence, le fil pcut par exemple Gtre formé -i'un mélange torsadé de filaments textiles discontinus comprenant un filament conducteur discontinu.Dans le but d'obtenir de bonnes propriétés de réflexion et/ou d'absorption, le fil comprend un tel filament discontinu dans une proportion d'au moins 25% du poids total. Les filaments conducteurs ne sont pas nécessairement métalliques dans la totalité de leur section transversale, pourvu qu'ils présentent une surface externe conductrice rendant les filaments conducteurs. n n'est pas non plus nécessaire que le fil présente une longueur minimale par rapport à son épaisseur, pour autant qu:il puisse agir comme une antenne dipole et pré senter une capacité de réflexion et/ou d'absorption Suffisante lorsqu'il est dispos sé parallèlement au champ électrique E d'un faisceau de micro-ondes.Ceci signifie que les pertes par réflexion et/ou par absorption qui est due uniquement à la présence du fil dans le faisceau de micro-ondes, et qui vient stajou- ter aux pertes dues à d'autres raisons, doit alors être au moins de 0, 05 dB, bien que ceci ne constitue pas une limite absolue, dans la mesure où la présence ou l'absence du fil dans un faisceau de micro-ondes ayant son champ électrique E parallèle avec le fil peut être mesurée en déterminant les pertes par réflexion et/ou par abs2jrption. Pour détecter la position d'un article non conducteur par rapport à un outil, on émet un faisceau de micro-ondes, et l'article passe audessous de ce faisceau jusqu'à ce qu'il parvienne dans une position dans laquelle le fil introduit dans 11 article produit la réflexion et/ou l'absorption souhaitée qui signifie que l'article est parvenu dans la position voulue pour être détecté. Ceci ne signifie pas que le fil introduit dans-l'article doit être rectiligne et que le fil doit nécessairement parvenir sous le faisceau dans une position tout à fait parallèle ou presque parallèle avec le champ électrique E. Le fil peut être introduit en zig-zag ou suivant d'autres configurations,pourvu qu'il se trouve une quantité suffisante du fil dans le trajet du faisceau dans une position suffisamment parallèle au champ électrique E pour produire une variation mesurable de 11 atténuation et/ou de la réflexion par rapport à l'atténuation, ou à la réflexion lorsque l'article ne se trouve pas dans la position appropriée pour être détecté Une variation de 0, 05 dB peut ainsi être suffisante malgré que ceci ne constitue pas une lignite inférietlre absolve. On a ainsi constaté qu'une longue' conductrice continue de 2cm ou mars de ian, disposée parallèlement au champ E produit déjà une réflexion mesurable, Des matériaux non conducteurs caractéristiques pouvant être utilisés dans la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention comprennent des textiles ou des feuilles de papier ou d'une matière polymère, dans lesquels la matière filamentaire dont sont faits le ou les fils témoins représentent moins de 1% en poids de la quantité totale de matériau. Dans du papier ou un matériau polymère, le fil témoin peut être enrobé. L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini ci-dessus, comprenant un outil pour traiter un article, un passage pour amener ledit article vers l'emplacement où il doit être traité par ledit outil, et retirer cet article de cet emplacement, et un capteur de position dudit article le long dudit passage par rapport audit outil, caractérisé en ce que ledit capteur comprend un émetteur d'un faisceau de micro-ondes destiné à frapper ledit produit dans ladite position, et un récepteur pour recevoir et mesurer les micro-ondes émises à travers ledit article ou réfléchies par ce dernier lorsqu'il se trouve dans ladite position. L'effet du fil témoin sur le faisceau de micro-ondes qui le frappe peut être mesuré de deux façons. Un récepteur peut être disposé dans le faisceau de rayonnement sur le côté opposé du passage à travers lequel se déplace l'article. Il reçoit le rayonnement et mesure le niveau de l'énergie. Aussitôt que l'article se déplace à travers le faisceau de rayonnement et parvient dans la position nécessaire, le fil témoin atteint une position correspondante dans laquelle le faisceau de rayonnement le frappe, une partie étant réfléchie et le niveau d'énergie mesuré diminue, ceci constituant le signal de détection du produit. n est également possible de disposer le récepteur en un point où il reçoit une quantité importante de l'énergie réfléchie, par exemple dans une position appropriée pour recevoir le rayonnement réfléchi à 1800. Le procédé peut être utilisé pour détecter plus d' une position de l'article. Il peut par exemple être utilisé avec un article constitué par une longueur continue, telle qu'une bande se déplaçant dans le sens de sa longueur le long d'un outil, et dans lequel un certain nombre de fils témoins sont introduits en un certain nombre d'emplacements consécutifs espacés suivant sa longueur,l'article se déplaçant longitudinalement et les fils passant ainsi consécutivement au-dessous du faisceau de micro-ondes pour fournir un signal de la progression dans le sens de la longueur Les fils métalliques minces peuvent être des fils métalli- ques très fins d'un métal conducteur tel que de l'acier inoxydable utilisé pour former des âmes de filtres.Ils peuvent être fabriqués en étirant des faisceaux gainés de fils métalliques recouverts d'un matériau tendre tel que du cuivre comme décrit dans les brevets US N"2, 050, 298, 2, 215, 477, 3, 029, 496 et 3, 277, 564. D'autres caractéristiques de l'invention apparaftront au cours de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel: - les Fig. la et lb montrent un premier exemple de réalisation de l'invention appliqué à une bande en matière textile - les Fig. 2a et 2b montrent un deuxième exemple de réalisation, appliqué à une bande de transport. Sur la Fig. la, un tissu 4 en forme de bande plate,perpendiculaire au plan du dessin, défile dans le sens de la'flèche 5. Devant le tissu, à une distance de 0, 75cm par exemple se trouve une antenne à cornes 6 émettrice de micro-ondes, et derrière le tissu, à une même distance et dans la prolongation de l'antenne émettrice 6, se trouve une antenne à cornes 7, réceptrice des micro-ondes émises par 11 antenne 6. Les micro-ondes sont engendrées dans un générateur 1 à diode Gunn et transmises à travers un atténuateur variable 2 vers l'antenne émettrice 6.La fréquence est choisie de préférence à une valeur supérieure à 20 MHz et elle est de préférence d'environ 9,5 GHz car il est préférable que les micro-ondes aient une longueur d'onde de même ordre de grandeur que la longueur des filaments métalliques à utiliser à l'endroit de repérage, c'est à dire des longueurs d'onde centimétriques, afin de permettre aux filaments de fonctionner comme antenne dipole. Les micro-ondes reçus par 11 antenne 7 sont transmises vers un détecteur à cristal 8 dont la sortie est reliée à un milliampèreínètre 9, ou tout autre instrument de mesure permettant de mesurer le niveau d'énergie captée par 11 antenne 7. Ce milliampèremètre peut être remplacé par un relais cu tout autre circuit électronique de détection permettant de commander des opérations lorsqu'une forte atténuation est mesurée. Le tissu 4 en forme de bande plate défilant dans le sens de la flèche 5, est montré -n la Fig. lb. Le rayonnement à micro-ondes émis par l'antenne 6 a une forme rectangulaire et traverse la bande 4 perpendiculairement et à l'intérieur du rectangle 10. La direction de polarisation E du champ électrique est indiquée par la double flèche 11 clest à dire, dans le plan de la bande et dans la direction longitudinale de celle-ci. L'endroit à repérer suivant le présent exemple, est une couture suivant une ligne transversale, perpendiculaire à la direction longitudinale. Cette couture est constituée par un fil 15 qui parcourt la ligne de couture en lacets, de sorte que la plus grande partie de la longueur du fil de couture est parallèle à la direction longitudinale de la bande, c'est à dire à la direction de polarisation du champ électrique E. Le fil de couture utilisé dans l'exemple est constitué par trois fils de coton retordus avec des fils comprenant du filament métallique. Six types de fils ont été utilisés suivant le tableau I ci-dessous TABLEAU I Type N métrique des Nombre et type de fils compre- Milliampères trois fils de nant du fil métallique coton I Nm 30 1 Bekitex H,Nm 54, 12%, 8 0,2 2 Nm 30 2 Bekitex H,Nm 54, 12% 8 0,15 3 Nm 30 4BekitexH,Nm 54, 128 8p 0,2 4 Nm 30 1 BekitexL,Nm 54, 3% 8M 0,3 5 Nm 30 1 Bekitex ,Nm 80, 2% 8 0,2 6 Nm 24 Filament continu, épaisseur 38? 0, 05 Dans ce tableau Nm 30 représente le numéro métrique du fil, c'est à dire le nombre de mètres par gramme de fil.Le fil indiqué par " Bekitex B" ou Bekitex L " ou " Bekitex ", est un fil constitué par un mélange de filaments synthétiques (Nylon) et de filaments métalliques (acier inoxydable 316 L) ; le pourcentage indique le pourcentage en poids des filaments métalliques, et l'épaisseur des filaments métalliques est indiqué en microns. Lorsque la couture 15 passe dans le rectangle 10,la matière filiforme métallique dans le fil de couture étant à peu près entièrement parallèle à la direction de polarisation du champ électrique, cette matière filiforme produira une réflexion notable et le milliampèremètre 9 mesure une forte diminution de la puissance reçue. Lorsque la bande se trouve entre les antennes 6 et '7,lais la couture 15 se trouvant hors du rectangle 10 (Figure lb > , on a réglé l'atténuateur variable f telle sorte que le milliampèremètre 9 indique 0, 6 milliampères. Lorsque la couture se présente maintenant à l'intérieur du rectangle 10, le milliampèremètre descend aux valeurs indiquées à la dernière colonne du Tableau I. Dans un autre exemple, montré à la Fig. 2a, on fait défiler une bande de transport 20 dans un appareil similaire à celui montré sur les Fig. la et lb dont les composants similaires sont indiqués par les mêmes références. Toutefois, 11 appareil comporte en supplément une antenne à cornes réceptrice 16, placée à l'endroit optimal de captage des ondes réfléchies par la bande, c'est à dire perpendiculairement à la surface de la bande et juste à cté de l'antenne émettrice 6. Cette antenne réceptrice 16 est reliée à un dé- tecteur à cristal 17 dont la sortie est reliée à un micro-ampèremètre 18. A cause de la grande atténuation dans la bande de transport 20, l'instrument 9 est également un micro-ampèremètre. La bande de transport 20 défilant dans le sens de la flèche 21, est montrée à la Fig. 2b. Le rayonnement micro-ondes émis par l'antenne 6 a la même fréquence et traverse la bande 20 perpendiculairement et à l'intérieur du rectangle 23. La distance entre les antennes 6 et 7 est de deux centimètres. La direction de polarisation E du champ électriq,le est indiquée par la double-flèche 24, c'est à dire, dans le plan de la bande et dans une direction transversale ou perpendiculaire à la direction longitudinale de celle-ci. L'endroit à répérer dans le présent exemple est une jonction de deux parties de bande, entre lequel se trouve un fil 25 (Fig. 2a) qui parcourt la bande en direction transversale, c'est à dire, en parallèle avec la direction de polarisation E. Le type de fil utilisé est indiqué dans le Tableau II ci-dessous TABLEAU II Type Nombre et type de fils Puissance Puissance transmise réfléchie 1 1 fil Bekitex H,Nm 54, 12% 8 72 48 A 2 2 fils parallèles Bekitex E, 52y A rA Nm 54, 12, 8 Eh Lorsque le fil 25 passe à ll'intérieur du rectangle, la matière filiforme métallique produit une réflexion notable, ce qui peut être mesuré par le micro-ampèremètre 18. également, le microampèremètre 9 mesure une forte diminution de la puissance reçue. Par exemple, lorsque la bande se trouvait entre les antennes 6 et 7, mais le fil 25 se trouvait hors du rectangle 23 (Fig. 2b),le micro-ampéremètre 9 indiquait une valeur de 95A de puissance transmise et le microampéremètre 18 mesurait une valeur de 27 r A de puissance réfléchie. Toutefois,lorsque le fil 25 se trouvait à l'inté- rieur du rectangle 2Ss les micro-ampèremètres mesuraient les valeurs indiquées sur le Tableau II. On en déduit donc que dans ce cas, la variation relative de la puissance réfléchie est plus grande et que la mesure de cette puissance est plus sensible. L'invention n'est pas limitée aux exemples montrés cidessus. Elle se rapporte en général à tout procédé ou appareil dans lequel on profite de la réflexion importante causée par de la matière conductrice filiforme, lorsque les fils sont parallèles au champ électrique E d'un rayonnement de micro-ondes pour détecter la présence d'une telle matière conductrice. - FEVENDICATIONS - 1 - Procédé pour traiter un article réalisé en un matériau non conducteur, dans lequel on capte une posit ion dudit article par rapport à un outil utilisé dans ledit procédé, en détectant la position correspondante d'un fil-témoin introduit dans 1' article, procédé caractérisé en ce qu'on utilise un fil-témoin capable d'absorber et/ou de réfléchir des micro-ondes dont le champ électrique E se trouve dans le sens longitudinal dudit fil, l'article étant déplacé par rapport à un faisceau de micro-ondes de façon à amener le fil dans ladite position correspondante dans laquelle ce fil se trouve suffisamment à l'ir.térieur dudit faisceau et dans une position à peu près parallèle au champ électrique E dudit faisceau dans une mesure suffisante pour produire une variation sensible de l'atténuation et/ou de la réflexion dudit faisceau, ladite variation étant mesurée comme un signal représentatif de l'arrivée de l'article dans la position voulue pour être détectée. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit iil est un filament conducteur continu unique. 3 - Procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce que le fil est un mélange de filaments textiles discontinus torsadés contenant un filament conducteur discontinu dans une proportion d'au moins 25% du poids toto . 4 - Procédé suivant 11 une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit filament conducteur présente une épaisseur maximale de 50r 5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit filament conducteur présente une épaisseur maximale de 15 6 - Procede suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ôn utilise un fil rectiligne qui, lorsqu'il se trouve dans ladite position correspondante a son axe longitudinal a peu près parallèle au sens du champ électrique E des micro-ondes émises. 7 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise un fil dont l'axe longitudinal -zarie en zig-zag suivant sa longueur, une partie notable de la ligne en zig-zag étl lt à peu près parallèle à la ?4rection du champ E des micro-ondes remises. 8 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce que l'article dont on détecte la position, est constitué par du papier, une bande de matière textile ou une matière polymère. 9 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit article présente la forme d'une longueur continue d'un matériau non conducteur dans lequel on a introduit un certain nombre desdits fils témoins en un certain nombre de points espacés suivant ladite longueur et l'article est déplacé longitudinalement de façon que chaque fil-témoin passe successivement suivant l'emplacement irradié par ledit faisceau. 10 - Appareil pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini suivant l'une quelconque des revendications précédentes comprenant un outil pour traiter un article, un passage pour amener ledit article vers un point de traitement par ledit outil et pour retirer cet outil de ce point, et un détecteur de position dudit article le long dudit passage par rapport audit outil, caractérisé en ce que le détecteur est constitué par un émetteur d'un faisceau de micro-ondes pour frapper le produit se trouvant dans ladite position, un récepteur étant prévu pour recevoir et mesurer les micro-ondes transmises à travers ledit article ou réfléchi par ce dernier lorsqu'il se trouve dans ladite position,