Brevet FR2451034A1 — publié le 19801003

On connaft déjà des dispositifs optiques où un faisceau lumineux est réfléchi par une surface mobile, la lumière réfléchie étant détectée par un capteur délivrant un signal électrique ayant une composante de fréquence qui est une fonction de la vitesse de la surface mobile. Dans beaucoup de cas, notamment pour déterminer le temps de freinage d'urgence d'une machine industrielle, il est souvent souhaitable de détecter un renversement du sens du mouvement et la présente invention a pour objet un dispositif de contrôle de la vitesse d'une surface mobile, capable d'engendrer un signal dans de telles circonstances. Le dispositif selon l'invention comprend des moyens associés à, ou destinés à être associés à la surface mobile, présentant une suite de figures et au moins un détecteur agencé de façon à visionner la suite de figures à travers une ouverture, chacune des figures ayant une allure ou géométrie telle que ledit détecteur engendre un signal qui dépend du sens du mouvement de la partie mobile devant l'ouverture. De préférence, les figures sont des triangles. De préférence, au sein de S suite, les triangles sont disposés de façon que le sommet d'un triangle est recouvert par la base du triangle suivant, le sommet précédant la base dans le sens du mouvement de la suite. De préférence, le dispositif comprend deux détecteurs visionnant la même suite de triangles à travers deux ouvertures, l'une des ouvertures étant disposée de façon que le détecteur visionne une portion d'un triangle disposée à peu près à la moitié de sa hauteur alors que l'autre visionne la zone de transition de ce triangle et du triangle suivant. De préférence, la sortie du ou de chaque détecteur est reliée à un circuit de différenciation délivrant une tension continue dont la polarité dépend du sens du mouvement de la suite de figures. De préférence, lorsque le dispositif comporte deux détecteurs et deux ouvertures (qui peuvent être des fentes) les sorties des détecteurs sont reliées à des circuits de différenciation et les sorties de ces circuits sont reliées à un circuit combinateur à travers des portes respectives commandées par des moyens de discrimination reliés aux détecteurs De préférence, les moyens de discrimination comprennent un circuit bistable agencé de façon à ouvrir l'une des portes dans un état logique et l'autre dans l'autre état logique, ces états logiques étant commandés par deux circuits discriminateurs d'amplitude à seuil dont l'un est relié à la sortie de l'un des détecteurs, son seuil de référence étant déterminé par une portion de l'amplitude du signal délivré par l'autre détecteur et dont l'autre est relié à la sortie de l'autre détecteur, son seuil de référence étant déterminé par une portion de l'amplitude du signal délivré par le premier détecteur, le circuit bistable basculant lorsque l'amplitude des signaux de sortie d'un détecteur dépasse le seuil de référence déterminé par l'autre détecteur. De préférence,la la portion de l'amplitude jouant le rôle de seuil de référen- ce est de l'ordre de 30 à 50 %. De préférence, les portes sont reliées à une borne commune délivrant un signal dont la polarité dépend du sens du mouvement de la surface mobile. De préférence, les moyens présentant une suite de figures comprennent une feuille susceptible d'être fixée à la surface mobile. De préférence, la feuille pouvant par exemple être fixée par des moyens magnétiques, et de plus comporter un réseau de diffraction destiné à être appliqué à la surface mobile, permettant de mesurer la vitesse de la surface mobile. Au lieu d'utiliser un motif formé d'une suite de figures, il est possible d'utiliser un motif formé d'une seule figure allant en s'amenuisant ou un motif de largeur constante dont le noircissement varie continûment d'une extrémité à l'autre ou par sections disposées de façon répétitive. Une autre possibilité consiste à utiliser un motif formé d'une série de lignes disposées perpendiculairement à la direction du mouvement et de les visionner avec un photodétecteur de forme triangulaire (ou de toute autre forme allant en s' amenuisant) ou à travers une ouverture allant en s'amenuisant. Donc, le dispositif selon l'invention peut aussi comprendre un motif ou une forme se déplaçant avec la surface mobile et un détecteur agencé de façon à visionner le motif ou la forme se déplaçant, le motif ou la forme étant agencé de façon que le détecteur fournisse un signal permettant d'identifier le sens du mouvement de la surface mobile. Le dispositif selon l'invention peut d'autre part comprendre un motif associé à la surface mobile, et un détecteur optique agencé de façon à produire un signal fonction de la quantité de lumière qu'il reçoit et qui provient de différentes parties du motif, celui-ci étant tel que la quantité de lumière reçue décroisse lorsqu'il se déplace dans un sens et croisse lorsqu'il se déplace dans l'autre sens. Dans ce dernier dispositif, le motif peut former une suite de figures répétitives et deux détecteurs optiques sont prévus, agencés de façon que lorsque l'un reçoit de la lumière d'une partie comprise entre deux figures, l'autre ne reçoive de la lumière ne provenant que de l'une des figures, et comporte dlau- tres moyens permettant d'éliminer les signaux correspondant à de la lumière provenant d'une partie comprise entre deux figures. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple la figure 1 représente de façon schématique un dispositif électro-optique selon l'invention; la figure 2 montre un détail de la figure 1; les figures 3, 3A et 3B sont des schémas explicatifs; la figure 4 représente des signaux obtenus en différents points du dispositif; et la figure 5 est une variante du dispositif représenté à la figure 1. Se référant aux dessins, il s'agit de déterminer le temps de freinage d'urgence d'une machine, ou plus exactement d'un élément mobile 1 d'une machine industrielle telle qutune presse. Le temps de freinage d'urgence est le temps qui s'écoule entre l'enclenchement des moyens de freinage et l'arrêt de l'élément mobile 1. Ce temps est déterminé grâce à un dispositif optique 2 comportant un capteur susceptible de détecter la vitesse de l'élément 1 sur lequel est fixé une feuille 3 pourvue d'un réseau de diffraction Ce dernier se déplace dans le champ optique du capteur (par exemple dans le sens indiqué par la flèche 4 de la figure I, sens correspondant au déplacement actif du cycle de travail de la machine) et améliore le rapport signal/bruit de l'information détectée par le capteur. Urre forme d'exécution de la feuille 3 est représentée à la figure 2, feuille 3 comportant un réseau de diffraction 5. En plus, la feuille 3 comporte une suite continue 6 de triangles, le sommet d'un triangle étant recouvert, sur une certaine distance, par la base du triangle suivant. En outre, la feuille 3 comprend un certain nombre de lignes 7 disposées le long des bords de la feuille 3, lignes destinées au réglage optique du dispositif 2 pour obtenir un facteur de grandissement déterminé. Le fonctionnement du dispositif optique 2 associé au réseau de diffraction 5 de la feuille 3 est déjà décrit dans l'exposé du brevet français 78.12247 du titulaire et ne sera pas discuté à nouveau. L'essentiel de la présente invention se rapporte à la création d'un signal supplémentaire correspondant au sens de déplacement de la feuille 3 ou encore l'instant de l'inversion de sens. Une inversion du sens peut apparaftre, par exemple, lorsque l'élément mobile 1 vibre lors de l'arrêt. Ce signal supplémentaire est engendré par l'intermédiaire de la suite 6 de triangles, triangles qui sont disposés dans le champ optique de deux photodiodes 8 et 9 placées respectivement derrière des fentes 10 et 11 perpendiculaires à la feuille 3 (et donc à la direction du mouvement de l'élément 1). Bien que les triangles représentés aux figures 2 et 3 se recouvrent partiellement, il est clair que, dans une variante, les triangles pourraient être adjacents ou, de préférence, être séparés par une distance par exemple égale à la largeur d'une fente. L'image reçue par chacun des détecteurs 8 et 9 est illustrée par la figure 3 où les triangles, réalisés en matériau réfléchissant et disposés sur un fond 12 noir mat, sont visionnés à travers les fentes 10 et 11 devant lesquelles ils défilent. Chacun des détecteurs 8 et 9 engendre un signal dont l'amplitude dépend à chaque instant de la position d'un triangle par rapport à une fente. En prenant la figure 3 comme exemple, le détecteur 8 coopérant avec la fente 10 délivre un signal dont l'amplitude sera à peu près triple de celui issu du détecteur 9 coopérant avec la fente 11. Les signaux de sortie des détecteurs 8 et 9 (ou 8' et 9') sont représentés par les fonctions A et B de la figure 4. Au lieu d'utiliser des formes triangulaires comme celles représentées aux figures 2 et 3, il est possible d'utiliser une suite de sections répétitives S de noircissement variable, comme représenté à la figure 3, le noircisse- ment de ces sections S variant de haut en bas. Ce noircissement variable peut être obtenu en modifiant la densité de points (cas de la figure 3A) ou d'une fa çon continue par des moyens photographiques. Une autre variante est représentée à la figure 3B où la feuille 3 comporte une suite de lignes équidistantes dont l'image est projetée (représenté schématiquement à la figure 3B) sur deux éléments photosensibles 8' et 9'. Ces éléments 8' et 9' présentent des surfaces sensibles triangulaires (ou d'autres formes allant en s'amenuisant) de sorte que lorsqu'elle est balayée par l'ima ge d'une ligne, les éléments photosensibles délivrent des signaux semblables à ceux représentés à la figure 4. Ces surfaces sensibles triangulaires peuvent être aisément obtenues. On peut également placer une ouverture triangulaire devant une photodiode usuelle ou encore, inclure une ouverture triangulaire dans les moyens optiques utilisés pour former l'image des lignes de la feuille 3 sur les éléments photosensibles. Les signaux de sortie des détecteurs 8 et 9 (ou 8' et 9') sont appliqués à des discriminateurs d'amplitude à seuil 13 et 14. Le niveau de référence (seuil) du discriminateur 13 est choisi par l'intermédiaire d'un circuit d'échantillonnage 15 qui délivre un signal correspondant au tiers de l'amplitude instantanée du signal à la sortie (fonction B, figure 4) du détecteur 9. D'une manière semblable, le niveau de référence du discriminateur 14 est déterminé par l'intermédiaire d'un circuit d'échantillonnage 16 relié à la sortie du détecteur 8. Le circuit 16 délivre un signal de référence au discriminateur 14 correspondant au tiers de l'amplitude de la fonction A (figure 4) issue du détecteur 8. Les sorties des discriminateurs 13 et 14 sont reliées à un circuit bistable 17 de façon que lorsque l'amplitude du signal de sortie du détecteur 8 (fonction A) dépasse le seuil déterminé par la fonction B, le circuit bistable 17 commute de façon à délivrer un signal sur la sortie 18. Dans la situation inverse, c'est-à-dire lorsque l'amplitude de sortie du détecteur 9 dépasse le seuil déterminé par la fonction B le circuit bistable 17 commute de façon à délivrer un signal sur la sortie 19. La sortie du détecteur 8 est également reliée à un circuit de différenciation 20 qui délivre une tension ayant l'allure de la fonction C représentée à la figure 4. De même, la sortie du détecteur 9 est reliée à un circuit de différenciation 21 qui délivre une tension correspondant à la fonction D représentée à la figure 4. La sortie du circuit de différenciation 20 est reliée à l'une des entrées d'une porte ET 22 dont l'autre entrée est reliée à la sortie 18 du circuit bistable 17. La sortie du circuit de différenciation 21 est reliée à l'une des entrées d'une porte ET 23 dont l'autre entrée est reliée à la sortie 19 du circuit bistable 17. Les sorties des portes ET 22 et 23 sont reliées, par l'intermédiaire d'une porte OU 24, à une borne 25 sur laquelle apparat une tension représentée par la fonction E de la figure 4 dans le cas où l'élément 1 se déplace dans le sens indiqué par la flèche 4. En choisissant une forme d'exécution comprenant deux fentes 10 et 11 et deux détecteurs 8 et 9 ainsi que des circuits à seuil on utilise toujours une partie centrale, comprise entre les limites A1 et A2 (figure 4), du flanc montant de la fonction A ou B, évitant ainsi le temps mort qui apparaltrait avec un seul détecteur visant et une seule fente, et qui correspondrait à la zone de transition d'un triangle à l'autre, temps mort introduisant des impulsions négatives représentées par les signaux C et D de la figure 4. Si l'élément 1 s'arrête, le signal mesuré à la borne 25 disparaft ou change de polarité comme indiqué en 26 dans la fonction F de la figure 4 dans le cas d'une inversion du sens du mouvement. L'information "arrêt du mouvement" ou "inversion" peut être exploitée, par exemple pour arrêter les mesures effectuées par le dispositif 2. Le circuit selon la figure 1 présente un inconvénient : les points de commutation du circuit bistable 17 varient si l'amplitude relative (ou potentiel moyen relatif) des signaux A et B change. Cette situation peut être provoquée par des variations de la réflectibilité des figures ou par des variations de la tension d'alimentation. La figure 5 représente un circuit assez semblable à celui de la figure 1 où les éléments 1 à 14 et 17 à 25 sont identiques mais dont les circuits 15 et 16 sont remplacés par des circuits 15' et 16'. Le circuit 15' comprend un condensateur C qui est chargé, à travers une résistance R, par le signal A de la figure 4 et qui est déchargé par un potentiomètre P. La charge du condensateur C atteint une valeur d'équilibre qui dépend du potentiel moyen du signal A. Ainsi, un signal A donné détermine le signal de sortie du potentiomètre P, signal de sortie qui, utilisé comme référence > est appliqué à un comparateur ou discriminateur 13. En ajustant le potentiomètre P il est possible de faire basculer le circuit bistable 17 (la sortie 19 étant activée) lorsque le signal A a atteint une portion déterminée (par exemple un tiers) de sa valeur maximale. D'une façon symétrique, le potentiomètre du circuit 16' peut être ajusté pour que le circuit 17 bascule (sortie 18 activée) lorsque le signal B a atteint une portion déterminée de sa valeur maximale. Les circuits 13, 14, 15', 16' et 17 sont donc agencés de façon qu'un si- gnal apparaisse sur la figure 18 durant la plus grande partie de la montée de chaque signal en dent de scie A; de même un signal apparat sur la ligne 19 durant la plus grande partie de la montée de chaque signal en dent de scie B. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de la vitesse d'une surface mobile, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (3) associés à > ou destinés à être associés à, la surface mobile (1), présentant une suite de figures (6) et au moins un détecteur (8,9,8',3') ') agencé de façon à visionner la suite de figures à travers une ouverture (10,11),chacune des figures ayant une allure ou géométrie telle que ledit détecteur engendre un signal (A,B) B) qui dépend du sens du mouvement de la partie mobile devant l'ouverture. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les figures (6) sont des triangles. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, au sein de la suite, les triangles (6) sont disposés de façon que le sommet d'un triangle est recouvert par la base du triangle suivant, le sommet précédant la base dans le sens du mouvement de la suite. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux détecteurs (8, 9) visionnant la même suite de triangles à travers deux ouvertures (10,11), l'une des ouvertures étant disposée de façon que le détecteur visionne une portion d'un triangle disposée à peu près à la moitié de sa hauteur alors que l'autre visionne la zone de transition de ce triangle et du triangle suivant. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la sortie du ou de chaque détecteur (8, 9,8', 9') est reliée à un circuit de différenciation (20 > 21) délivrant une tension continue dont la polarité (F) dé- pend du sens du mouvement de la suite de figures (6). 6. Dispositif selon la revendication 4 ou selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les sorties des détecteurs (8,9,8',3') ') sont reliées à des circuits de différenciation respectifs (20,21) et les sorties de ces circuits (20, 21) sont reliées à un circuit combinateur (24) à travers des portes respectives (22,23) commandées par des moyens de discrimination (17,13,14,15,16) reliés aux détecteurs. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de discrimination (17,13,14,15,16) comprennent un circuit bistable (17) agencé de façon à ouvrir l'une des portes dans un état logique et l'autre dans l'autre état logique, ces états logiques étant commandés par deux circuits discriminateurs d'amplitude (13 > 14) à seuil, dont l'un (13) est relié à la sortie de l'un des détecteurs (8,8'),son son seuil de référence étant déterminé par une portion de l'amplitude du signal délivré par l'autre détecteur (9, 9'), et dont l'autre (14) est relié à la sortie de l'autre détecteur (9,9'), son seuil de référence étant déterminé par une portion de l'amplitude du signal délivré par le premier détecteur (8,8'), le circuit bistable basculant lorsque l'amplitude des signaux de sortie d'un détecteur dépasse le seuil de référence déterminé par l'autre détecteur. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les portes (22, 23) sont reliées à une borne commune (25) délivrant un signal dont la polarité dépend du sens du mouvement de la surface mobile (1). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens présentant une suite de figures (6) comprennent une feuille (3) susceptible d'être fixée à la surface mobile (1). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la feuille (3) est fixée par des moyens magnétiques. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 10, caractérisé en ce que, en plus de la suite de figures (6), un réseau de diffraction est appliqué à la surface mobile (1), permettant de mesurer la vitesse de la surface mobile (1). 12. Dispositif de contrôle du mouvement d'une surface mobile, caractérisé en ce qu'il comprend un motif ou une forme (6) se déplaçant avec la surface mo bile (3) et un détecteur (8, 9,9') 9, 9') agencé de façon à visionner le motif ou la forme se déplaçant, le motif ou la forme étant agencé de façon que le détecteur fournisse un signal permettant d'identifier le sens du mouvement de la surface mobile. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que différentes parties d'un motif ou d'une forme (6) sont visionnées lorsqu'elles sont dans des positions différentes, le motif ou la forme étant agencé de façon que les détecteurs (8,8',9,9') fournissent des signaux différents lorsque ces différentes parties sont visionnées. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le motif ou la forme (6) va en s'amenuisant. 15. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le motif ou la forme (6) présente un noircissement progressif. 16. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le motif ou la forme (6) est visionné par différentes parties du détecteur lorsqu'il est dans une position différente, ces différentes parties étant agencées pour que le détecteur fournisse des signaux différents lorsqu'elles visionnent le motif ou la forme. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le détecteur comprend un élément photosensible allant en s'amenuisant. 18. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le détecteur visionne le motif ou la forme à travers une ouverture allant en s'amenuisant. 19. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le motif ou la forme est disposé perpendiculairement à la direction du mouvement. 20. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que le motif est formé d'une suite de figures ou de formes espacées et disposées dans la direction du mouvement. 21. Dispositif de contrôle du mouvement d'une surface mobile, caractérisé en ce qu'il comprend un motif (3,6) associé à la surface mobile, et un détecteur optique (8,8', 9, 9') agencé de façon à produire un signal fonction de la quantité de lumière qu'il reçoit et qui provient de différentes parties du motif, celui-ci étant tel que la quantité de lumière reçue décroisse lorsqu'il se déplace dans un sens et croisse lorsqu'il se déplace dans l'autre sens. 22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (20, 21) de différenciation des signaux, qui délivrent un signal différentiel permettant de déterminer le sens du mouvement de la figure. 23. Dispositif selon la revendication 21 ou 22, caractérisé en ce que le motif (3, 6) forme une suite de figures répétitives et en ce qu'il comporte deux détecteurs optiques agencés de façon que lorsque l'un reçoit de la lumière d'une partie comprise entre deux figures, l'autre ne reçoive de la lumière ne provenant que de l'une des figures et comporte d'autres moyens permettant d'éliminer les signaux correspondant à de la lumière provenant d'une partie comprise entre deux figures.