Brevet FR2451337A1 — publié le 19801010

La présente invention concerne un dispositif pour le guidage latéral et/ou le positionnement longitudinal automatique, par détection de repères, de bandes en cours de défilement. De tels dispositifs sont utilisés dans toutes les industries qui travaillent, traitent, manutentionnent, impriment ou transforment des matériaux en bande, en cours de défilement. La diversité des matériaux en bande faisant appel aux dispositifs de guidage et/ou de positionnement est grande : papier, carton, aluminium, cellulose, polyéthylène, complexes papier-polyéthylène, papier-aluminium, support auto-collant ,acier ordinaire, ou inoxydable, fer galvanisé, tissus, non tissés, films émulsionnés et autres similaires. Les dispositifs connus de ce genre sont généralement constitués par un détecteur photoélectronique, c'est-à-dire qu'ils comprennent une source lumineuse ou projecteur émettant un rayon lumineux dirigé sur le repère a détecter et un élément photosensible placé sur la trajectoire du rayon lumineux réfléchi et susceptible de réagir lors des variations de l'intensité lumineuse du rayon réfléchi, cet élément photo-sensible étant associé à des moyens de correction du défilement de la bande. Parmi les dispositifs connus, il y a ceux dits "à réflexion angulaire", le projecteur et l'élément photo-sensible étant situés de part et d'autre de la normale à la trajectoire du ou des repères à détecter. Ces dispositifs présentent l'inconvénient dextre, d'une part, très encombrants et d'autre part, plus sensibles aux inégalités d'épaisseur et de l'état de surface du matériau qu'aux repères, de telle sorte que, généralement, on leur préfère les dispositifs dits "à réflexion axiale".Dans ces dispositifs, les rayons incidents et réfléchis sont confondus sur la majeure partie de leur trajet ; ils ne sont séparés qu'au voisinage du projecteur et de l'élément photo-sensible qui sont, le plus souvent, disposés dans un même bottier avec un miroir semi-réfléchissant convenablement orienté pour laisser passer le rayon incident émis par le projecteur normalement à la surface du matériau en bande et réfléchir en direction de l'élément photo-sensible le rayon réfléchi par ledit matériau, coaxialement au rayon incident. La lumiêre émise par la source est focalisée sur le repère imprimé sur le matériau en bande ou, éventuellement sur le bord de ce dernier au moyen d'une lentille optique ; elle s'y réfléchit plus ou moins selon la couleur, le contraste ou l'état de surface du matériau à contrôler, en empruntant le même chemine- ment qu'à l'aller, pour retourner au miroir semi-réfléchissant qui la dirige sur l'élément photo-sensible pour la convertir en grandeur électrique. Le signal électrique recueilli aux bornes de l'élément photosensible varie donc en fonction de l'intensité ou de la couleur de la lumière réfléchie qui l'insole ; ce signal est amplifié par un amplificateur électronique avant d'agir sur un organe de correction, électrique ou hydraulique qui corrige la position latérale ou longitudinale de la bande en cours de défilement par rapport à sa position réelle lue en permanence par le dispositif. Bien que préféré au dispositif'S réflexion angulaire", ce dispositif à réflexion axiale" présente plusieurs inconvénients. En premier lieu, il possède un rendement très faible. En effet, même si l'on fait abstraction des pertes lumineuses dues aux phénomènes d'absorption et de réfraction par la lentille optique, le rendement lumineux, au niveau de l'élément photosensible est réduit à 25 % par la seule présence du miroir semiréfléchissant qui provoque une perte 75 % de l'intensité lumineuse. En outre, la face plane interne de la lentille engendre une réflexion parasite permanente de lumière qui retourne à l'élément photo-sensible en abaissant sa sensibilité. Ce phénomène est généralement appelé "bruit de fond". I1 en résulte que ces dispositifs sont inefficaces lorsque les repères sont peu nuancés ou que la brillance du matériau est importante et de ce fait éblouit l'élément photo-sensible. Par ailleurs, le boîtier contenant le projecteur et l'élément photo-sensible est monté sur le bâti de la machine et se trouve donc soumis à des vibrations qui sont préjudiciables à la durée de vie de son projecteur. Il faut noter, aussi, qu'en raison du faible courant émis par l'élément photo-sensible et des risques de perturbations par des courants parasites extérieurs induits par les moteurs éléctnques puissants de la machine, la longueur du câble blindé reliant ledit élément à l'organe analysant ce signal, pour commander l'organe de correction, est nécessairement limitée. Enfin, ces dispositifs sont souvent utilisés en milieu explosif. C'est le cas, notamment, lorsqu'ils sont associés à des machines d'imprimerie dont les encres utilisent des solvants volatiles inflammables. Il est alors nécessaire que le bottier logeant le projecteur et l'élément photo-sensible soit lui-même équipé d'une enveloppe anti-déflagrante, ce qui augmente encore son volume et rend sa mise en place difficile dans des zones de lecture parfois réduites. La présente invention vise à remédier à tous ces inconvénients en permettant l'utilisation de repères peu nuancés et en supprimant les effets d'éblouissement et de réflexions parasites auxquels sont soumis les éléments photo-sensibles. A cet effet, le dispositif qu'elle concerne et qui est du type précité, comprend, en outre; deux faisceaux de fibres optiques dont l'un, guidant le rayon incident, relie le projecteur à la lentille de focalisation de la lumière sur la zone de défilement du ou des repères à contrôler et dont l'autre, guidant le rayon réfléchi, relie cette lentille à l'élément photo-sensible, ces deux faisceaux pouvant être assemblés l'un à l'autre sur une partie de leur longueur. La présence des fibres optiques dans ce dispositif apporte des avantages considérables - Les rayons incidents et réfléchis sont séparés ce qui, d'une part, évite le recours à un miroir semi-réfléchissant et la perte importante d'énergie qui en résulte et, d'autre part, élimine le phénomène précité de "bruit de fond". - Compte tenu de leur rendement élevé, les fibres optiques peuvent être d'une longueur suffisante pour permettre d'éloigner de la machine le coffret contenant le projecteur et l'élément photosensible dont l'encombrement n'est plus gênant, En outre, lorsque la machine travaille en milieu inflammable, ce coffret peut être placé, sans difficulté, avec d'autres identiques dans une armoire anti-déflagrante ou même dans une autre pièce. - En raison de leur conductivitae thermique pratiquement nulle,les fibre*optiques éliminent tout risque de perturbation du fonctionnement de l'élément photo-sensible, par la chaleur provenant du projecteur ou du soleil et qui serait réfléchie par la brillance de la bande. De préférence l'élément photo-sensible est une photorésistance dont la sensibilité est supérieure à celle des autres éléments photo-sensibles mais dont le temps de réponse relativement élevé, puisqu'il est de l'ordre dela seconde, excluait l'emploi jusqu'alors. En effet, l'amélioration du rendement. dû à l'emploi des fibres optiques permet de faire travailler la photo-résistance dans la partie haute de sa caractéristique R = f (éclairement), ou l'on exploite de faibles variations de résistances avec un très faible temps de réponses. Suivant une autre caracéristiquc avantageuse de l'invention, le projecteur est dutype au Xénon qui produit 'me lumière blanche très proche de la lumière du jour. Ainsi, les couleurs ne sont pas altérées et I es repères peuvent être très peu nuancés par rapport a la couleur de fond sur laquelle ils sont appliqués. Avantageusement, à la photo-résmstance est associé un filtre optique qui donne, à la courbe de sa repense spectrale, une allure parabolique se rapprochant de celle de l'oeil humain. Un autre avantage de l'utilisation des fibres optiques réside dans le fait qu'elles possèdent une ouverture numérique maximale de 2 x 35, c'est-à-dire que le faisceau commun de fibres optiques qui aboutit à la lentille ne transmet à l6lement photo-sensible, que les rayons lumineux qui sont réfléchis par la surface du matériau en bande avec un angle de réflexion égal ou inférieur à 35 par rapport à la normale à. la surface dudit matériau. Cependant, suivant une autre caraeteristique de l'invention permettant d'éliminer tout rayon parasite réfléchi par la bande, l'extrémité commune et située vers la lentille des faisceaux de fibres optiques est équipée d'un disque ou écran opaque qui lBen- toure. De préférence, le diamètre extérieur de ce disque est égal à au moins deux fois celui de l'extrémité considérée du faisceau commun de fibres optiques. De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif Figure 1 est une vue schématique montrant l'ensemble de ce dispositif Figure 2 est, à échelle agrandie, une vue partielle montrant l'agencement particulier de l'extrémité située vers la lentille du faisceau commun des fibres optiques. Ce dispositif est destiné à contrôler le passage de repères non visibles sur le dessin, appliqués sur la face supérieure 2a d'un matériau en bande 2 qui défile de manière continue. Le bord de la bande 2 peut éventuellement constituer l'un de ces repères. Comme les dispositifs connus de ce genre, celui objet de la présente demande comprend une source lumineuse ou projecteur 3 émettant un rayon incident en direction de la surface supérieure 2a du matériau en bande 2 et un élément photo-sensible 4 destiné à recevoir le rayon réfléchi par ladite surface du matériau précité. Une lentille optique 5, située à proximité de la surface 2a du matériau en bande 2, au-dessus de la zone dans laquelle défile le ou les repères appliqués sur ladite surface 2a est destinée à focaliser le rayon incident sur la zone précitée. Le dispositif selon l'invention comprend en outre deux faisceaux de fibres optiques destinés à guider la lumière. Un premier faisceau 6 reliant le projecteur 3 à la lentille 5 et assurant le guidage du rayon incident ; un second faisceau de fibres optiques 7 reliant la lentille 5 à l'élément photo-sensible 4 et assurant par conséquent le guidage du rayon réfléchi par la surface 2a du matériau en bande 2. Un écran 10 sépare le projecteur 3 de l'élément photo-sensible4 pour éliminer tout risque d'éclairement direct du second par le premier. Comme on le voit les rayons lumineux incidents et réfléchis conduits par les faisceaux de fibres optiques 6 et 7 sont séparés tout au long de leur trajet. En conséquence, il n'est pas nécessaire de prévoir l'utilisation d'un miroir semi-réfléchissant dont la seule présence réduit à 25 % le rendement du dispositif. En outre, la séparation en deux trajets totalement distincts des rayons lumineux incidents et réfléchis élimine tout phénomène de bruit de fond. En effet, Si une partie du rayon incident est réfléchie par la face interne plane de-la lentille 5, le rayon réfléchi parasite qui en résulte est renvoyé au projecteur et ne peut pas être conduit jusqu'à l'élément photo-sensible 4, puisque la réflexion parasite précitée se produit à l'intérieur du faisceau de fibres optiques 6. Le rendement des fibres optiques pour une longueur de llordre d'un mètre est d'environ 60 % rendement qui est nettement supérieur à celui d'un miroir réfléchissant. Il permet donc, d'une part, d'utiliser des repères beaucoup moins nuancés que ne l'autorisaient les dispositifs actuellement connus. En outre, l'utilisation des fibres optiques permet un beaucoup plus grand choix d'emplacement du coffret contenant le projecteur 3 et l'élément photo-sensible4 et, de plus, la souplesse et l'encombrement très réduit (6 mm de diamètre de l'embout commun des faisceaux de fibres optiques permettent de choisir n'importe quel emplacement de l'installation pour constituer la zone à contrôler de la bande.Comme indiqué précédemment, ce coffret peut, si nécessaire, être placé avec d'autres dans une armoire anti déflagrante ou encore être installé dans une pièce autre que celle dans laquelle est installée la machine à laquelle ce dispositif est associé. Comme indiqué précédemment, la source lumineuse ou projecteur 3 est avantageusement un projecteur du type au xénon produisant une lumière blanche voisine de la lumière du- jour. Cette lumière blanche a l'avantage de ne pas altérer la couleur des repères et, par conséquent, elle-autorise l'utilisation de repères peu ou très peu nuancés par rapport au fond de couleur sur lequel ils sont appliqués. Dans les dispositifs connus de ce genre, l'utilisation des photo-résistances comme élément photo-sensible était pratiquement exclue en raison de leur temps de réponse trop important dans les zones basses de leurs caractéristiques R = f (éclairement). En effet, le "bruit de fond" et le faible rendement des dispositifs connus ne permettent pas de travailler dans la partie haute de-la caractéristique. Au contraire, le rendement relativement élevé du dispositif objet de la présente demande permet de travailler dans la partie haute de cette caractéristique, partie haute dans laquelle on peut exploiter de faibles variations de résistance avec un faible temps de réponse. Comme le montre la Figure 1, un filtre optique 8 est avantageusement associé à la photo-résistance 4 pour procurer à la courbe de sa réponse spectrale une allure parabolique se rapprochant de celle de l'oeil humain. Il est connu que les fibres optiques possèdent une ouverture numérique maximum de 2 x 35 , c'est-à-dire que le faisceau commun 9 qui aboutit à la lentille 5 ne transmet à l'élément photosensible que les rayons lumineux réfléchis par la surface 2a du matériau en bande 2, avec un angle de réflexion égal ou inférieur à 35 par rapport à la normale à ladite surface. Cet angle de 350 est matérialisé sur la Figure 2 du dessin joint. Mettant à profit cette propriété des fibres optiques suivant une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité située du côté de la lentille 5 du faisceau commun 9 des fibres optiques est entourée par un disque ou écran opaque Il dont le diamètre extérieur est sensiblement égal au double de celui du faisceau commun 9 précité. La présence de ce disque Il a pour effet d'éliminer tout risque qu'un rayon lumineux parasite tel que le rayon lumineux 12, soit réfléchi et conduit par le faisceau de fibres optiques 7 jusqu'a l'élément photo-sensible 4.En effet, comme le montre la Figure 2 le rayon réfléchi i2a, provenant du rayon lumineux parasite 12 forme, avec la normale à la surface 2a, un angle obligatoirement supérieur à 35- et qui, dans 1'exemple illustré sur le dessin, est de l'ordre de 45-. La présence du disque Il a donc pour effet d'éliminer tout effet, sur l'élément photo-résistant 4, d'un rayon lumineux parasite émis par une source de lumière 13, autre que le projecteur 3, et qui pourrait entre soit une lampe du local dans lequel est installée la machine à laquelle est associé le dispositif de l'invention, soit encore le soleil. Le dispositif de l'invention qui vient d'être décrit cidessus, présente donc par rapport aux dispositifs connus de ce type l'avantage de posséder une sensibilité et un rendement bien supérieur. Il permet donc d'utiliser des repères peu ou très peu contrastés, ce qui évite dans certains cas l'obligation pour les imprimeurs ou aux autres industriels utilisant ce type de dispositifs, de prévoir, dans le cas où la gamme des couleurs utilisées n'est que peu ou très peu contrastée, une couleur supplémentaire suffisamment contrastée pour influencer l'élément photosensible du dispositif. Le dispositif selon l'invention qui peut détecter des repères peu ou très peu nuancés permet donc de réaliser, dans bien des cas, une économie appréciable. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif qui a été décrit ci-dessus, à titre d'exemple non limitatif ; elle en embrasse, au contraire toutes les variantes de réalisation. REYENDICATIONS 1.- Dispositif pour le guidage latéral et le positionnement longitudinal automatiques, par détection de repères, de bandes en cours de défilement, du type comprenant une source lumineuse ou projecteur émettant un rayon lumineux dirigé sur le repère à détecter, et un élément photo-sensible place sur la tra-ectoire du rayon lumineux réfléchi et susceptible de réagir lors des varia- tions de l'intensité lumineuse du rayon réfléchi, cet élément photosensible étant associé à des moyens de correction du défilement de la bande, caractérisé en ce qu'il comprend, comprend, en outre, deux faisceaux de fibres optiques dont l'un, guidant le rayon incident, relie le projecteur à la lentille de focalisation de la lumière sur la zone de défilement du ou des repères à contrôler et dont l'autre, guidant le rayon réfléchi, relie cette lentille a l'élément photo-sensible. ces deux faisceaux pouvant être assemblés l'an à autre sur une partie de leur longueur. 2.- Dispositif selon la Revendication 1, caractérisé on ce que l'élément photo-sensible est consitué par une photo-résistance. 3.- Dispositif selon la Revendioatlon 2, caractérisé en ce qu'a la photo-résistance est associe un filtre optique qui donne, à la courbe de sa réponse spectrale une allure parabolique se rapprochant de celle de l'oeil humain. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sourie lumineuse ou projecteur est du type émettant une lumière blanche tel qu'un projecteur au xénon. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des Revendications précédentes, caractérisé en ce que leestrémité commune située vers la lentille des faisceaux de fibres optiques est équipée d'un disque ou écran opaque qui l'entoure. 6.- Dispositif selon la Revendication 5, caractérisé en ce que le diamètre extérieur du disque opaque entourant l'extrémité du faisceau commun des fibres optiques est égal à au moins deux fois celui de l'extrémité considérée dudit faisceau commun.