Brevet FR2514149A1 — publié le 19830408

L'invention concerne un barrage photo-électrique en forme de V comportant un émetteur de lumière, un récepteur de lumière disposé à c8té de ce dernier et un réflecteur disposé à une certaine distance de l'émetteur de lumière et du récepteur de lumière, en particulier un rétroréflecteur ayant un lobe de dispersion de réflexion distinct. Dans les barrages photo-électriques habituels en forme de V, l'universalité de la mise en application est limitée du fait que le signal dépend fortement de la distance du réflecteur. ta raison en est essentiellement que les réflecteurs (feuilles réflexes ou réflecteurs pulvérisés en matière plastique) utilisés pour ce type de barrage photo-électrique ne réfléchissent pas les faisceaux incidents exactement en soi, mais selon un angle de dispersion plus ou moins important. En d'autres termes, les rétroréflecteurs utilisés généralement dans ce but n'ont pas des propriétés idéales de rétroréflexion, mais au contraire, présentent un lobe accentué de dispersion de réflexion, de telle sorte que de la lumière tombant sous un angle déterminé est reflétée à l'intérieur de la zone angulaire de ce lobe de dispersion de réflexion. La présence d'un tel lobe de dispersion de réflexion accentué dans les rétroréflecteurs utilisés pour de tels barrages photo-électriques en forme de V a pour conséquence que plus la distance du réflecteur par rapport au barrage photo-électrique est grande,plus faible est la proportion du faisceau lumineux réfléchi divergent qui frappe le récepteur de lumière. Le signal de sortie du récepteur de lumière est donc de plus en plus faible à mesure qu'on s'éloigne du réflecteur. Lorsqu'on doit réaliser avec un tel barrage photo-électrique en V, des distances par rapport au réflecteur relativement importantes, la sensibilité du système doit être assez grande pour que même le flux lumineux faible des réflecteurs à une grande distance suffise pour réaliser la fonction. Cette grande sensibilité du système signifie cependant qu'à des distances courtes du barrage photo-électrique, des objets réfléchissant sensi blement moins que le réflecteur,qui devraient précisément être reconnus comme obstacles, ne peuvent être reconnus. En d'autres termes, le barrage photo-électrique en forme de V ne peut plus remplir sa tâche lorsqu'il y a des objets réfléchissant fortement à courte distance. Le but de la présente invention est donc de produire un barrage photo-électrique en forme de V du type mentionné ci-dessus où le signal reçu du récepteur de lumière sans interruption du faisceau du barrage photo-électrique est largement indépendant de la distance par rapport au réflecteur. Par comparaison avec les barrages photo-électriques en forme de V connus, la zone de distance à l'intérieur de laquelle le réflecteur peut être disposé pour l'obtention d'un signal de réception de lumière en quelque sorte constant doit ainsi être sensiblement élargie. Pour résoudre ce problème, on prévoit selon la présente invention que l'émetteur de lumière et le récepteur de lumière présentent plusieurs, en particulier deux éléments optiques de représentation voisins l'un de l'autre et de préférence se touchant I'un l'autre, ayant des axes optiques décalés latéralement. Le principe de l'invention consiste donc dans le fait qu'on fait sortir d'une même source lumineuse ou qu'on fait parvenir à un même récepteur photo-électrique plusieurs faisceaux décalés latéralement de barrages photo-électriques qui ont des zones d'intersection décalées le long de l'axe du barrage photo-électrique.Un rétroréflecteur déplacé le long de l'axe du barrage photo-électrique et ayant un angle accentué de dispersion se trouve donc au-dessus d'une zone de distance sensiblement élargie à l'intérieur des zones d'intersection de deux faisceaux de barrage photo-électrique, de telle manière qu'on obtienne,à l'intérieur d'une gamme de distances relativement grande,une grande constance du signal de sortie du récepteur de lumière, sans interruption du faisceau de barrage photo-électrique.Selon le nhDre des éléments optiques de représentation qui peuvent être disposés l'un à côté de l'autre, la zone de distance à l'intérieur de laquelle le rétroréflecteur peut être placé peut être élargie pratiquement à volonté, sansquil en résulte une modification sensible du signal de réception, et sans interruption du barrage photo-électrique. On préfère en fait prévoir pour l'émetteur et le récepteur seulement deux éléments optiques respectifs de représentation disposés l'un à côté de l'autre, car on peut obtenir ainsi dans les nombreux cas survenant en pratique une constance très suffisante du signal de sortie,indépendamment du lieu où se trouve le rétroréflecteur. On préfère en particulier que les axes optiques soient décalés latéralement de manière que les zones d'intersection des différents faisceaux de barrage photoélectrique au moins se touchent en direction. de l'axe du barrage et de préférence se chevauchent. Avec cette réalisation, les oscillations de signal demeurent minimes lors des mouvements axiaux du rétroréflecteur d'une zone d'intersection à la suivante. On préfère encore en particulier que les zones d'intersection se chevauchent de manière que le signal de réception sur le récepteur de lumière soit sensiblement constant et oscille au maximum d'environ 30 % par rapport au signal de réception moyen, sans interruption des rayons du barrage photo-électrique et lorsque le réflecteur se déplace axialement à l'intérieur des zones d'intersection. Les éléments optiques de représentation sont de manière appropriée des lentilles et, en particulier, des objectifs. Une forme de réalisation pratique avantageuse est caractérisée en ce que près de l'axe du barrage photo-électrique, on prévoit deux lentilles pleines,normales,rondes, ovales ou en particulier rectangulaires, ayant un axe optique central et des lentilles partielles qui les avoisinent latéralement, dont les axes optiques sont disposés excentriquement, à savoir par rapport à l'axe du barrage photo-électrique. La disposition doit alors être telle que les axes optiques des lentilles partielles coïncident essentiellement avec le bord de la lentille pleine intérieurement contiguë, c'est-à-dire que les lentilles partielles sont des semi-lentilles. Il arrive de cette façon que les axes optiques des lentilles voisines,pleines ou partielles,soient plus rapprochés que les milieux des deux lentilles, et ceci est d'une importance particulière pour l'obtention d'un signal de réception largement constant. Une forme de réalisation structurelle avantageuse du barrage photo-électrique en V selon la présente invention est telle quessaussi bien les lentilles pleines que les lentilles partielles sont des lentilles sphériques éventuellement corrigées. On prévoit alors en particulier que les lentilles ontJvu vu de dessus,un contour rectangulaire et sont placées l'une à côté de l'autre en forme de bande. La présente invention va maintenant être décrite à propos d'exemples de réalisation et à l'aide des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est un schéma d'un barrage photoélectrique en V selon l'état de la technique ; la figure 2 est une représentation schématique d'un barrage photo-électrique en V selon la présente invention comportant tr-ois lentilles Pespectives pour l'émetteur de lumière et le récepteur de lumière la figure 3 montre une autre forme- de réalisation spécialement préférée du barrage photo-électrique en V selon la présente invention la figure 4 est une vue de face du barrage photo-électrique selon la figure 3 selon la ligne IV-IY de la figure 3 ; et la figure 5 est un diagramme du signal relatif de réception du barrage photo-électrique en V selon la figure 3 et la figure 4-en fonction de la distance du réflecteur. Selon la figure 1, on dispose dans une enveloppe indiquée schématiquement prévue pour le-barrage photoélectrique, une source de lumière 23 et un récepteur photoélectrique 24 disposés l'un à côté de l'autre à une certaine distance R. La source de lumière 23 peut etre une lampe à incandescence ou une source de rayonnement optique spéciale La lumière de la source lumineuse 23 est ras= semblée par un objectif circulaire 13 disposé dans la paroi d'enveloppe en un faisceau parallèle 18 de lumière émise qui s'étend en faisant un angle a/2 par rapport à l'axe central 20 du barrage photo-électrique en V. L'axe central 20 du barrage est formé par la perpendiculaire au centre tombant sur la ligne de liaison de la source lumineuse 23 et du récepteur photo-électrique 24. On dispose sur l'axe central 20 du barrage photo-électrique en V un rétroréflecteur indiqué par des traits interrompus qui a cependant une caractéristique de dispersion si accentuée qu'il envoie un faisceau de lumière de réflexion 19 à un autre objectif 14 frontal prévu dans la paroi avant de l'enveloppe 22. Les faisceaux 18, 19 sont montrés dans la représentation du dessine la figure 1 également en prolongement derrière le rétroréflecteur 21, pour mettre en évidence dans quelle zone émet l'émetteur de lumière 11 formé par l'objectif frontal 13 et la source lumineuse 23 et à partir de quelle zone le récepteur de lumière 12 formé par l'objectif frontal 14 et le récepteur photo-électrique 24 peut recevoir la lumière. Des axes optiques 15, 16 s'étendant par le centre des objectifs 13, 14 s'étendent parallèlement à l'axe central 20 du barrage photo-électrique en V et présentent la même distance par rapport à l'axe 20. La distance est désignée par B et constitue la base du barrage photoélectrique en V. Le faisceau de lumière émise 18 et le faisceau de lumière reçue 19 se chevauchent dans une zone d'intersection 17. Si le rétroréflecteur 21 est disposé, comme montré à la figure 1, au milieu de cette zone d'intersection 17, le récepteur photo-élect:rique 24 obtient le flux lumineux maximal et délivre ainsi le plus grand signal de sortie. il est important à ce sujet que le rétroréflecteur 21 présente sensiblement les dimensions de section transversale du faisceau de lumière émise 18.Si le rétroréflec- teur 21 est mu alternativenent en direction de la flèche double F, c'est-à-dire en direction de l'axe central 20, le signal de sortie du récepteur photo-électrique 24 décroSt sans interruption du barrage photo-électrique. En modifiant la longueur de la base-B et l'amplitude de l'angle a entre les faisceaux lumineux 18, 19, on peut modifier l'emplacement et la-longueur de la zone d'intersection 17. tes barrages photo-électriques connus en V présentent généralement une distance fixe B des axes optiques 15, 16 ainsi qu'un angle a à réglage fixe. On a déjà proposé également, par ailleurs, des barrages photo-électriques en V où ces paramètres sont réglables. Ceci implique cependant une dépense mécanique. importante, mis à part le fait que la précision du barrage photoélectrique en V peut en être affectée Lorsque le barrage photo-électrique en V doit fonctionner dans une gamme de distances faible et grande de réflecteur, on a jusqu'ici rendu extrêmement petits la base B-et l'angle ol. Ceci provoque cependant un maximum non désiré du signal relatif de réception lorsque le rétroréf lecteur 21 est disposé au voisinage immédiat de l'enveloppe 22 de barrage photo-électrique. Si on place le rétroréflecteur 21 à une distance relativement grande du barrage photo-électrique, bien qu'on obtienne un signal de réception avec relativement peu d'écart, celui-ci a une valeur relativement basse. Dans la description suivante du barrage photoélectrique en V selon la présente invention, les mêmes numéros de référence désignent des pièces correspondantes de la figure 1. Selon la figure 2, les objectifs 13, 14 du barrage photo-électrique en V connus selon la figure 1 sont subdivisés en trois objectifs 13a, 13b, 13c ou 14a, 14b, 14c directement voisins ayant des axes optiques décalés latéralement 15a, 15b, 15c ou 16a, 16b, 16c. Par cette disposition, les faisceaux de lumière émise et reçue 18a, 18b, 18c ou 19a, 19b, 19c se coupent à des endroits distincts le long de l'axe central 20 du barrage photo-électrique en V. Plus les deux faisceaux se coupent plus près de l'enveloppe 22 du barrage, plus grand est l'angle a. L'angle a1 entre les faisceaux 18a, 19a est ainsi plus grand que l'angle d'intersection a2 entre les faisceaux lumineux 18b, 19b, tandis que ce dernier est plus grand que l'angle a3 entre les faisceaux lumineux 18c, 19c. Le barrage photo-électrique en V selon la figure 2 comporte ainsi une première base étroite 131, une deuxième base B2 un peu plus large et une troisième base B3 encore plus large qui mènent, respectivement, à des distances optimales distinctes de réflecteur. Selon la disposition de la présente invention, le récepteur photo-électrique 24 délivre pratiquement le même signal de sortiessque le rétroréflecteur 21 soit disposé dans la zone d'intersection des faisceaux lumineux 18a, 19a ou bien 18b, 19b ou bien 18c, 19c. Lorsque le rétroréflecteur 21 est disposé entre ces endroits d'intersection, le signal de réception diminue légèrement. En choisissant convenablement les bases B et l'angle a, on peut cependant faire en sorte que cette diminution demeure en dessous d'une valeur limite prédéterminée. Dans l'exemple de réalisation selon les figures 3 et 4, on dispose immédiatement sur les deux côtés de l'axe central 20 deux lentilles sphériques 13a, 14a qui, d'après la figure 4, ont un contour-quadratique. Immédiatement au voisinage extérieur, on trouve sur les objectifs frontaux 13a, 14a les objectifs frontaux 13b, 14b hémisphériques qui ont également un contour quadratique. Etant donné la conformation hémisphérique des deux objectifs frontaux externes 13b et 14b, leurs axes optiques 15b et 16b se trouvent immédiatement sur le bord externe des objectifs pleins 13a, 14a sphériques internes. De cette manière, la base B2 n'est seulement qulun peu plus longue que ce qui correspond à la distance des milieux des objectifs frontaux 13a, 13b ou 14a, 14b. Les zones d'intersection des faisceaux lumineux 18a, 19a ou 18b, 19b se trouvent donc plus proches l'une de l'autre et on obtient ainsi une meilleure constante du signal de réception du récepteur photo-électrique 24. La figure 5 montre dans la même échelle des longueurs que la figure 3 comment le signal de réception relatif E du récepteur photo-électrique 24 dépend de la distance x du rétroréflecteur 21 par rapport au côté frontal de l'enveloppe 22. Selon la figure 5, lorsque la distance de réflecteur s'accroît, le signal de réception du récepteur photo-électrique 24 augmente tout d'abord Jusqu'à un maximum en x1. Cet endroit correspond au point d'intersection des faisceaux lumineux 18a, 19a. Lors d'un déplacement subséquent du rétroréflecteur 21 le long de l'axe central 20 à partir de l'enveloppe 22, le signal tombe tout d'abord un peu jusqu'à un minimum en x3. Cèt endroit correspond à peu près au milieu se trouvant entre les points d'intersection des faisceaux lumineux 18a,-19a ou 18b,,19b. Ensuite, le signal relatif de réception E remonte à nouveau jusqu'à l'endroit x2 où les faisceaux lumineux 18b, 19b se coupent. Le signal de réception subit enfin une chute constante. La largeur H d'amplitude moitié du signal relatif de réception E s'étend ainsi sur une très grande gamme de longueurs qui commence déjà loin en dessous de X1 et bien au-dessus de x2. En réglant le seuil du barrage photo-électrique à un signal de réception relatif (0,5) correspondant à la largeur H d'amplitude moitié, on peut ainsi obtenir un comportement de réponse constant du barrage photo-électrique en V sur la gamme des distances en correspondance avec la largeur H d'amplitude moitié. Par le mot "constance", on entend ainsi dans ce cas une réduction de signal très faible comme celle nécessaire pour obtenir le seuil du barrage photo-électrique. il est d'importance particulière selon la présente invention que les zones de surfaces F1 ou F2 occupées par les objectifs frontaux 13a, 14a et 13b, 14b puissent encore être variées. En choisissant de manière convenable le rapport des faces F1/F2, il est possible de fixer les amplitudes de signal dans les distances d'intersection x1, x2 de manière qu'elles soient à peu près de même valeur pour un type détermine de réflecteur et de barrage photo-électrique. On peut, par exemple, avoir la zone de surface F2 plus grande que la zone de surface F1 au cas où des absorptions importantes existent sur le trajet de mesure. La raison principale pour laquelle F1 et F2 peuvent être, mais ne doivent pas être distinctes, réside dans le fait que le rayonnement réfléchi par le réflecteur est plus faible à des grandes distances en raison du lobe de dispersion donné. REVENDICATIONS 1. Barrage photo-électrique en V comportant -un émetteur de lumière, un récepteur de lumière disposé près de celui-ci et un réflecteur placé à une distance de l'émetteur de lumière et du récepteur de lumière, en particulier un rétroréflecteur ayant un lobe distinct de dispersion de réflexion, caractérisé en ce que l'émetteur de lumière (11) et le récepteur de lumière (12) comportentplusieurs éléments optiques de représentation (13a, 13b, 13c ; 14a, 14b, 14c), en particulier deux éléments contigus, de préférence des éléments voisins l'un de l'autre, ayant des axes optiques (15a, 15b, 15c ; tGa, 16b, 16c) décalés latéralement. 2. Barrage photo-électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes optiques (15a, 15b, 15c ; 16a, 16b, 16c) sont décalés latéralement pour que les zones d'intersection tel7) des différents faisceaux de barrage photo-électrique (18, 19) au moins soient voisins l'un de l'autre et de préférence se chevauchent en direction de l'axe du barrage photo-électrique (20) 3.Barrage photo-électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les zones d'intersection (17) se chevauchent de manière que le signal de réception du récepteur de lumière (12) soit essentiellement constant et s1 écarte au maximum d'environ 30 % du signal moyen de réception, lorsque les rayons du barrage photo-électrique ne sont pas interrompus et que le réflecteur (21) est décalé axialement à l'intérieur des zones d'intersection. 4. Barrage photo-électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments optiques de représentatiôn sont des lentilles, en particulier des objectifs (13a, 13b, 13c ; 14a, 14b, 14c). 5 Barrage photo-électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que près de l'axe (20) du barrage photo-électrique, on prévoit deux lentilles pleines normales (13a, 14a), rondes, ovales ou en particulier recta-nguîaires, ayant un axe optique central (1 Sa, 15b) et des lentilles partielles (13b, 14b) qui en sont voisines latéralement et dont les axes optiques (15b, 16b) sont disposés excentriquement et précisément vers l'axe (20) du barrage photo-électrique. 6. Barrage photo-électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les axes optiques (15b, 16b) des lentilles partielles coincident essentiellement avec le bord de la lentille pleine (13a, 14a), voisine intérieurement, c'est-à-dire que les lentilles partielles sont des demi-lentilles (13b, 14b). 7. Barrage photo-électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, aussi bien les lentilles pleines (13a, 14a) que les lentilles partielles (13b, 14b) sont des lentilles sphériques éventuellement corrigées. 8. Barrage photo-électrique selon ia revendication 7, caractérisé en ce que les lentilles ont en vue de dessus un contour rectangulaire et sont placées l'une près de l'autre en forme de bande (figure 5).