Brevet FR2513754A1 — publié le 19830401

Dispositif de mesure pour la détermination de la dimension transversale d'un fil en marche à l'aide d'une rangée de palpeurs d'image La présente invention concerne un dispositif de mesure pour la détermination de la dimension transversale d'un fil en marche à l'aide d'une rangée de palpeurs d'image, dont l'état de signal représente la répartition de la lumière, influencée par le fil, d'une source lumineuse, un signal d'exploration sous la forme d'une série d'impulsions étant chaque fois engendré par exploration, dans des cycles suc- cessifs, des palpeurs d'image à l'aide d'une horloges Il faut entendre ici par le terme général de "fil" des articles continus en genre de fil de nature textile ou non, par exemple des monofilaments, des filés, des fibres de verre, dès fils rigides ou autres articles analogues. La demande de brevet allemandl E 29 49 303 définit déjà un procédé et un dispositif de mesure continue, à l'aide d'une rangée de palpeurs photosensibles, de la dimension transversale d'un article en genre de fil déplacé longitudi- nalement, dans lesquels le signal d'exploration en série est engendré à chaque fois par exploration de l'état de signal de la rangée dans des cycles successifs Par des mesures particu- lières, on résout en même temps le problème de supprimer, notamment en cas de salissure non uniforme du champ de mesure optique, le signal de base et, du même fait, des variations de celui-ci propres à fausser la mesure Il faut entendre par le signal de base le signal d'exploration formé sans fil dans le champ de mesure. L'invention a pour objet un dispositif de mesure qui ait pour but d'éliminer non pas le signal de base, mais l'effet de toutes les variations lentes et de longue durée du dispositif de mesure tells que la diminution de l'intensité de la source lumineuse, l'empoussiérage du champ de mesure, 3 W la 3 l di Li 2 nuticn de 1 & sa-sibilite des palpeusr de la rangée et de l'amplificateur normalement relié à ceux-ci. Ce dispositif de mesure est caractérisé par le fait qu'à la rangée des palpeurs d'image sont reliés des circuits à seuil de réponse dont la sensibilité de réponse est réglable, à l'aide d'une boucle de régulation, en sens contraire de la grandeur moyenne sur une longue durée du signal de sortie de ladite rangée. Selon d'autres particularités avantageuses possibles de l'invention: le dispositif de mesure comporte une porte ET présentant une première entrée et une deuxième, négative, la première entrée étant reliée à l'horloge et la deuxième, négative, à la sortie des circuits à seuil de réponse, en sorte que le signal de sortie en série de la porte ET repré- sente le diamètre du fil se trouvant dans le champ de mesure et exploré par la rangée des palpeurs; les circuits à seuil de réponse se composent du montage en série d'un amplificateur a amplification fixe et d'un basculeur de Schmitt à seuil de réponse commandable, et la boucle de régulation s'étend de l'entrée à une entrée de commande du basculeur'de Schmitt; les circuits à seuil de réponse se composent du montage en série d'un amplificateur à amplification réglable et d'un basculeur de Schmitt à seuil de réponse fixe, et la boucle de régulation s'étend de la sortie à une entrée de commande de l'amplificateur; la boucle de régulationcomprend un intégrateur qui forme la valeur moyenne des amplitudes des impulsions fournies par l'amplificateur sur au moins dix cycles de l'horloge - L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est un schéma synoptique d'un premier dispositif de mesure selon ladite invention relié à un épurateur électronique de fil à fonctionnement analogique; la figure 2 est destinée à expliquer le fonctionnement au moyen d'un diagramme des impulsions engendrées dans le dispositif de mesure; la figure 3 donne la structure d'un des circuits prévus sur la figure 1; la figure 4 est le schéma synoptique d'un deuxième dispositif de mesure selon l'invention relié à un épurateur de fil à fonctionnement numérique. Selon la figure 1, le dispositif de mesure 1 à 9 se compose d'un dispositif opto-électronique 1 à 3 et d'un circuit d'évaluation 4 à 9 Le dispositif opto-électronique comprend une source lumineuse 1 engendrant de la lumière dirigée, une horloge 2 et une rangée linéaire 3 de palpeurs d'image à semi- conducteuxs consistant de préférence en des photodiodes ou des éléments à transfert de charge Y dits éléments CCD Les lignes en trait discontinu reliant la source lumineuse 1 aux extrémités de la rangée 3 délimitent le champ de mesure M, dans lequel se trouve un fil P vu en section transversale sur la figure* La rangée linéaire 3 renferme par exemple 256 pal- peurs, pour l'exploration desquels l'horloge 2 engendre à chaque fois, dans des cycles d'exploration se suivant pério- diquement, 256 impulsions d'horloge par cycle On a reproduit schématiquement en 2 , sur la première ligne de la figure 2, neuf de ces impulsions d'horloge. Le circuit d'évaluation 4 à 9, auquel est relié l'épurateur de fil 10, 11, est lui-même relié à la rangée 3; il se compose d'un canal de mesure, avec composants 4 à 7 et 9, ainsi que d'une boucle de régulation avec un intégrateur 8. Le canal de mesure forme le montage en série d'un amplificateur 4, d'un générateur d'impulsions commandable 5 à seuil de réponse, qui est par exemple un basculeur de Schmitt, d'une porte ET 6 avec une première entrée À et une deuxième, négative, B d'un compteur électronique 7 et d'un convertisseur numérique-analogique 9 La sortie du basculeur de Schmitt 5 est reliée à la deuxième entrée, négative, B de la porte 6, dont la première entrée À est elle-même reliée a l'horloge 2 Un intégrateur 8 dont la sortie est reliée à une entrée de commande C 5 du basculeur de Schmitt 5 est relié quant à, lui, en parallèle sur ledit basculeur 5, à la sortie de l'amplificateur 4 * La partie électronique 10 d'un épurateur de fil électronique à fonctionnement analogique, partie suivie d'un dispositif séparateur 11, est reliée au convertisseur numérique-analogique 9 La partie électronique 10 et le dispositif séparateur Il peuvent être conçus de façon diffé- rente et connue Ils ne sont représentés ici que schémati- quement dans un but de simplification. On va expliquer maintenant, à l'aide de la figure 2, le fonctionnement du dispositif de mesure selon la figure 1. L'horloge 2 fournit, comme on l'a déjà vu, une série d'impul- sions de la forme représentée en 21 dans chaque cycle d'explo- ration En l'absence de fil et de salissure du champ de mesure M, il apparaît aussi à la sortie de la rangée 3 et d'un ampli- ficateur 4 une série correspondante d'impulsions d'une ampli- tude approximativement égale On voit sur la deuxième ligne de la figure 2 une suite ou séquence 4 d'impulsions de pal- peur d'amplitudes différentes telle qu'elle apparait, après insertion du fil Pl à la sortie de la rangée 3 et de l'ampli- ficateur 4 Les impulsions hautes, ou "impulsions claires", indiquent un palpeur d'image éclairé, les impulsions basses, ou "impulsions obscures", un palpeur d'image ombragé par le fil P Ne sont ainsi ombragés ici, par exemple, que trois palpeurs La ligne horizontale S en trait discontinu, repré- sente le seuil de réponse du basculeur de Schmitt 5. On voit en 5 A le signal de sortie du basculeur de Schmitt 5 A chaque impulsion haute, dépassant le seuil de réponse S, de la suite 4 , correspond une impulsion de sortie de hauteur constante, au lieu que les impulsions basses de cette même suite 4 À sont éliminées* Or, la porte ET 6 fournit un signal de sortie 6 A reproduisant uniquement les palpeurs obscurcis, au nombre de trois sur la figure Ce nombre est compté dans le compteur électronique 7; le signal de sortie numérique dudit compteur 7 est transformé, dans le convertisseur numérique-analogique 9, en un signal analogique dont la valeur représente le dia- mètre du fil F. Le signal analogique est traité plus avant de façon connue dans la partie électronique 10 Le dispositif sépara- teur il n'entre en fonction que si le signal représenté en 6 sur la figure 2 ou le signal de sortie du compteur électro- nique 7 dépassent une valeur de seuil déterminé réglé à l'avance. L'intégrateur 8 est ainsi établi qu'il forme la valeur moyenne, de préférence arithmétique, des amplitudes des impulsions fournies par l'amplificateur 4 sur un grand nombre de cycles d'exploration successifs De façon tout à fait générale, c'est-à-dire en utilisant à volonté le dispositif de mesure, le nombre de ces cycles doit être au moins de dix pour donner une valeur moyenne sûre. L'intégrateur 8 forme donc à partir du signal de sortie 4 A de l'amplificateur 4 un signal de valeur moyenne dont la hauteur dépend des amplitudes de toutes les impulsions de palpeur, c'est-à-dire aussi du diamètre du fil inséré, et le cas échéant de la salissure du champ de mesure M Le signal de valeur moyenne est d'autant plus petit que la salissure est plus forte et le diamètre du fil plus grand Ce signal de valeur moyenne vient agir sur le basculeur de Schmitt 5 par l'entrée de commande C 5 Le seuil de réponse S dudit basculeur de Schmitt 5 s'en trouve commandé en sorte qu'il augmente ou diminue en sens contraire de la quantité de lumière tombant sur la rangée 3 Ladite quantité de lumière devient par exemple plus faible en cas de forte salissure; cette diminution est compensée par l'effet de l'intégrateur 8, du fait que le seuil de réponse S du basculeur de Schmitt 5 se trouve abaissé, ou, en d'autres termes, sa sensibilité de réponse accrue. 33 Ceu Lte sensibilité de réponse est donc soumise à une régulation en sens contraire de la grandeur du signal de sortie en moyenne sur longue durée de la rangée 3. En cas d'utilisation du dispositif de mesure t à 9 conjointement à un épurateur de fil 10, 11 sur un bobinoir automatique, la constante de temps de l'intégrateur 8 doit être choisie en sorte que des variations du diamètre du fil S dues à des défauts de filé n'aient pas d'influence notable sur la régulation Il en résulte dans ce cas des constantes de temps qui, normalement, sont nettement plus élevées que le décuple de la période d'exploration. La figure 3 donne un exemple de structure de l'inté- grateur 8 avec un amplificateur opérationnel OP La sortie de ce dernier est branchée, de façon connue, en rétroaction sur l'entrée négative par un condensateur C 1 Conjointement au condensateur Cl et au facteur d'amplification v, la résistance d'entrée Rl détermine la constante de temps T,0 éaheàv Ri Cl. La résistance R 2 branchée en parallèle sur le condensateur Cl a une valeur élevée et empêche la modulation de l'amplifica- teur opérationnel OP jusqu'à la saturation. La figure 4 représente un deuxième exemple de réalisation du dispositif de mesure avec utilisation des mêmes chiffres de référence que sur la figure 1 pour les composants conservant le même mode d'action Les composants de fonction analogue, mais modifiée, sont désignés par les m 9 mes chiffres de référence, ceux-ci munis cependant d'un index supplémentaire, ce qui donne par exemple la formule 4-1. Le dispositif opto-électronique 1 à 3 correspond à celui de la figure 1. La rangée 3 est reliée à un amplificateur 4-1 à amplification réglable La boucle de régulation s'étend ici de la sortie de l'amplificateur 4-1 à une entrée de commande C 4 de ce même amplificateur 4-1 à travers un filtre passe-ba 8 8-1 à grande constante de temps et un amplificateur opéra- tionnel 8-2 Au lieu du filtre passe-bas 8-1 on pourrait ici aussi utiliser un intégrateur 8 comme sur la figure l. Au lieu d'une "régulation en avant" provoquée, avec attaque du basculeur de Schmitt 5, par la boucle de régulation avec l'intégrateur 8, il est prévu selon la figure 4 une "régulation en arrière" avec attaque de l'amplificateur 4-1. La valeur de seuil du basculeur de Schmitt 5-1 est en même temps fixe. La sortie du filtre passe-bas 8-1 est reliée à l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel 8-2, Un amplificateur 8-3 est en outre branché entre une sortie de valeur de seuil 55 du basculeur de Schmitt 51 et l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 8-2 La sortie de valeur de seuil 55 est soumise à une tension qui correspond a la valeur de seuil du basculeur de Schmitt 5-1 Cette ten- sion est portée à un multiple d'elle-même, par exemple au double, dans l'amplificateur 8-3 L'amplificateur opérationnel 8-2 répond en conséquence lorsque le signal de sortie du filtre passe-bas 8-1 dépasse le double de la valeur de seuil du basculeur de Schmitt 5-1 et il provoque dans ce cas un abais- sement du facteur d'amplification de l'amplificateur 4-t. La porte ET 6 et le compteur électronique 7 sont branchés comme sur la figure 1, mais la sortie du compteur 7 est reliée directement à l'entrée de la partie électronique -1 à fonctionnement numérique de l'épurateur de fil. Le schéma d'impulsions de la figure 2 peut aussi servir ici à expliquer le fonctionnement du dispositif de mesure selon la figure 4, à condition d'interpréter de façon appropriée la Freprésentation de la deuxième ligne en 4 à Dans le dispositif représenté sur cette figure, le seuil de réponse S du basculeur de Schmitt 5-1 est réglé, comme on l'a dit, à valeur fixe et l'amplitude des impulsions de palpeur 4 amplifiées est influencée par la régulation au moyen du filtre passe-bas 8-1 et de l'amplificateur opérationnel 8-2. On peut aussi formuler le résultat des boucles de régulation, qui renferment chaque fois un intégrateur 8-1 formant une valeur moyenne, en ce sens que, dans la réduction de longue durée ou lente du signal de sortie de l'amplifi- cateur 4 ou 4-1, le rapport de l'amplitude moyenne des impulsions livrées par ledit amplificateur 4 ou 4-1 à la hauteur de la valeur de seuil du basculeur de Schmitt 5 ou 5-1 reste conservé On a ainsi l'assurance que, même en cas de diminution de la sensibilité de la rangée 3 par la poussière, la salissure ou le vieillissement des palpeurs, les impulsions obscures pourront etre absolument distinguées des impulsions claires. REVENDICATIONS 1 Dispositif de mesure pour la détermination de la dimension transversale d'un fil en marche à l'aide d'une rangée de-palpeurs d'image dont l'état de signal représente la répartition de la lumière, influencée par le fil, d'une source lumineuse, un signal d'exploration sous la forme d'une - série d'impulsions étant chaque fois engendré par exploration, en des cycles successifs, des palpeurs d'image à l'aide d'une horloge, dispositif de mesure caractérisé par le fait qu'à la rangée ( 3) des palpeurs d'image sont reliés des circuits ( 4, 5; 4-1, 5-1) à seuil de réponse ( 5, 5-1) dont la sensi- bilité de réponse est réglable, à l'aide d'une boucle de régulation ( 8; 8-1, 8-2, 8-3), en sens contraire de la grandeur moyenne sur une longue durée du signal de sortie de ladite rangée ( 3). 2 Dispositif de mesure selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte une porte ET( 6)présen- tant une première entrée (A) et une deuxième (B), négative, la première entrée étant reliée à l'horloge ( 2) et la deuxième, négative, à la sortie des circuits a seuil de réponse ( 4, 5; 4-1, 5-1) en sorte que le signal de sortie en série ( 6 A) de la porte ET ( 6) représente le diamètre du fil () se trouvant dans le champ de mesure et exploré par la rangée ( 3) des palpeurs. 3 Dispositif de mesure selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les circuits à seuil de réponse ( 4, 5) se composent du montage ensérie d'un amplificateur ( 4) à amplification fixe et d'un basculeur de Schmitt ( 5) à seuil de réponse (S) commandable et la branche de régulation s'étend de l'entrée à une entrée de commande (C 5) du basculeur de Schmitt ( 5)0 4 Dispositif de mesure selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les circuits à seuil de réponse ( 4-1, 5-1) se composent du montage en série d'un amplificateur ( 4-1) à amplification réglable et d'un basculeur de Schmitt 7-1) a seuil de réponse fixe et la boucle de régulaltior ( 8-1, 8-2) s'étend de la sortie à une entrée de commande (C 4) de l'amplificateur ( 4-1). o Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que la boucle de régulation comporte un intégrateur ( 8, 8-1) qui forme la moyenne des amplitudes des impulsions fournies par l'ampli- ficateur ( 4, 4-1) sur au moins dix cycles de l'horloge ( 2).