Brevet FR2545611A1 — publié le 19841109

la présente invention concerne un procédé de détection de discontinuités dans des éléments conducteurs supportés par des feuilles de verre, en particulier dans un système de dégivrage de glace arrière d'automobile. Les glaces pour véhicules, et notamment les glaces arrière utilisées dans des automobiles, sont couramment équipées d'élé- ments chauffants électriques pour leur dégivrage et leur désem- buage De telles glaces arrière sont généralement faites d'une feuille de verre plate coupée au gabarit, qui est cintrée à la chaleur ou moulée pour épouser la forme de la baie de fenêtre de chaque voiture particulière Avant le chauffage et le cintrage de la feuille de verre, un certain nombre de lignes parallèles et peu espacées d'une matière conductrice est placé sur'la face intérieure du verre, dans la zone de vision Ces lignes paral- lèles sont reliées, sur leurs bords voisins opposés, par une bande d'électrodes de la même matière, qui est généralement une fritte de céramique contenant de l'argent ou de l'oxyde d'argent. Sous l'effet de la chaleur de cintrage et de trempe, les lignes et les bandes-électrodes omnibus sont cuites sur le verre, de telle manière que ce réseau fasse partie du support de verre. Lorsque la source d'énergie électrique de la voiture est raccor- dée aux bandes-électrodes omnibus, la chaleur résultante par effet Joule dans les bandes parallèles désembue ou dégivre le verre. Ordinairement, la fritte d'argent/oxyde d'argent est appli- quée par sérigraphie du modèle sur l'une des surfaces de la feuille de verre, alors que celle-ci est encore plate Au cours du traitement ultérieur de la feuille par chauffage du verre et cintrage à la courbure voulue, la fritte s'unit intimement à la surface du verre. Dans d'autres feuilles ou supports de verre, notamment des glaces pour avions, on incorpore un grand nombre d'éléments con- ducteurs très fins, ceux-ci étant en cuivre ou similaires Ces éléments conducteurs ont des dimensions, un nombre, un espace- ment et une forme tels qu'ils ne gênent pas la transmission de lumière à travers la glace et, en même temps, ils sont conçus de telle manière que, par l'application d'électricité à des barres omnibus appropriées, il soit possible de faire passer du courant à travers eux et, de la sorte, chauffer le pare-brise pour le désembuer ou le dégivrer. Quelle que soit la manière par laquelle est produit le système de dégivrage/désembuage par chauffage du pare-brise ou de la glace arrière, il y a de fortes chances pour qu'au cours de l'opération de fabrication, il se produise une ou plusieurs ruptures dans le système de circuit voulu Il est difficile de détecter de telles ruptures et il faut beaucoup de temps pour examiner la pièce de verre au microscope de façon à détecter visuellement les discontinuités. Une méthode de détection des lignes chauffantes rompues est décrite dans le brevet US no 3580 371 (Shaw) Le brevet Shaw préconise un procédé de détection de discontinuités du circuit dans des feuilles de verre dans lesquelles des éléments conducteurs sont incorporés, consistant à disposer, en associa- tion avec le verre, une couche de cristal liquide de phase cho- lestérique ayant des caractéristiques appropriées de gamme de température de changement de couleur Lé brevet Shaw propose de faire passer un courant à travers les conducteurs et d'obser- ver les changements de couleur au voisinage des conducteurs en service, dans le matériau à cristal liquide Dans la prati- que, l'invention de Shaw comprend une opération manuelle qui consiste à placer une feuille du matériau à cristal liquide sensible à la température sur la surface intérieure de la glace arrière disposée horizontalement, tandis qu'un courant électri- que est appliqué à la grille d'éléments chauffants En obser- vant les dessins changeant dans le matériau à cristal liquide sur une courte période de temps, tandis que les lignes chauffan- tes voisines s'échauffent, et en surveillant un ampèremètre monté dans le circuit, l'opérateur peut dire quelles sont les lignes qui sont éventuellement rompues et mesurer la quantité de courant total qui passe à travers le système chauffant Après avoir débranché le courant et retiré les feuilles de cristaux liquides, l'opérateur enregistre alors ses observations manuel- lement. Certes, le procédé de détection de Shaw donne de bons résultats pour le repérage de discontinuités, mais en raison des opérations manuelles qu'il nécessite, il ne convient pas parfaitement pour un système de détection automatique Un tel système de détection automatique doit être capable d'observer les lignes chauffantes rompues ou discontinues pendant que le pare-brise ou la glace arrière passe par les différentes opéra- tions de fabrication Le système de détection doit non seule- ment enregistrer qu'une discontinuité s'est produite, mais il doit noter l'endroit et visualiser l'information, de telle manière que la discontinuité puisse être réparée Il serait utile que le dispositif de détection de la discontinuité -n'entre pas en contact avec le verre et soit capable de détec- ter la discontinuité tandis que la pièce de verre passe au- dessous de lui ou qu'il comporte une sonde mobile au-dessus ou au-dessous des lignes chauffantes, de manière à ne pas produire de défauts ou de rayures En outre, il serait béné- fique qu'un tel dispositif d'inspection et d'essai soit conçu de manière à être capable de détecter des lignes rompues dans un réseau formé par sérigraphie de fritte céramique à l'argent ou à l'oxyde d'argent, avant que celui-ci ne soit incorporé par fusion dans le support, car un tel dispositif de détection permettrait au fabricant de réparer plus commodément des lignes discontinues, avant que ces lignes soient fondues sur le support de verre. En 1879, E HI Hall, de l'Université John Hopkins, décou- vrait que si un conducteur transportant longitudinalement un champ électrique était placé dans un champ magnétique, ce conducteur étant perpendiculaire à la direction du champ, il se produisait une différence de potentiel électrique de chaque c 8 té du conducteur Il observait aussi que si de tels points étaient réunis par un galvanomètre sensible, celuici indiquait un faible courant Si un tel instrument à effet Hall est utilisé en liaison avec un gaussmètre, on peut détecter le champ magnétique qui entoure une matière conductrice le dispo- sitif résultant est connu sous le nom de sonde "à effet Hall". L'invention concerne de façon générale un procédé et un dispositif pour la détection de discontinuités dans les éléments conducteurs contenus dans un pare-brise ou glace arrière à dégivreur Les discontinuités dans la glace arrière ou support similaire chauffé par des conducteurs sont détectées par une sonde "à effet Hall" sensible au champ magnétique, qui peut détecter le champ magnétique associé à un élément conducteur lorsque cet élément conducteur est parcouru par un courant élec- trique D'après cela, l'invention fournit un procédé consistant à appliquer un courant électrique aux éléments conducteurs, puis à explorer les lignes chauffantes avec la sonde de détection "à effet Hall" et à observer le champ magnétique résultant sur chaque ligne chauffante l'absence de champ magnétique associé à une ligne chauffante indique donc une discontinuité Non seulement on peut observer les discontinuités, mais aussi les anomalies par lesquelles la largeur d'une ligne chauffante par- ticulière est réduite ou augmentée, dans la mesure o cette anomalie affecte le champ magnétique qui peut être détecté par la sonde "à effet Hall" Afin de convertir le champ magnétique lu par la sonde qui produit un signal analogue au champ magné- tique détecté, il est nécessaire de conditionner le signal pour convertir l'information analogique en information numérique. En conséquence, le dispositif de l'invehtion comprend la sonde de détection "à effet Hall" et un amplificateur pour amplifier les signaux analogiques ainsi produits Un circuit de condi- tionnement des signaux est prévu pour conditionner le signal analogique et le convertir en un signal numérique qui sera -30 traité par un microprocesseur, puis visualisé Le dispositif d'affichage pourra se présenter sous la forme de diodes électrolumi- nescentes (LED) qui seront activées en présence et à la détection d'une ligne chauffante rompue Le dispositif d'affichage pourra également comporter une sortie de lecture numérique de l'am- plitude du champ magnétique observé et il pourra aussi indiquer la quantité de puissance appliquée au réseau de chauffage lui- mame Le dispositif d'affichage pourra donc être un dispositif à cristaux liquides usuel ou il pourra être une imprimante de 2 2545611 sortie pour produire des étiquettes qui pourront être alors placées sur le verre et indiquer ainsi le résultat complet de l'inspection par "effet Hall". Dans le but d'automatiser complètement le procédé de détec- tion des discontinuités, on utilise un dispositif de détection du bord des feuilles de verre qui détermine la distance entre le bord du verre et la première ligne chauffante, afin de prévoir l'endroit o un champ magnétique doit être observé. Des moyens de synchronisation précis et un moteur pas-à-pas sont prévus pour déterminer le positionnement précis de la sonde par rapport aux lignes chauffantes Afin que la sonde soit maintenue à distance du verre et des lignes chauffantes elles- mêmes, le dispositif comprend une roue qui assure la suspension de la sonde sur le verre et un mécanisme en pont qui peut déplacer la sonde par rapport au verre, tandis que ce dernier est immobile et orienté horizontalement Ia roue ne sert qu'à suspendre la sonde au-dessus du verre Il est également envisagé, dans le cadre de l'invention, que lors de la détection d'une ligne chauffante rompue, un signal d'alarme retentisse lorsqu'une discontinuité a été observée, de telle manière que la glace arrière ou le pare-brise concerné puisse être retiré de la chaîne de fabrication en vue de sa réparation. En appliquant la présente invention, on pourra fabriquer une grande variété de réseaux de lignes chauffantes, la détection étant automatique, de manière à permettre aussi bien la production en grande série que la production par lots Ia main-d'oeuvre manuelle qu'entraînait, dans l'état antérieur de la technique, la mise en place de supports de cristaux liquides sur le verre est considérablement réduite. Afin de mieux faire comprendre l'invention, des modes de réalisation préférés de celle-ci vont maintenant être décrits en référence aux dessins annexés. la fig 1 est une illustration schématique de l'invention concernant la détection de discontinuités dans les lignes du réseau chauffant de glaces arrière, avec une sonde "à effet Hall" utilisée en liaison avec une grille chauffante de glace arrière sur une feuille de verre, cette grille étant raccordée à une alimentation électrique. la fig 2 est une vue en perspective latérale droite de la sonde de détection et du mécanisme moteur qui assure un mouvement relatif entre la feuille de verre représentée et la sonde "à effet Hall". Dans le dispositif 10, représenté de façon générale sous forme schématique sur la fig 1, une feuille de verre 11, munie de lignes chauffantes 12 et de barres omnibus 13, est raccordée par des points de branchement 14 à une alimentation électrique Les lignes de branchement 16 et 17 ferment un circuit entre 1 C l'alimentation électrique et les lignes chauffantes de désem- buage 12 Un ampèremètre 18 est monté entre les lignes 16 et 17 L'alimentation délivre un courant qui, lu par l'ampèremètre 18, convient pour le système particulier de lignes chauffantes 12, tel que défini par le fabricant d'automobiles qui a conçu la glace arrière chauffée 11 La glace arrière chauffée il est une feuille de verre trempé, comportant un réseau de fritte céra- mique à l'argent ou à l'oxyde d'argent, appliqué par sérigra- phie sur cette feuille 11 de manière-à former des barres omnibus 13 et des lignes chauffantes 12 en un réseau approprié Lorsque la feuille 11 est chauffée en vue de son cintrage à la forme voulue, la fritte à l'argent ou à l'oxyde d'argent est incorpo- rée par fusion dans le support de verre La présente invention peut gtre appliquée pour la détection de lignes chauffantes rompues avant que la feuille de verre 11 ne soit trempée; mais dans le mode de réalisation préféré, la détection de lignes chauffantes rompues est effectuée après que la pièce a été cintrée, trempée et que le réseau comprenant les barres omni- bus 13 et les lignes 12 a été fondu sur la feuille de verre 11. La présente invention permet la détection de lignes chauffantes 13 rompues sans contact réel avec la surface 19 du verre et elle sera applicable, quelle que soit la face du verre sur laquelle sont placées les lignes chauffantes 12. Dans la forme de réalisation préférée, représentée sur la fig 2, les lignes chauffantes 12 sont placées sur la surface supérieure 19 de la feuille de verre 11 et la sonde "àa effet Hall" 21 est suspendue audessus de la surface 19 du verre au moyen d'une roue de suspension 22 La roue de suspension 22 est garnie de caoutchouc pour ne pas endommager le verre par sa surface de contact 23 Si la roue 22 est en contact avec la surface 19 du verre, c'est pour maintenir une distance constante audessus des lignes chauffantes 12, tandis que la sonde à effet Hall 21 se déplace en travers de ces lignes chauffantes 12. D'après la fig 1, on peut voir que la sonde "à effet Hall" 21 est munie d'une pointe de sonde "à effet Hall" 24 qui est suspendue au-dessus des lignes chauffantes 12 contenues dans la feuille de verre 11 La sonde "à effet Hall" 21 est raccordée électriquement à un ensemble de circuits de conditionnement, 1 C comprenant des circuits qui amplifient les signaux analogiques produits par la sonde "à effet Hall" 21 L'ensemble de circuits de conditionnement comprend en outre des filtres électriques-en soi connus dans la technique, ainsi qu'un ensemble de circuits destiné à produire un signal numérique en donnant une forme carrée aux signaux analogiques produits par la sonde "à effet Hall" 21 La sonde -"à effet Hall" 21 est une sonde qui est disponible dans le commerce chez différents fournisseurs L'en- semble de circuits de conditionnement 25 qui produit un signal de sortie numérique tel qu'une onde carrée est ensuite relié fonctionnellement à un microprocesseur ou calculateur qui-est capable de traiter-le signal numérique pour visualiser l'infor- mation de continuité relative aux lignes chauffantes 12 de la glace arrière, tandis que la sonde à effet Hall 21 se déplace par rapport à la feuille de verre 11 Le microprocesseur 26 pourra être n'importe quel microprocesseur du commerce, mais il a été constaté que le microprocesseur Motorola 6800 donnait des résultats acceptables Non seulement le microprocesseur 26 peut donner une indication visuelle du champ magnétique qui environne chaque glace arrière à dégivreur tandis que la sonde "à effet Hall" 21 passe au-dessus de celle-ci, mais il est aussi capable de faire retentir un dispositif d'alarme 28 lorsque la sonde passe au-dessus d'un emplacement o un champ magnétique devrait être présent Afin de fournir une telle information d'alarme, il est nécessaire de connaître la distance de dépla- cement du verre par rapport à la sonde "à effet Hall" 21 et d'avoir programmé au préalable la position des champs magnéti- ques auxquels on doit s'attendre, en relation avec les lignes individuelles Une telle introduction d'information de distance dans le microprocesseur 26 est assurée au moyen d'un moteur pas- à-pas 29 et de l'ensemble de circuits qui lui est associé. On peut voir sur la fig 2 que le moteur pas-à-pas 29 mesu- re avec précision l'avance relative entre la feuille de verre 11 et la pointe 24 de la sonde à effet Hall On peut aussi voir sur la fig 2 que, dans la forme de réalisation préférées un pont 31, utilisant une tige filetée 32 et une transmission par arbres 33 permet le déplacement de la sonde "à effet Hall" 21 dans la direction de déplacement relatif entre la feuille de verre 11 et la sonde "à effet Hall" 21 Un mouvement vertical est rendu pos- sible par un chariot vertical 34 qui est raccordé à une pièce coulissante d'adaptation 36 La pression exercée contre le verre par la roue 22 peut être réglée au moyen d'un mécanisme à vis 37 qui applique une force de contrainte à un ressort en fonction de la position du coulisseau 36, ce qui permet de régler la quantité de pression contre la surface du verre 12 de façon à ne pas endommager cette surface, ni égratigner les lignes chauffantes 12 et à permettre l'inspection de verre courbe. Dans le mode de réalisation préféré, la feuille de verre 11 est maintenue en position fixe et la tête de la sonde "à effet Hall" est également équipée d'une sonde-optique 41 qui détecte le bord 25 de la feuille de verre 11 le pont 31 assure donc la suspension de la sonde optique 41, ainsi que de la sonde "à effet Hall" 21 avec sa pointe de sonde "à effet Hall" 24, au-dessus de la glace arrière 11 qui subit le contrôle Tandis que le moteur pas-à-pas entra Xne la sonde "à effet Hall" 21 le long et au-dessus des lignes chauffantes de la glace arrière, la sonde optique 41 signale au microprocesseur 26 le moment o elle se trouve au-dessus de la surface 19 du verre et la sonde à effet Hall 21, qui n'est pas non plus en contact, signale au micropro- cesseur 26 chaque fois que sa pointe 24 a traversé un champ magnétique créé par un courant électrique passant à travers une ligne chauffante 12 Pendant ce temps, des impulsions de com- mande du moteur pas-à-pas 29 sont envoyées au microprocesseur 26 qui produit ainsi un signal de cadence de distance de déplacement pour la logique programmée dans le microprocesseur 26 Le signal reçu de la sonde optique 41 est traité par un ensemble de cir- cuits d'exploration 42 avant d'être introduit dans le micro- 2 2545611 processeur 26. Il a été constaté que si le dispositif 10 de la présente invention était placé sur un transporteur ou sur d'autres mécanismes à déplacement automatique, des données supplémentaires en entrée du microprocesseur 26, notamment "mise en poste initiale", "marche automatique" et "arrêt d'alarme", sont égale- ment utiles, en ce sens que si l'on utilise de telles données en entrée et une telle logique dans le programme du microordi- nateur 26, ce dernier peut commander le mouvement du moteur, tant en avant qu'en arrière, et pourvoir opportunément à l'af- fichage de messages indiquant que l'inspection est achevée, ainsi que produire un signal d'alarme ou d'avertissement par diodes lumineuses ou autres moyens d'affichage, indiquant qu'une ligne chauffante 12 présente une discontinuité. On peut se rendre compte que le dispositif 10 de la présen- te invention pourrait être installé sur un robot industriel (non représenté) qui, de la sorte, déplacerait une sonde optique 41 et une sonde "à effet Hall" 21 au-dessus de la surface du verre 19 contenant les lignes chauffantes 12 pour détecter dl'éventuelles discontinuités l'invention prévoit un mouvement relatif entre la sonde "à effet Hall" 21 et les lignes chauffantes 12 Ce mouve- ment relatif pourrait être obtenu par déplacement de la sonde 21, par déplacement des lignes chauffantes 12 ou par déplacement des deux. Comme on peut s'en rendre compte d'après la description précédente de la forme de réalisation préférée, l'invention ne se limite pas à l'exemple décrit ci-dessus qui a été donné seule- ment à des fins d'illustration Il est bien entendu que d'autres mesures, exemples, composants et procédés opératoires viendront à l'esprit du spécialiste en la matière à la lecture soigneuse de la présente description, sans qu'il s'écarte pour autant du cadre de l'invention, tel que revendiqué ci-après. REVENDIC A TI ON S 1 Procédé de détection de discontinuités dans un conducteur au moins de circuit électrique parmi un grand nombre de ces éléments conducteurs associés à une feuille de verre, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à appliquer un courant électrique à ces multiples éléments conducteurs, à créer un mou- vement relatif entre la feuille de verre et des moyens de détec- tion de champ magnétique et à observer le champ magnétique détec- té par ces moyens de détection de champ magnétique et associé à chaque élément conducteur, une éventuelle absence de champ magné- tique indiquant une discontinuité - 2 Procédé de détection de discontinuités selon la revendication 1; caractérisé en ce que les moyens de détection de champ magné- tique comprennent une sonde sensible au champ magnétique. 3 Procédé de détection de discontinuités selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite opération d'observation comprend l'obtention d'un signal électrique analogique à partir de la son- de et la conversion de ce signal analogique en un signal numérique. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à traiter le signal numérique dans un microprocesseur pour obtenir une indication visualisée des éléments conducteurs qui présentent éventuellement des discontinuités. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à déteúter le bord de la feuille, de manière à déterminer l'endroit o l'on peut s'atten- dre à trouver chacun des éléments conducteurs. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à afficher le champ magnétique observé qui est associé à chaque emplacement d'élément conducteur. 1 0 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit affichage comprend une série de diodes électroluminescentes correspondant à chaque élément conducteur. 8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à faire retentir un signal d'alarme lors de l'observation d'une discontinuité. 9 Dispositif pour la détection de discontinuités dans un élément conducteur au moins de circuit électrique parmi un grand nombre d'éléments conducteurs ( 12)sous tensionélectrique asso- ciés à une feuille de verre,(ll)caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection de champ magnétique pour détecter le champ magnétique associé à chaque élément conducteur et des moyens de déplacement pour produire un mouvement relatif entre la feuil- le de verre et les moyens de détection de c amp magnétique. 10 Dispositif selon la revendication 99 caractérisé en ce que les moyens de détection de champ magnétique comprennent une sonde "à effet Hall"( 21) dont le signal de sortie est un analogue du champ magnétique associé à chaque élément conducteur. 11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens détecteurs de bord ( 41) pour déterminer la situation du bord de la feuille de verre. 12 Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens( 29) de détermination du mouvement relatif, pour déterminer le mouvement relatif entre la feuille de verre et les moyens de détection de champ magnétique. 13 Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens( 25) de conditionnement de signaux, pour convertir en impulsions numériques les signaux analogiques de détection de champ magnétique, obtenus des moyens de détec - tion de champ magnétique. 14 Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un microprocesseur ( 26) raccordé fonctionnel- lement auxdits moyens ( 25) de conditionnement de signaux, auxdits moyens de détection du bord ( 41) et auxdits moyens ( 29) de détermination du mouvement relatif. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'alarme ( 28) raccordés fonction- nellement au microprocesseur ( 26). 1 1 16 Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'aff'jarse ( 27) raccordés fonc- tionnellement au microprocesseur ( 26). 17 Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens d'affichage ( 27) sont constitesde valeurs numériques de signal qui correspondent aux champs magnétiques associés à chaque élément conducteur ( 12). 18 Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens d'affichage sont constitués d'une série de diodes électro- luminescents corresondant à chaque champ magnétique d'élément conducteur. 19 Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens d'affichage comprennent un dispositif d'affichage à cristaux liquides correspondant à chaque champ magnétique d'élé- ment conducteur.