Brevet FR2548229A1 — publié le 19850104

La présente invention se rapporte à un dispositif de balayage opto- électronique équipant une machine à coudre et destiné à repérer des différences d'épaisseur de l'objet piqué à plusieurs couches en mouvement, dispositif dans lequel le rayonnement électromagnétique délivré par au moins un émetteur traverse de part en part l'objet piqué et vient rencontrer plusieurs détecteurs photo-électriques, ces détecteurs engendrant, en fonction de l'intensité du rayonnement électromagnétique qui les rencontre, des signaux de balayage 10 qui sont dirigés vers un amplificateur. D'après la demande de brevet DE-A-3 043 852, on connaît un procédé du type précité pour contrôler optoélectroniquement l'épaisseur de tissu d'une bande de matière textile en mouvement, plusieurs lampes à incandescence à filaments boudinés, disposées les unes derrière les autres dans la direction de l'acheminement et orientées parallèlement sur toute la largeur de la bande, émettant une lumière visible qui traverse tout d'abord de part en part des diaphragmes fendus situés au-dessus desdites lampes à incandes20 cence, traverse ensuite la matière en bande et, pour finir, rencontre des détecteurs photo-électriques agences perpendiculairement à ladite direction de l'acheminement Sur la base d'une épaisseur de matière considérée comme normale, un message d'erreur est alors délivré lorsqu'il se produit, 25 à l'intérieur de la bande de matière en mouvement, un amincissement ou une surépaisseur de fil, ladite épaisseur de matière considérée comme normale étant alors caractérisée par une tension dite "tension de seuil d'entrée" qui peut être à chaque fois ajustée, par un réglage manuel de deux 30 potentiomètres, en fonction de la bande de matière devant être respectivement contrôlée Cependant, ce procédé connu ne permet pas de procéder à un ajustement automatique de la tension de seuil d'entrée, ajustement qui est en permanence nécessaire lorsque des matières d'épaisseurs différen35 tes doivent être contrôlées par une suite d'opérations variant rapidement En outre, la constatation de différences d'épaisseurs qui sont provoquées par l'apparition partielle de plusieurs couches de tissu, n'est pas possible selon le procédé connu. L'invention telle que susmentionnée a donc pour objet de proposer un dispositif de balayage opto-électronique qui permette un repérage précis de différences d'épaisseurs de l'objet piqué déplacé dans le sens de son acheminement, ces différences d'épaisseurs étant provoquées par une apparition partielle de plusieurs couches dans ledit objet piqué, dispositif dans lequel la tension de référence, servant de base 10 à la mesure de l'intensité de la lumière ou du rayonnement, s'ajuste automatiquement d'une manière correspondant à la faculté à laisser passer le rayonnement que manifeste l'objet piqué devant être précisément détecté. Avec le dispositif de balayage conformément à l'in15 vention, il est désormais possible de repérer avec précision la lisière d'une petite partie piquée, par exemple une étiquette, qui se trouve au-dessus ou audessous d'une partie piquée plus grande ou bien entre deux parties piquées plus importantes. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que l'émetteur disposé au-dessus de l'objet piqué présente une lentille asphérique; par le fait qu'au moins deux détecteurs photo-électriques agencés l'un derrière l'autre dans la direction de l'acheminement de l'objet piqué 25 sont prévus au-dessous de cet objet; par le fait que les signaux de balayage émis par lesdits détecteurs sont appliqués à un convertisseur de fréquence du rayonnement; par le fait qu'un redresseur est branché en aval de ce convertisseur de fréquence du rayonnement, des tensions étant appliquées aux 30 sorties de ce redresseur; et par le fait que lesdites tensions sont appliquées à un discriminateur à fenêtre d'un type connu, qui comporte un potentiomètre pour ajuster la largeur de ladite fenêtre. Selon d'autres perfectionnements judicieux du dispo35 sitif de l'invention, le détecteur conçu pour la lumière visible peut consister en une barrière photo-électrique connue en soi, qui coopère avec des détecteurs photo-électriques correspondants Le détecteur conçu pour des rayonnements infrarouges peut consister en une barrière photo-électrique connue en soi, qui coopère avec des détecteurs photoélectriques correspondants Le convertisseur de la fréquence du rayonnement peut être composé par au moins deux amplificateurs de réalisation identique, qui coopèrent chacun avec un détecteur, chacun de ces amplificateurs pouvant comporter pour l'essentiel un transistor, un optocoupleur, une diode de Zener, une diode, un condensateur à faible courant de fuite, un élément fonctionnel de minutage et un amplificateur De plus, un interrupteur peut être associé audit optocoupleur. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des 15 dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique de principe du dispositif de balayage opto-électronique; la figure 2 est un diagramme représentant l'allure de la tension, qui met en évidence l'allure de la tension 20 U 8 et de la tension de référence U 9 par rapport à un objet piqué relativement épais; la figure 3 est un diagramme d'allure de tension qui met en évidence l'allure de la tension U 8 et de la tension de référence U 9 par rapport à un objet piqué relati25 vement mince, c'est-à-dire laissant facilement passer la lumière ou les rayonnements, respectivement; et la figure 4 est un schéma de montage du convertisseur de fréquence du rayonnement en aval duquel est branché le redresseur. Sur la figure 1, la référence numérique 1 désigne une source d'alimentation en courant électrique qui est raccordée, à un émetteur 3 par l'intermédiaire d'un conducteur 2 Cet émetteur 3, disposé au-dessus de couches 5 et 6 de l'objet piqué, possède une lentille asphérique 3 ', de 35 sorte qu'il délivre des rayonnements électromagnétiques regroupés en un faisceau 4 approximativement cylindrique. Au-dessous des couches 5 et 6 de l'objet piqué (judicieuse- ment dans une plaquette de piquage, connue en soi et non représentée, de la machine à coudre), on a prévu au moins deux détecteurs photoélectriques 8 et 9 (par exemple des phototransistors ou des photodiodes courants dans le commer5 ce) qui, se succédant dans la direction de l'acheminement de l'objet piqué et de préférence distants mutuellement d'environ 4 mm, peuvent recevoir le rayonnement électromagnétique délivré par l'émetteur 3, en fonction de l'objet piqué qui se trouve entre ledit émetteur 3 et lesdits détecteurs 10 8 et 9 Il est ainsi possible de détecter avec une grande reproductibilité des points 5 ' et 6 ', dans une large mesure indépendamment de l'épaisseur de l'objet piqué, du nombre des couches de cet objet et de la faculté de différentes matières textiles à laisser passer la lumière ou les 15 rayonnements De la sorte, il est possible de détecter en permanence avec exactitude, dans une même zone de commutation "s" (figures 2 et 3), une variation intervenant dans l'épaisseur de l'objet piqué (nombre de couches) Les signaux de balayage engendrés par les détecteurs 8 et 9 sont amplifiés 20 dans un convertisseur 11 de la fréquence du rayonnement, puis sont délivrés à un redresseur 12 aux sorties 14 et 15 duquel des tensions U 8 et U 9 sont appliquées Conformément à la figure 1, ces signaux sont dirigés vers un discriminateur 16 à fenêtre d'un type connu en soi, qui présente un 25 potentiomètre 17 pour modifier la largeur de sa fenêtre. En fonction des rapports qui résultent du balayage ou de l'exploration de l'épaisseur de l'objet piqué, il se produit, à une sortie respective 19 ou 20 du discriminateur 16 à fenêtre, une variation de signal qui est traitée ultérieure30 ment par le dispositif de commande de la machine à coudre non décrit dans le présent mémoire. Il convient de décrire ci-après le fonctionnement du dispositif de balayage opto-électronique. L'émetteur 3 délivre de la lumière visible ou bien, dans une autre forme de réalisation de l'invention, un rayonnement infrarouge qui est reçu (E) par les détecteurs 8 et 9 L'objet piqué, intercalé entre l'émetteur 3 et les détec- teurs 8, 9 et déplacé dans la direction d'acheminement repérée par une flèche sur la figure 1, par exemple les couches et 6 de cet objet piqué, assombrissent plus ou moins fortement lesdits détecteurs 8 et 9 en fonction de la pénétrabi5 lité dudit objet piqué Selon la figure 1, une lisière 7 dégage tout d'abord le détecteur 8, puis un peu plus tard le détecteur 9 Dans ce cas, des signaux de balayage sont engendrés dans ces détecteurs 8 et 9, lesdits signaux étant directement proportionnels à l'intensité de la lumière ou 10 du rayonnement incident sur lesdits détecteurs 8 et 9. Lesdits signaux de balayage sont délivrés au convertisseur 11 de la fréquence du rayonnement Ce dernier se compose d'au moins deux amplificateurs 11 ' et 11 " de réalisation identique, l'amplificateur 11 ' coopérant avec le détecteur 15 8 et l'amplificateur 11 " étant associé au détecteur 9 En vue d'atteindre des conditions de travail optimales, le maximum d'émission de l'émetteur 3 doit coïncider avec la sensibilité spectrale maximale des détecteurs 8 et 9. Un transistor A, un optocoupleur B, une diode de 20 Zener C, des résistances D, E et F ainsi qu'une diode G, incorporés dans l'amplificateur 11 ', forment en coopération avec le detecteur 8 le circuit de charge d'un condensateur K à courant de fuite particulièrement faible, dont la résistance de décharge est repérée par H Un éléement fonctionnel 25 de minutage L, agissant comme un multivibrateur non stable, est de réalisation du type CMOS, si bien que le courant de charge qui parcourt le circuit de charge est influencé le moins possible L'élément fonctionnel de minutage L produit une tension à impulsions carrées,qui est appliquée en un point M et dont la pause entre les impulsions est déterminée par la résistance de décharge H et par le condensateur K, et mesure environ un ps La longueur d'impulsion au point M dépend du condensateur K et de son circuit de charge (détecteur 8 ou 9, respectivement, jusqu'à la diode G). Etant donné que le condensateur K accuse une valeur fixe, la longueur d'impulsion au point M ne dépend plus que du circuit de charge précité et elle correspond ainsi au rayon- nement capté par ledit détecteur respectif 8 ou 9 Un amplificateur N branché en aval de l'élément de minutage L fait office d'inverseur et de convertisseur de niveaux. Un redresseur 12 à filtre échelonné est branché en aval du convertisseur 11 de la fréquence du rayonnement, la tension continue U 8 ou U 9, respectivement étant appliquée à une sortie respective 14 ou 15 de ce redresseur L'ampleur de la tension continue U 8 ou U 9, respectivement, est analogue à la fréquence de la tension à impulsions carrées appliquée 10 en un point O La précision de l'interprétation analogique est suffisamment grande pour permettre la reconnaissance de différences d'épaisseur décrite dans le présent mémoire. Une interprétation différenciée peut cependant être exécutée sous forme numérique Sur la base du principe connu des largeurs d'impulsions ou de la mesure de la fréquence, respectivement, on obtient des données numériques,qui sont ensuite traitées dans des installations connues de calcul (processeurs). Les matières devant être détectées dans la pratique 20 comblent toute la largeur de travail du détecteur respectif 8 ou 9 Sans aucune mesure particulière appliquée au circuit de charge (détecteur 8 ou 9 jusqu'à la diode G), une tension à impulsions carrées serait appliquée au point M, la fréquence de cette tension se modifiant, en fonction de l'intensité 25 du rayonnement sur le détecteur respectif 8 ou 9, dans une plage d'environ 1 Hz à 500 k Hz Dans ce cas, la fréquence limite supérieure est déterminée par l'élément de minutage L et atteint 500 k Hz La fréquence limite inférieure est déterminée par des courants d'entrée L 2 et L 3, par des cou30 rants de fuite L 1 et par le condensateur K La chute de tension dans le circuit de charge de ce condensateur K, formé par le détecteur respectif 8 ou 9 jusqu'à la diode G, ne doit pas excéder la valeur " 1/3 de la tension d'alimentation U", par suite des courants de fuite et des courants d'entrée. 35 Dans la pratique, il ne faut pas utiliser, pour des machines à coudre, des fréquences inférieures à 1 k Hz (correspondant à une période de 1 ms), parce que les temps de commutation des éléments constitutifs de ces machines sont déjà partiellement compris dans la plage de 10 msà 20 ms. La vitesse de réaction ou de réponse du dispositif de balayage optoélectronique doit être inférieure d'au moins une puis5 sance dix C'est pourquoi la fréquence limite inférieure, correspondant à la plus petite intensité de rayonnement pouvant encore être captée sur le détecteur respectif 8 ou 9, a été fixée à environ 1 k Hz L'agencement de montage du circuit de charge représenté sur la figure 4 garantit que toute 10 la plage de détection du détecteur respectif 8 ou 9, se présente sous la forme d'une fréquence comprise entre 1 k Hz et 500 k Hz. Lorsque le détecteur respectif 8 ou 9 est sollicité par une intensité de rayonnement relativement grande, le courant de charge circule presque exclusivement par la branche 8-C-D ou 9-C-D, respectivement Lorsque l'intensité du rayonnement décroit, la branche C-D prend une grande valeur ohmique et la branche A-E pourvue du transistor A absorbe d'une manière croissante le courant de charge La résistance F garan20 tit la présence d'un courant résiduel lorsque le détecteur respectif 8 ou 9 est pratiquement masqué Avec cette résistance F, la fréquence limite inférieure précitée d'environ 1 k Hz est déterminée pour l'essentiel L'optocoupleur B a pour fonction de court-circuiter la diode de Zener C On 25 obtient de la sorte que, en présence de couches 5 et 6 de l'objet piqué très minces et diaphanes, l'une de deux couches puisse encore être différenciée bien que le détecteur 8 ou 9, respectivement, fonctionne déjà dans sa plage de saturation. A cette fin, une commutation manuelle d'un interrupteur P doit cependant pouvoir être exécutée Dans le cas d'une interprétation numérique, cette commutation peut également être automatisée Comme mentionné ci-avant, l'optocoupleur B est utilisé en tant qu'interrupteur,de façon que le circuit de charge ne soit pas influencé par des courants de commande. En outre, cet optocoupleur B autorise une commutation à distance de l'interrupteur P pouvant être monté, d'une manière favorisant sa préhension, à proximité de la zone de piquage. De surcroît, l'utilisation de l'optocoupleur B permet de surmonter les difficultés de contact provoquées par les faibles courants employées. Par rapport à des montages analogiques fortement amplifiés et dotés d'amplificateurs opérationnels, le convertisseur 11 de la fréquence du rayonnement se singularise par les avantages suivants: 1 Il permet une plus grande sécurité empêchant des pannes ou perturbations; 2 On dispose, aux points M ou O, respectivement, d'un signal numérique pouvant être traité et pouvant aussi être transmis sans aucun incident par l'intermédiaire de plus grands trajets Il est ainsi possible de tirer parti de tous les avantages d'un traitement numérique de données 15 (facilité de mémorisation, traitement par calculs); 3 Le signal émis au point O peut cependant aussi, comme dans l'exemple de réalisation considéré, être converti en une tension continue équivalant à la fréquence, puis être ensuite être traité analogiquement; et 4 La complexité ou les coûts des composants mis en oeuvre sont très faibles. Les tensions continues U 8 et U 9 appliquées aux sorties respectives 14 et 15 sont toutes deux égales lorsque les deux détecteurs 8 et 9 reçoivent la même intensité de lumière ou de rayonnement Tel est par exemple le cas lorsque les deux couches 5 et 6 de l'objet piqué assombrissent d'une manière identique lesdits détecteurs 8 et 9. Les diagrammes représentés sur les figures 2 et 3 mettent en évidence l'allure des tensions U 8 et U 9 en fonction du trajet "s" parcouru par l'objet piqué en mouvement, ainsi que de l'épaisseur de cet objet piqué Etant donné que, sur la figure 2, on a seulement pris par exemple en considération deux couches 5 et 6 de l'objet piqué qui laissent relativement peu passer la lumière ou les rayonne35 ments, la tension U 9 est relativement basse Lorsque les deux couches 5 et 6 assombrissent les deux détecteurs 8 et 9, les tensions U 8 et U 9 sont approximativement égales. Lorsque la lisière 7 libère le détecteur 8, la tension U 8 augmente Lorsqu'elle atteint ensuite un point de commutation T (voir la figure 2) pouvant être ajusté par le potentiomètre 17 dans le discriminateur 16 à fenêtre, il se produit, à la sortie 19 de ce discriminateur 16, une variation momentanée du signal "du foncé au clair" Cette variation de signal, qui exprime par conséquent la détection précise de la lisière 7 par suite d'une modification de l'épaisseur de l'objet piqué, est traitée ultérieurement par le disposit10 tif de commande de la machine à coudre non décrit dans le présent mémoire La tension U 8 croît jusqu'à la valeur qui correspond à la pénétrabilité de la couche 6 de l'objet piqué. Lorsque, au cours de l'acheminement de cet objet pique, la lisière 7 libère également le détecteur 9, la tension U 9 15 augmente elle aussi, tout comme la tension U 8 a augmenté auparavant. Etant donné que, sur la figure 3, on a considéré par exemple deux couches 5 et 6 de l'objet piqué qui laissent très bien passer la lumière ou les rayonnements, la tension 20 U 9 est à présent relativement forte Lorsque la lisière 7 libère le détecteur 8, la tension U 8 croit de la manière déjà décrite Lorsque cette tension U 8 atteint le point de commutation T (voir la figure 3), il se produit également, à la sortie 19 du discriminateur 16 à fenêtre, une variation 25 de signal "du foncé au clair". Les figures 2 et 3 mettent clairement en évidence le fait que, bien que les couches de l'objet piqué présentent des pénétrabilités différentes, une différence de tension U 8 T, U 9 déterminant le point de commutation T, ainsi que la zone de commutation "s",ne changent pas Cela est atteint par le fait que la différence de tension U 8 T, U 9 est rapportée à la valeur de la tension U 9, laquelle est par conséquent également qualifiée de "tension de référence" Lorsque cette tension de référence U 9 varie du fait des pénétrabilités différentes des couches de l'objet piqué, le point de commutation T se déplace lui aussi d'une manière relativement identique, sans que la différence de tension U 8 T, U 9 et la zone de commutation "s" accusent une quelconque variation. La variation de la tension de référence U 9, dépendant de la pénétrabilité de l'objet piqué par les rayonnements, s'ajuste ainsi d'une manière automatique En outre, les figures 2 et 3 indiquent une limite supérieure Umax et une max limite inférieure Umin qui résultent du fait que les détecteurs 8 et 9 ne sont pas assombris par l'objet piqué (cas de Umax) ou bien que ces détecteurs 8 et 9 sont intégralement assombris (cas de Umin). Pour permettre une variation de signal à la sortie 19, l'accroissement de la tension U 8, qui s'établit lorsque le détecteur 8 est dégagé, doit continuer d'exercer son effet au moins jusqu'à ce que le point de commutation T soit atteint Lorsque tel n'est pas le cas, le potentiomètre 15 17 doit être réglé Grâce à cette faculté de réglage, le dispositif de balayage conformément à l'invention peut être adapté à toutes les qualités rencontrées d'objets piqués. Ladite faculté de réglage n'est toutefois nécessaire que dans le cas de différences extrêmes entre les objets piqués, 20 auquel cas un décalage de la zone de commutation "s" doit être pris en compte par suite de la variation de la différence de tension U 8 T, U 9 Lorsqu'on ne procède à aucun autre décalage du point de commutation T après le réglage précité du potentiomètre 17, la zone de commutation "s", de même que la différence de tension, continuent d'être constantes. Un décalage du point de commutation T, à partir de sa position illustrée sur les figures 2 et 3, est nécessaire vers le haut lorsque des différences extrêmement grandes entre le clair et le foncé se manifestent à l'inté30 rieur des deux couches de l'objet piqué Lorsque ce point de commutation T n'est pas décalé, la variation du signal "du foncé vers le clair" peut être déjà déclenchée avant la reconnaissance de la lisière 7, ce qui implique un message erroné. Un décalage du point de commutation T vers le bas, à partir de sa position représentée sur les figures 2 et 3,est nécessaire lorsque les deux couches 5 et 6 de l'objet piqué consistent en une matière très mince et qu'il se produit seulement de très petites différences entre le clair et le foncé Dans ce cas, la différence de pénétrabilité d'une couche de l'objet piqué par rapport à deux couches de cet objet par exemple, est relativement faible, de sorte que la tension U 8 ne variera que de valeurs modestes par rapport à la tension de référence U 9 En cas de non- décalage du point de commutation T, la tension U 8 ne peut pas croître jusqu'à la valeur U 8 T caractérisant ledit point de commuta10 tion T, si bien qu'une variation du signal "du foncé vers le clair" ne peut pas être atteinte à la sortie 19. Naturellement, le dispositif de balayage conformément à l'invention permet également une variation du signal "du clair vers le foncé", cette variation se produisant alors à la sortie 20 du discriminateur 16 à fenêtre Ladite variation de signal n'a lieu que lorsqu'une seule couche de l'objet piqué (par exemple la couche 6) assombrit les deux détecteurs 8 et 9 Lorsque, l'acheminement de l'objet piqué se poursuivant, le détecteur 8 est obturé en plus par une 20 ou plusieurs autres couches de l'objet piqué (par exemple par la couche 5), la tension U 8 retombe en deçà de la valeur de la tension de référence U 9 Cette condition est illustrée, sur la figure 3,-par une allure de tension U 8 ' dirigée vers le bas et repérée par un pointillé Lorsque cette tension U 8 ' atteint un point de commutation T' également prédéterminé par le discriminateur 16 à fenêtre, il se produit, à la sortie 20, une variation momentanée du signal "du clair vers le foncé". Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent 30 être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif de balayage opto-électronique équipant une machine à coudre et destiné à repérer d'une manière précise des différences d'épaisseur de l'objet piqué à plusieurs couches en mouvement, dispositif dans lequel le rayonnement électromagnétique délivré par au moins un émetteur traverse de part en part l'objet piqué et rencontre plusieurs détecteurs photoélectriques, lesquels engendrent des signaux de balayage qui correspondent à l'intensité du rayonnement électromagnétique incident sur lesdits détecteurs, et qui sont transmis à un amplificateur, dispositif caractérisé par le fait que l'émetteur ( 3) disposé au-dessus de l'objet piqué ( 5,6) possède une lentille asphérique ( 3 '); par le fait qu'au moins deux détecteurs photo-électriques 15 ( 8,9) agencés l'un derrière l'autre dans la direction de l'acheminement dudit objet piqué sont prévus au-dessous de cet objet piqué ( 5,6); par le fait que les signaux de balayage délivrés par lesdits détecteurs ( 8,9) sont dirigés vers un convertisseur ( 11) de fréquence du rayonnement; par le fait qu'un redresseur ( 12) est branché en aval dudit convertisseur ( 11) de la fréquence du rayonnement, des tensions (U 8,U 9) étant appliquées aux sorties de ce redresseur; et par le fait que les tensions (U 8, U 9) sont appliquées à un discriminateur ( 16) à fenêtre, qui renferme un potentio25 mètre ( 17) permettant d'ajuster la largeur de sa fenêtre. 2 Dispositif de balayage opto-électronique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'émetteur ( 3) conçu pour la lumière visible consiste en une barrière 30 photo-électrique,,qui coopère avec des détecteurs photoélectriques correspondants ( 8, 9). 3 Dispositif de balayage opto-électronique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'émetteur ( 3) conçu pour les rayonnements infrarouges consiste en une 35 barrière photo-électrique, qui coopère avec des détecteurs photoélectriques correspondants ( 8, 9). 4 Dispositif de balayage opto-électronique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le convertisseur ( 11) de la fréquence du rayonnement se compose d'au moins deux amplificateurs ( 11 ', 11 ") de réalisation identique, qui coopèrent chacun avec un détecteur ( 8; 9), chacun de ces amplificateurs comprenant pour l'essentiel un transistor (A) , un optocoupleur (B), une diode de Zener (C), une diode (G), un condensateur (K) à faible courant de fuite, un élément fonctionnel de minutage (L) et un amplificateur (N). 5 Dispositif de balayage optoélectronique selon les revendications 1 et 4, caractérisé par le fait qu'un interrupteur (P) est associé à l'optocoupleur (B).