Brevet FR2565216A1 — publié le 19851206

Dispositif opto-électronique pour le contrale latéral précis du déroulement d'une bande de matériau tel que du papier. La présente invention a pour objet un dispositif de détection et de signalisation opto-électronique du déplacement-latéral du bord d'une feuille de papier aussi bien que du bord d'un filigrane réalisé dans le papier ou le bord d'un tissu. Ce dispositif a pour effet de signaler sous forme lumineuse (lampes de couleurspar exemple), la situation des limites précitées s - normale 2 - trop à gauche X - beaucoup trop à gauche , - trop à droite , - beaucoup trop à droite. Suivant la technique antéricure,il parait exister seulement un dispositif fournissant des informations sensiblement analogues à celles énumérées ci-dessus. I1 s'agit d'un système à deux capteurs détectant si le bord du papier est "trop à gauche ou trop à droite ". I1 ne peut détecter des déplacements inférieurs au millimétre, et, de plus, nécessite une armoire complète de traitement et de commande.En outre, le moyen d'asservis6ement qui y est associé est â relais électromagnétiques,donc à réponse relativement lente, et cette lenteur a pour résultat visible à l'oeil nu une oscillation permanente du bord du papier, d'une amplitude d'un à deux millimètres environ. I1 convient doncepour un réglage relativement imprécis ne satisfaisant pas aux exigences de certains fabricants de papiersspéciaux. L'observation des déplacements latéraux est généralement laissée à la charge d'un machiniste. Elle nécessite donc une attention permanente pour garantir la qualité de l'opération. Particulièrement lorsqu'il s'agit de la coupe d'une bobine de papier (bobine mère) en plusieurs bobines moins larges ,l'incon vénient majeur résulte de l'état d'usure des bobines qui fait osciller latéralement le papier se déroulant, et il faut cependant que cotte coupe soit le plus parallèle possible aux bords du papier, notamment pour respecter le centrage d'un motif ou d'un filigrane.Bien souvent ,la précision exigée est inférieure au millimètre et par conséquent n'est pas appréciable à l'oeil nu. Les machines découpant ces bobines appelées bobineuses,sont souvent pourvues d'une commande hydraulique du déplacement latéral de la bobine mère selon son axe. Le machiniste peut au moyen de cette commande rectifier l'erreur qui lui est signalée. Le dispositif objet de l'invention par la précision qu'il procure est tout spécialement nécessaire pour la coupe qui a été mentionnée ci-dessus. I1 permet également d'agir directement sur la commande hydraulique. On décrira ci-après un mode de réalisation de I'inventioa en se référant au dessin annexé à titre non limitatif,dans lequel La figure 1 représente schématiquement et en perspective les bobines et le détecteur inséré entre la bobine mère et les moyens de coupe, la figure 2 représente un moyen de réalisation du détecteur à l'aide de fibres optiques s la figure 3 précise les informations fournies par le dispositif , la figure 4 représente le schéma d'un bQttier de commande, la figure 5 représente un schéma électronique du dispositif, et la figure 6 un mode de couplage opto-électronique à un interrupteur de puissance. Sur la figure 1, le papier de la bobine mère 1 défile sur les moyens de coupe 2. I1 en résulte trois bandes de papier 3 plus étroites que la bobine d'origine. Le moyen détecteur 4 qui sera décrit plus loin repère et indique la position du papier suivant l'axe de dafilement et transmet l'information cor respondante aux moyens de correction éventuels. Avant de décrire la structure et le fonctionnement de ce détecteur de position, il convient d'en rappeler la justification. En effet, il a été indiqué plus haut que dans de très nombreux cas la position axiale du papier doit être maintenue avec une précision de l'ordre du millimstre,et souvent moins. Afin d'obtenir un tel résultat, le détecteur comprend plusieurs fibres optiques désignées par la référence 5,dont une des extrémités est disposée en rangées,transversalement à l'axe de déroulement du matériau et à proximité immédiate et au bord de l'une des faces du dit matériau, tandis qu'une source lumineuse conventionnelle quelconque, non représentée est placée en regard de la rangée précitée à proximité de l'autre face. Dans ces conditions, il est évident que suivant la position du matériau transversalement au défilement, telles ou telles des extrémités de fibre optique reçoivent ou non la lumière de la source. L'utilisation de fibres d'un diamètre infime autorisant des intervalles eux-mEmes infimes est, dans l'état de la techni quelun moyen optique pratique et le seul procurant la précision requise. L'autre extrémité de chacune de ces fibres est respectivement en regard d'une cellule photo-électrique dont les dimensions ne permettraient pas, également dans l'état de la techmique, d'effectuer une lecture directe aussi précise de la position du papier. Ainsi, cette disposition qui est illustrée par la figure 2 constitue le moyen le plus simple de transformer une information optique très précise en signaux électriques correspondants, sans se soucier des dimensions et de l'emplacement des moyens transformateurs opto -électroniques. Sur la figure 2,le bottier 6 inclut les fibres optiques 5 dont les extrémités 7 sont en regard de la source lumineuse, tandis que chacune des extrémités 8 est en regard respectivement d'une cellule photo-électrique 9. Chacune de Ces cellules est reliée à une embase de connexion 10 par des lignes 11. Par cette embase 10 les signaux électriques-d'inforeation sont transmis aux moyens amplificateurs, analyseurs et comparateurs dont on donnera plus loin une description générale en se référant aux figures 4, 5 et 6. Bien entendu ,les signaux d'information prévus pour fournir des indications au machiniste comme le représente la figure 3 qui sera commentée, sont aptes à agir sur des organes automatiques de correction de centrage. Avant de procéder à une description générale de la partie électronique, on donnera quelques précisions concernant une forme favorable de réalisation du bottier'6. Ce boftier est métallique et les éléments qui y sont inclus, fibres optiques, cellules photo-électriques telles que photo-transistors, fils de liaison et lexbase de connexion peuvent entre moulés dans du polyester garantissant ainsi la fiabilité des éléments et des soudures. Ce bottier du bloc détecteur 6 est situé à quelques millimètres du papier et l'intervalle entre fibres est déterminé en fonction de la précision désirée. On sait que cet intervalle peut être infime. Dans cet eremple,les fibres et les cellules sont au nombre de cinq et leurs extrémités en regard de la source lumineuse sont protégées de la poussière par une lamelle de verre du genre pour microscope et qui forme limite au moulage de la résine polyester. Sur la figure 3,les fibres portent les références A 1, B, C,D , R. I1 y est illustré comment ces fibres reçoivent ou non la lumière en fonction de la position axiale du papier,et en conséquence excitent ou non les cellules correspondantes. Les parties hachurées indiquent évidemment une occultation de fibres, conséquence de la position du papier. La partie supérieure de la figure 3 se rapporte au contrôle d'un bord de papier. La partie inférieure, au contrôle d'un filigrane. A la parti. droite de la figure, on a représenté un exemple d'indication lumineuse telle qu'au moyen d'une LED,notamment de préférence, en transmettant cette information à un bottier de puissance déterminant l'allumage d'une lampe correspondante. Cette représentation à droite de la figure illustre un résultat. Les moyens de transmission d'information permettant d'y parvenir seront examinés à l'aide des figures 4, 5 et 6. Ainsi qu'il a déjà été indiqué, on peut agir automatiquement sur des moyens de correction, en combinaison ou non avec les indications visuelles, en fonction des éclairements ou occultations des fibres correspondant aux cellules A, B, C, D, R. I1 en résulte selon les cas l'allumage de l'une des lampes V, JG, RG, JD, RD. On se référera maintenant aux figure6 4, 5 et 6 pour la description du fonctionnement de la partie électronique. Un boîtier de commande est relié au bottier 6 du bloc détecteur 4 au moyen de l'embase 10 de ce dernier. Ce bottier de commande est conçu de la façon suivante. On sait que chaque cellule 9 délivre un courant proportionnel à l'intensité lumineuse reçue. Ce courant circule entre le point d'alimentation, la tension étant dans cet exemple de 5 V, et la tension 2,5 V déterminée par un pont diviseur, au travers d'un potentiomètre 17 dont le curseur est relié à l'entrée + d'un amplificateur 18, l'entrée - de chacun de ces derniers est reliée au curseur d'un potentiomètre 19 inséré dans le circuit de la cellule R,dite de référence. La tension de sortie d'un amplificateur 18 est d'environ 4 V si la cellule correspondante est excitée et de 2 V si cette cellule est occultée, et le seuil de chaque cellule A ,B , C, D est régla un peu inférieur à celui de la cellule de référence R, laquelle est toujours occultée. La tension sur toutes les entrées - des amplificateurs 18 est égale mais réglée par le potentiomètre 19 de seuil de la cellule R. La sortie de chaque amplificateur 18 est ajustée au moyen d'un ensemble potentiomètre-transistor 21, afin d'strie compatible avec l'entrée d'un trigger 22. C'est ce dernier qui rend la tension suffisamment proche de 5 V ou de O V Çour pouvoir commander le6 porters logiques P1 à P4. Cette partie logique fonctionne de la façon suivante. La cellule A est la plus proche de la cellule de référence R. Lorsque le papier est bien centré,il cache les cellules R, A, B (Fig.3) alors que les cellules C et D sont éclairées. Si le papier ne cache pas la cellule A, la sortie de son trigger est à O et cette tension nulle bloque toutes les portes logiques P1 à P4 à 5 V, c'est-à-dire que cela éteint toutes les LED sauf celle correspondant à la cellule A. De mSme l'entrée correspondant à B bloque les portes P2 " P3,P4 lorsque cette cellule est éclairée. A la sortie des portes logiques, est disposé un étage amplificateur du type transistorrésistance 24, afin d'amplifier le signal pour que ce dernier soit suffisant pour allumer les cinq LED 25 du bottier. Avec ce bottier de commande on dispose d'un certain nombre de réglages. On peut ajuster les seuils des cinq cellules 9 et au moyen de rhéostat 20 la sensibilité des quatre comparaisons avec la référence R. L'intérêt de l'utilisation de cette référence R réside dans le fait que des changements d'tntensité lumineuse, dans une certaine gamme, n'affectent pas le fonctionnement du dispositif. En effet une baisse d'éclairement, dans le cas d'une référence fixe, rendrait les cellules apparemment toutes cachées. La cellule de référence adapte le système automatiquement à ces variations de luminosité. Cela est particulièrement utile lors d'un changement de couleur du papier. Compte tenu de la très grande précision exigée, les différences entre les canaux ne sont pas négligeables. De plus1 il est difficile de garantir un éclairement équivalent sur tous les canaux. C'est afin de pallier ces inconvénients qu(il 7 a un réglage de seuil 17 par canal. Les rhéostats de réglage de sensibilité 20 servent à augmenter les sensibilités des différents canaux à de faibles écarts lumineux entre l'état "caché" et l'état "éclairé". Ce réglage est particulièrement utile lors de la lecture-du bord d'un filigrane. Un processus de réglage a été mis au point a-fin de parfaitement équilibrer tous les canaux et de bien positionner la référence par rapport à ces canaux. Ces réglages sont1 en effet,tres fins et délicats. Le bloc de commande indique le processus à suivre. Suivant un mode de réalisation,la structure du bottier de commande est la suivante . C'est un bottier métallique, mis à la masse pour interdire des effets parasites. I1 comprend un circuit imprimé une face et un transformateur. I1 est usiné sur ses faces 9waYantt et "arrière" ainsi que sur la face inférieure pour l'aération. Sa face avant est pourvue des éléments suivants t - un interrupteur marche-arrêt, - un voyant lumineux marche-arret, - 9 potentiomètres s - cinq diodes lumineuses X - cinq fiches femelles. Sa face arrière est équipée des éléments suivants z - une embase femelle d'alimentation 220 V/50 Hz, - un fusible 220 v/A, - une embase femelle cinq broches d'arrivée du bloc détecteur, - une embase femelle cinq broches de sortie vers le bloc de puissance I - une série de trous d'aération au voisinage du trans formateur. Un bottier de puissance est en liaison avec la sortie du boîtier de commande. I1 a pour objet d'amplifier le signal délivré par ce dernier afin de produire un signal suffisamment puissant pour commander par exemple des lampes de cent watts. Il peut hêtre aisément modifié pour alimenter une commande hydraulique. Pour la description des éléments de ce bottier il convient de se référer aux figures 5 et 6. I1 est formé de cinq circuits imprimés constituant interrupteur commandant un circuit 220 V/50 Hz. Si l'entrée dsun de ces circuits imprimés est à 5 V,l'interrupteur est ferme et la lampe s'allume. Inversement, si l'entre est à O V, le circuit s'ouvre et la lampe correspondante s'éteint. Ces cinq circuits sqnt conçus de la façon suivante La tension d'entrée est reliée à l'entrée d'un opto-coupleur 25-26 au travers de la résistance 27. La sortie de cet optocoupleur est reliée à la base d'un transistor PNP 28 (structure Darlington). Le collecteur de celui-ci est relié à travers une résistance 29 à la commande d'un triac 30. L'intérSt du dispositif opto-coupleur est d'éviter d'éventuels retours du 220V/ 50 Hz vers la partie alimentée sous 5V. I1 forme étage isolant. La figure 6 représente de manier plus précise le moyen optocoupleur constitué par les éléments 25 et 26. En effet,chacune des diodes 25 est en regard du photo-transistor 26 correspondant, ce qui n'apparat pas aussi nettement sur la figure 5. Les temps de réaction sont caractéristiques de l'électronique et sont, par conséquent, extrâmement brefs. Leur influence sur le fonctionnement général du dispositif est absolument négli gable devant les autres constantes telles que l'inertie de la bobine mère, et cela constitue un dss principaux avantages de ce dispositif. I1 importe de rappeler que ce dernier peut Itre associé à un asservissement direct. Lorsque la bobine mère est pourvue d'un système hydraulique de guidage latéralil suffit de relier les deux sorties du bottier de puissance correspondant aux positions trop à gauche" et " trop à droite" aux entrées de cette commande hydraulique. I1 est alors conseillé d'utiliser une commande hydraulique très démultipliée, donc assez lente, afin d'éviter les oscillations résultant de l'incrtie. I1 est entendu que toutes modifications pourront être apportées quand au nombre des éléments constitutifs, auxquels pourront être substitués tous moyens procurant les mêmes effets. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif opto-électronique pour le contrôle latéral précis du déroulement d'un. bande de matériau tel que du papier, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens optiques de très faible dimension terminale tels que des fibres (5), disposées en rangées transversalement à l'axe de déroulement du matériau et à proximité immédiate et au bord de l'une des faces du dit matériau, tandis qu'une source lumineuse quelconque est située en regard de la dite rangée de ces moyens optiques avec interposition du dit bord de matériau, de telle sorte que toute modification du centrage lors du déroulement de la dite bande qit pour résultat de déterminer suivant le cas l'occultation ou l'excitation des dits moyens optiques dont chaque autre extrémité est respectivement en regard d'un moyen photo-électrique de dimensions alors quelconques n'intervenant pas dans la précision du repérage de la position axiale du déroulement, de telle sorta que les informations lumineuses transformées ainsi en signaux électriques soient transmises à des moyens analyseurs ayant pour effet de détecter toute anomalie affectant la position axiale du déroulement,afin de pouvoir y remédier aussi bien manuellement que par des moyens automatiques. 2. Dispositif selon la revendication lXcaractérisé en ce qu'en plus des cellules excitées ou occultées en fonction de la position axiale du matériau,il comprend une cellule de référence toujours oocultée,réglée à un seuil supérieur à celui des dites cellules excitées ou non et en liaison d'alimentation prédéterminée avec celles-ci pour agir en comparateur afin que d'éventuelles faibles différences d'éclairement fortuites ne puissent affecter l'efficacité du contrôle.