Brevet FR2594534A1 — publié le 19870821

Procédé de mesure du pas de rainurage d'un jonc cylindrique à rainures hélicoIdales en translation, et appareil pour sa mise en oeuvre La présente invention concerne un procédé de mesure du pas de rainurage d'un jonc cylindrique à rainures hélicoldales au cours d'une translation longitudinale à vitesse constante, ou variable entre des limites peu différentes, de celui-ci. Elle s'étend en outre à un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. Un tel procédé convient notamment pour la mesure du pas de rainurage d'un jonc cylindrique destiné à recevoir dans ses rainures des fibres optiques, en vue de la fabrication d'un câble à fibres optiques. Il est en effet important que le pas des rainures soit maintenu dans des limites déterminées, afin d'éviter que les fibres optiques ne soient soumises dans certaines zones à des contraintes excessives, pouvant entrainer leur rupture, lors des manipulations et de la pose des câbles à fibres optiques, ou au contraire ne soient déposées dans les rainures un "mou" excessif, entrainant des courbures et un affaiblissement des signaux transmis supérieur à l'affaiblissement intrinsèque dans les fibres, car celles-ci sortiraient des rainures et seraient lésées par le rubanage mis en place ultérieurement pour leur protection. Il a déjà été proposé dans le document DE-A-2613224 de contrôler la forme géométrique du filetage de boulons par éclairage de ceux-ci par un rayonnement monochromatique, formation dune figure de diffraction de ce rayonnement, et transformation de la figure de diffraction par des dispositifs photoélectroniques en grandeurs électriques représentatives des paramètres géométriques du filetage. Un tel procédé, valable pour un objet fileté fixe, n'est pas transposable à une mesure industrielle sur un jonc cylindrique défilant à vitesse relativement élevée. On s'est donc contenté jusqu'ici de mesures discontinues, impliquant un arrêt temporaire du défilement du jonc, mais ne permettant pas le contrôle permanent nécessaire à une bonne qualité du jonc rainuré. La présente invention a pour but de procurer un procédé et un appareil de mesure du pas de rainurage d'un jonc cylindrique en translation longitudinale même rapide, ne nécessitant qu'un éclairage en lumière blanche, et permettant une mesure continue et précise. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que a) l'on éclaire le jonc à l'aide d'une fente lumineuse longitudinale parallèle à son axe, de luminance constante, b) l'on observe pendant une période déterminée, notablement inférieure au temps séparant les passages de deux rainures adjacentes par le même point, une génératrice du jonc à l'aide d'une caméra à photoéléments disposés linéairement et à transfert de charges, c) l'on transfère pendant une période suivante les charges résultant de l'éclairement dans au moins un registre de lecture de façon à engendrer une succession de signaux analogiques.Ce transfert s'effectue simultanément en parallèle dans une case des deux registres, d) l'on compare les signaux analogiques à un signal de seuil, e) l'on transforme les signaux analogiques en signaux logiques correspondant à des transitions du niveau d'éclairement, f) l'on sélectionne un nombre déterminé de transitions, auxquelles on asservit les numéros des photoéléments correspondants, g) l'on calcule le pas par repérage des distances des transitions de deux signaux logiques successifs correspondant à une même rainure ou à deux rainures adjacentes, à partir de la distance de deux photoéléments successifs et du grossissement du système optique de projection, et l'on répète en continu les opérations b) à g). Il répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéristiques suivantes - On dispose la caméra à l'opposé de la fente lumineuse par rapport à l'axe du jonc. - On élimine des signaux analogiques leur composante continue avant de les comparer à un signal de seuil. - On calcule le pas par repérage des distances de deux transitions successives correspondant d'une part à une même rainure, d'autre part à deux rainures adjacentes, et multiplication dans ce dernier cas par le nombre de rainures. - On compare en outre en continu les pas de rainurage calculés avec des valeurs limites prédéterminées, et l'on note la position des zones irrégulières. On arrête le défilement du jonc lorsque le pas de rainurage calculé dépasse l'une de ces limites pendant un temps trop grand. On l'arrête également quand au dévidage le jonc passe d'une bobine à l'autre. L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de support du jonc cylindrique en translation, des moyens d'éclairage du jonc parallèles à l'axe de celui-ci, une caméra à photoéléments disposés parallèlement à l'axe du jonc et à transfert de charges, des moyens de transfert des charges induites dans les photoéléments dans un ou des registres de lecture engendrant des signaux analogiques, des moyens de comparaison de ces signaux à un signal de seuil, des moyens de transformation des signaux analogiques diminués du signal de seuil en des signaux logiques correspondants à des transitions du niveau d'éclairement, des moyens de sélection d'un nombre déterminé de signaux logiques et d'association avec ceux-ci des repères des photoéléments correspondants, et des moyens de calcul du pas de rainurage par repérage des distances des transitions de deux signaux logiques successifs correspondants à une même rainure, ou à deux rainures adjacentes. Il répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéristiques suivantes - Le dispositif de support du jonc cylindrique est une gorge longitudinale en forme de V, munie d'une fente longitudinale parallèle à l'axe du jonc, et la caméra est disposée à l'opposé de la fente longitudinale par rapport à l'axe du jonc. - Les moyens d'éclairage du jonc sont constitués par un filament électrique parallèle à l'axe du jonc, alimenté par une tension continue. - Il comprend en outre des moyens pour éliminer des signaux analogiques leur composante continue, avant leur comparaison avec un signal de seuil. - Il comprend à la fois des moyens de calcul du pas de rainurage, d'une part par repérage des distances des transitions de deux signaux logiques successifs correspondant à la même rainure, d'autre part par repérage des distances des transitions de deux signaux logiques successifs correspondant à deux rainures adjacentes, et multiplication par le nombre de rainures. - Il comprend en outre des moyens de comparaison des valeurs du pas calculées avec des limites prédéterminées, et des moyens d'alarme et/ou d'arrêt automatique du défilement du jonc. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un appareil de mesure du pas de rainurage d'un jonc à rainures hélicoidales destiné à recevoir dans celles-ci des fibres optiques, en vue de la fabrication d'un câble à fibres optiques. La figure 1 représente en élévation le jonc, son dispositif d'éclairement et la caméra d'observation. La figure 2 représente le jonc en coupe transversale, ainsi que-la lampe d'éclairement et la caméra d'observation. La figure 3 représente à plus grande échelle le jonc en coupe transversale, ainsi que le trajet des rayons lumineux. La figure Il représente les photoéléments de la caméra à transfert de charges, les registres de lecture et un amplificateur de sortie. La figure 5 représente des signaux analogiques obtenus correspondant aux rainures du jonc. La figure 6 représente des signaux analogiques obtenus, séparés de leur composante continue, et un signal de seuil. La figure 7 représente des signaux analogiques obtenus comportant encore leur composante continue, comparés à un signal de seuil. La figure 8 représente les signaux numériques obtenus à partir des signaux de la figure 7. La figure 9 représente les conditions de mesure du pas à partir des signaux. Dans les figures 1 et 2, le jonc 1 en matière plastique, par exemple en poly-chlorure de vinyle, comporte des rainures 3 séparées par des parties pleines 2. Il eircule entre les parois 5 d'un support 4 en forme de V, percé dans sa base d'une fente longitudinale 6. Sous cette fente et dans son alignement est disposée une lampe à incandescence longitudinale 7 alimentée en courant continu, de façon à éviter l'effet stroboscopique que produirait une alimentation en courant alternatif. Au dessus du jonc et dans son axe est disposée une caméra à photoéléments disposée linéairement et à transfert de charges 8 à objectif 9, qui reçoit le flux lumineux transmis à travers le jonc, réglé de façon à observer la génératrice du jonc qui lui fait face. La figure 3 représente comment se répartit le flux lumineux de la lampe incident sur le jonc. La partie centrale 11 du flux lumineux arrivant sur une rainure traverse en grande partie le coeur 12 du jonc translucide, et va constituer une zone d'éclairement maximal A. Les parties latérales 10 de ce flux, soit se réfléchissent sur les parois de la rainure, soit traversent une épaisseur beaucoup plus importante de matériau du jonc, où elles sont fortement absorbées, et viennent constituer des zones d'éclairement plus faible B et C. La caméra, dont la direction de visée est donnée par la flèche 13, verra donc des plages alternées relativement plus éclairées et moins éclairées. On obtient ainsi un fort contraste entre plages relativement claires, correspondant aux rainures, et plages relativement sombres, correspondant aux zones pleines entre les rainures, que l'on ne pourrait atteindre avec un éclairage de face ou de côté. La caméra d'observation 8 comporte un capteur d'intensité lumineuse constitué d'un grand nombre -plusieurs centaines ou quelques milliers-de photoéléments (ou pels) disposés linéairement. Ceux-ci absorbent la lumière incidente qui leur parvient pendant une période d'exposition, par exemple de tordre de 1,8 milliseconde, puis la transforment en paquets de charge proportionnels à la lumière absorbée. Ces derniers sont transférés à des registres analogiques 14, 15 (fig.4), puis décalés en série vers un amplificateur de sortie 16 et une sortie vidéo 17. On obtient à la sortie un signal vidéo analogique constitué de plages alternées de tensions analogiques hautes (20, fig.5) correspondant à des plages claires, soit au fond des rainures, et de tensions analogiques basses 21, correspondant aux zones pleines entre les rainures, sur la génératrice de visualisation 18. L'on traite alors le signal analogique pour en enlever la composante continue, afin d'obtenir un signal vidéo logique fiable après comparaison du signal à un signal de seuil 22, de façon à détecter les transitions montantes du signal analogique. La figure 6 montre que si la teinte du jonc vient à s'assombrir la comparaison du signal analogique contenant encore sa composante continue ne permet pas d'obtenir un signal logique fiable en cas d'assombrissement de la teinte du jonc, le niveau de seuil devenant relativement proche des maxima 20 du signal analogique. Par contre, si l'on opère sur un signal analogique dont on a soustrait la composante continue, un assombrissement de la teinte du jonc ne réduit pas notablement la fiabilité du signal logique obtenu (fig.7). Le niveau du signal de seuil peut d'ailleurs être confondu avec le niveau analogique zéro. On obtient donc en définitive des signaux logiques 23 (fig.8) dont les transitions montantes correspondent aux transitions montantes du signal analogique. Un microprocesseur lié à la caméra à transfert de charges, associe à chaque transition montante de tension, le numéro du photoélément correspondant. Il sélectionne par exemple 6 transitions montantes au centre de la zone de visualisation (correspondant à 6 rainures successives du jonc), par exemple les transitions 3 à 8 de la figure, de façon à limiter les erreurs de mesure liées à la distorsion géométrique plus importante sur les bords de la zone de visualisation. os Si n3 et n9 sont les n de photoéléments correspondants aux transitions montantes 3 et 9, et G le rapport de grossissement de l'objectif de la caméra, le pas de rainurage L (fig.9) a pour valeur L = (n9 - n3) . G . p p étant la distance entre deux photo éléments succesifs. Le microprocesseur sélectionne également les deux transitions montantes n5 et n6 du centre de la zone de visualisation. La distance correspondant au 1/6 du pas entre deux rainure est alors 1 = (n6 - n5) . G . p. On répète les mesures à intervalles réguliers, par exemple de 4 millisecondes, ce qui est suffisant pour effectuer une mesure en continu pour les vitesses courantes de défilement du jonc. En effet, à une vitesse de 40 m/min, une rainure se déplace d'un sixième de pas (le pas habituel étant de 76 mm) en 19.10 3 sec. Pendant une période, le microprocesseur effectue donc la mesure du pas et du sixième du pas. L'une et l'autre mesure sont transmises à un afficheur et à un enregistreur. Le microprocesseur peut être muni de consignes lui permettant de signaler - les dépassements de tolérance sur les valeurs maximale et minimale du pas, - ceux sur les valeurs maximale et minimale du sixième de pas, - un dépassement du seuil de saturation en lumière reçue par la caméra, etc... Ces consignes permettent d'actionner une alarme et/ou d'arrêter automatiquement le défilement du jonc. REVENDICATIONS 1/ Procédé de mesure du pas de rainurage d'un jonc cylindrique (1) à rainures hélicoidales (3) au cours d'une translation longitudinale à vitesse constante, ou variable entre des limites peu différentes, de celui-ci, caractérisé en ce que a) l'on éclaire le jonc à l'aide d'une fente lumineuse longitudinale (6, fig.2) parallèle à son axe, de luminance constante, b) l'on observe pendant une période déterminée, notablement inférieure au temps séparant les passages de deux rainures adjacentes par le même point, une génératrice du jonc-à l'aide d'une caméra (8) à photoéléments disposés linéairement et à transfert de charges, c) l'on transfère pendant une période suivante les charges résultant de l'éclairement des photoéléments dans au moins un registre de lecture (14, 15, fig.4) de façon à engendrer une succession de signaux analogiques, d) l'on compare les signaux analogiques (20, 21, fig.6) à un signal de seuil (22), e) l'on transforme les signaux analogiques en signaux logiques correspondant à des transitions du niveau d'éclairement, f) l'on sélectionne un nombre déterminé de transitions, auxquelles on asservit les numéros des photoéléments correspondants, g) l'on calcule le pas par repérage des distances des transitions de deux signaux logiques successifs correspondant à une même rainure ou à deux rainures adjacentes, à partir de la distance entre deux photoéléments et du grossissement dru système de projection, et l'on répète en continu les opérations b) à g). 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dispose la caméra (8) à l'opposé de la fente lumineuse (6) par rapport à l'axe du jonc. 3/ Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on élimine des signaux analogiques leur composante continue avant de les comparer à un signal de seuil. 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on calcule le pas par repérage des distances de deux transitions successives correspondant d'une part à une même rainure, d'autre part à deux rainures adjacentes, et multiplication dans ce dernier cas par le nombre de rainures. 5/ Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on compare en outre en continu les pas de rainurage calculés avec des valeurs limites prédéterminées, et en ce que l'on arrête le défilement du jonc lorsque le pas de rainurage calculé dépasse l'une de ces limites pendant un temps trop long, ou lors du dévidage quand le jonc passe d'une bobine à l'autre. 6/ Appareil de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un dispositif (4, fig.2) de support du jonc cylindrique (1) en translation, des moyens (7) d'éclairage du jonc parallèle à l'axe de celui-ci, une caméra (8) à photoéléments disposés parallèlement à l'axe du jonc et à transfert de charges, des moyens de transfert des charges induites dans les photoéléments dans un ou des registres de lecture (14, 15, fig.4) engendrant des signaux analogiques (20, 21, fig.5) des moyens de comparaison de ces signaux à un signal de seuil (22), des moyens de transformation des signaux analogiques diminués du signal de seuil en des signaux logiques correspondant a des transitions du niveau d'éclairement, des moyens de sélection d'un nombre déterminé de signaux logiques et d'association avec ceux-ci des repères des photoélements correspondants, et des moyens de calcul du pas de rainurage par repérage des distances des transitions de deux signaux logiques successifs correpondant à une même rainure ou à deux rainures adjacentes. 7/ Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de support du jonc cylindrique est une gorge longitudinale en forme de V (5, fig.2) munie d'une fente longitudinale (6) parallèle à l'axe du jonc, et en ce que la caméra (8) est disposée à l'opposé de la fente longitudinale par rapport à l'axe du jonc. 8/ Appareil selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens d'éclairage du jonc sont constituées par un filament électrique parallèle à l'axe du jonc, alimenté par une tension continue. 9/ Appareil selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour éliminer des signaux. analogiques leur composante continue, avant leur comparaison avec un signal de seuil. 10/ Appareil selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend à la fois des moyens de calcul du pas de rainurage, d'une part par repérage des distances des transitions de deux signaux logiques successifs correspondant à la même rainure, d'autre part par repérage des distances des transitions de deux signaux logiques successifs correspondant à deux rainures adjacentes, et multiplication par le nombre de rainures. 11/ Appareil selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de comparaison des valeurs du pas calculées avec des limites prédéterminées, et des moyens d'alarme et/ou d'arrêt automatique du défilement du jonc.