Brevet FR2588381A1 — publié le 19870410

La présente invention se rapporte à un appareil de contrôle par balayage optique de matériaux en bandes, qui engendre, au moyen d'un dispositif déflecteur et d'élé- ments optiques formateurs d'images, un point lumineux ba- layant périodiquement la bande de matériau, perpendiculai- rement à sa direction longitudinale, et qui concentre sur un dispositif photorécepteur la lumière défléchie ou dis- persée lors du passage à travers le matériau ou lors de la réflexion sur ce matériau. Dans des appareils de contrôle optique de ce genre, il est déjà connu d'opérer sur fond noir côté réception, de façon à maintenir éloignée des photorécepteurs la lu- mière réfléchie sans aucune dispersion, par exemple sur des surfaces métalliques réfléchissantes. De la sorte, des rayons lumineux passant en regard du diaphragme à fond noir, par suite de défauts, produisent un signal d'erreur particulièrement accentué. Par ailleurs, il est déjà connu de disposer une ma- trice superficielle, comprenant de nombreux photorécep- teurs, à l'emplacement du côté réception auquel l'image de la surface réfléchissante de la roue à miroirs est formée par l'intermédiaire de la surface réfléchissante de la bande de matériau, de façon à pouvoir détecter, dans le circuit électronique d'interprétation raccordé, la dispersion des rayons lumineux individuels qui se pro- duit sur ladite bande. La détermination de l'indice de dispersion permet de distinguer de nombreux défauts d'après leur caractère. Alors qu'il n'est pas possible, dans des dispositifs fonctionnant à l'aide d'un diaphragme à fond noir, d'éta- blir une différence entre de grands et de petits angles de dispersion, la matrice constituée de photorécepteurs ne présente précisément pas une sensibilité suffisante aux grands angles de dispersion pour lesquels, fréquemment, l'intensité lumineuse est déjà relativement faible. L'invention a par conséquent pour objet de fournir un appareil de contrôle optique du genre précité, à l'aide du- quel il soit possible de détecter d'une manière simple des rayons lumineux qui n'ont été que faiblement défléchis par la bande de matériau balayée et conservent par conséquent une intensité relative, tout en pouvant détecter indépen- damment les rayons lumineux plus fortement dispersés et, en général, d'une intensité moindre. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait qu'une tache lumineuse délimitée avec précision, de préférence circulaire ou rectangulaire, est engendrée dans la pupille d'entrée du système de balayage, ou bien que l'appareil présente un diaphragme matérialisé de for- me correspondante dont l'image est reproduite, par l'in- termédiaire de l'optique de balayage et de réception, sur un diaphragme complémentaire à fond noir qui est réalisé, de préférence, légèrement plus grand que l'image de la ta- che lumineuse et qui est garni, le long de son pourtour, de surfaces photoréceptrices de petite superficie par rap- port à l'étendue de ce diaphragme à fond noir, lesdites surfaces transmettant la lumière reçue au dispositif de photoconversion raccordé à un circuit électronique d'in- terprétation. La détection de très petits angles de dispersion doit satisfaire à la condition préalable de la présence, dans la pupille d'entrée de l'appareil de contrôle par balayage optique (c'est-à-dire, par exemple, sur la surface réflé- chissante de la roue à miroirs), d'une tache lumineuse de préférence circulaire ou rectangulaire, dont les contours sont délimités avec précision. Cette tache peut être pro- duite soit en installant un diaphragme de forme correspon- dante directement à côté de la surface réfléchissante ou sur cette surface, soit en formant l'image d'un tel diaph- ragme sur ladite surface réfléchissante. Ensuite, par exem- ple par l'intermédiaire du ou des miroirs concaves en forme de bande, l'image de la surface réfléchissante ou, respec- tivement, de la tache lumineuse qui s'y trouve et est dé- limitée avec acuité, est reproduite avec précision sur le diaphragme à fond noir situé côté réception. Lorsque la réflexion est exempte d'erreurs, aucune des surfaces photo- réceptrices n'est atteinte par une lumière dispersée, si bien qu'aucun signal d'erreur n'apparait. Si, en revanche, le matériau en bandes constitué par des feuilles, du verre plat ou des matériaux brillants analogues présente, en trans- mission et/ou en réflexion, des striures, des bulles, des reflets ou ce qu'on appelle des "grands angulaires extrê- mes", il se produit une légère déflexion de la lumière ré- fléchie ou traversante: il en résulte que la lumière considérée au bord du diaphragme à fond noir est incidente sur l'une des surfaces photoréceptrices, et qu'elle peut par conséquent être signalée électriquement par le dispo- sitif contigu de photoconversion. En cas de disposition télécentrique des miroirs conca- ves émetteur et récepteur, le diaphragme à fond noir entou- ré circonférentiellement par les surfaces photoréceptrices se trouve dans le plan du foyer du miroir concave récep- teur en forme de bande. De préférence, le diaphragme à fond noir est réalisé un peu plus grand que l'image du diaphragme d'entrée sur la surface réfléchissante de la roue à miroirs. Commodément, pour pouvoir détecter des déflexions de lumière dans toutes les directions, les surfaces photoré- ceptrices peuvent être réparties sur tout le pourtour du diaphragme à fond noir, en juxtaposition mutuelle très rapprochée. Du fait que, très souvent, une discrimination entre différents azimuts de la déflexion de lumière n'est pas né- cessaire, les surfaces photoréceptrices sont judicieusement rassemblées par groupes. Etant donné que, par suite de différents effets de dispersion involontaires à l'intérieur de l'ensemble du système, ainsi que de certains effets normaux de dispersion se produisant à la surface de la bande de matériau à cause de sa structure de base, alors même que le matériau est exempt de défauts, il se produit souvent, tout autour du diaphragme à fond noir, une sorte d'effet corona suscepti- ble de provoquer la réaction du dispositif de photoconver- sion relié aux surfaces photoréceptrices, il est avanta- geusement prévu que des groupes respectifs de surfaces pho- toréceptrices diamétralement opposés soient reliés les uns aux autres, afin de former des paires de signaux pho- toélectriques qui sont appliqués à des amplificateurs dif- férentiels. Comme la dispersion est, en moyenne, sensible- ment identique dans toutes les directions du pourtour du diaphragme a fond noir, les signaux des photorécepteurs sollicités par des surfaces photoréceptrices diamétrale- ment opposées s'annulent mutuellement lorsque lesdits pho- torécepteurs sont raccordés à un amplificateur différen- tiel. De la sorte, il est possible d'exclure complètement l'influence de l'effet corona, comparable à un bruit de fond. Du fait que, normalement, des défauts provoquent une déflexion de lumière dans une seule et unique direction, les éclairs lumineux correspondants, apparaissant sur le bord du diaphragme à fond noir, entrainent la réaction de la sortie des amplificateurs différentiels, à l'inverse du souffle corona. Ainsi, grâce au branchement précité, le contraste de signaux d'erreur est fortement amplifié par rapport au cas normal. D'une manière particulièrement préférentielle, chaque groupe peut s'étendre sur un quartier du diaphragme à fond noir. Fondamentalement, les groupes individuels diamétrale- ment opposés pourraient également être traités par forma- tion de quotients. Grâce aux mesures proposées par l'invention, l'on peut également constater un décalage du point de concen- tration de l'effet corona tel que celui se produisant fré- quemment dans des formateurs d'images en feuilles. Selon une forme de réalisation avantageuse de l'in- vention, les surfaces photoréceptrices peuvent être for- mées par les faces extrêmes de minces guides de lumière circulaires qui atteignent individuellement,ou de préféren- ce par groupes,des photorécepteurs. L'avantage ainsi ob- tenu consiste en ce que seulement un nombre restreint de photorécepteurs est requis, car il n'est toujours besoin que d'un seul photorécepteur pour un grand nombre de surfaces photoréceptrices; dans la forme de réalisa- tion décrite ci-après à l'appui de la figure 5, seuls quatre photorécepteurs s'avéreraient nécessaires. L'utilisation d'un grand nombre de guides de lumière du type capillaires peut être évitée par le fait que les surfaces photoréceptrices peuvent être formées par les faces extrêmes rectangulaires de guides de lumière en for- me de plaque qui occupent. chacun un côté d'un diaphragme rectangulaire ou carré à fond noir, et mènent chacun à un photorécepteur. Toutefois, il est également possible de réaliser les surfaces photoréceptrices sous la forme de diodes photo- électriques implantées, en tant que photorécepteurs, tout autour du diaphragme à fond noir. Il est particulièrement avantageux de pouvoir détec- ter, outre les rayons lumineux qui présentent encore une très grande intensité et ne sont que faiblement défléchis, la lumière de moindre intensité défléchie selon des angles de dispersion plus grands. A cette fin, conformément à l'invention, le diaphragme à fond noir peut être entouré, radialement à l'extérieur des surfaces photoréceptrices, par une surface annulaire de pénétration de lumière qui est raccordée à un autre photorécepteur, notamment à un photomultiplicateur. En outre, un pavillon à lumière ré- fléchissant peut se raccorder à la surface de pénétration de lumière et peut décroître de section, en direction du photorécepteur, jusqu'à la valeur du diamètre de ce der- nier. Grâce à ces réalisations, il est possible non seule- ment d'enregistrer de faibles écarts angulaires provoqués par la bande de matériau, mais également d'acquérir des informations relatives à des défauts s'accompagnant d'une grande dispersion de la lumière sur cette bande de maté- riau. L'on obtient, de la sorte, une saisie différenciée des signaux d'erreur en fonction de l'écart angulaire pro- voqué du rayon primaire à travers la bande de matériau. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un appareil de contrôle par balayage optique conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en plan à échelle agrandie du diaphragme à fond noir illustré sur la figure 1, repré- sentant par un schéma synoptique le circuit électronique raccordé; les figures 3 et 3a sont respectivement une élévation latérale et une perspective illustrant la forme de réali- sation selon la figure 2, et mettant en outre en évidence un photomultiplicateur détectant la lumière soumise à dispersion latérale plus intense; les figures 4 et 4a sont respectivement une vue en plan et une perspective d'une autre forme de réalisation d'un diaphragme à fond noir conforme à l'invention, res- pectivement entouré de surfaces photoréceptrices ou de pavillons à lumière; et la figure 5 est une élévation latérale schématique de l'objet de la figure 4. Comme le montre la figure 1, un laser 25 projette, par l'intermédiaire d'une optique 26 d'élargissement de rayons et d'un miroir déflecteur plan 27, un rayon lumineux convergent et fortement concentré sur la surface réflé- chissante 11, située à distance du foyer d'un miroir conca- ve 15 en forme de bande, d'une roue 12 à miroirs tournant avec une grande vitesse angulaire dans la direction de la flèche f. Un diaphragme perforé 28, placé devant la sur- face réfléchissante, sépare une région circulaire d'un faisceau lumineux 29 incident sur ladite surface réfléchis- sante 11; il en résulte la formation, à l'emplacement de cette pupille d'entrée 13 du système de balayage, d'une ta- che lumineuse exactement circulaire et délimitée avec pré- cision, à partir de laquelle un rayon lumineux de balayage est dévié vers un miroir déflecteur plan 31 et, de là, sur un miroir concave 14 en forme de bande. Au cours de la rotation de la roue à miroirs dans le sens de la flèche f, le rayon 30 balaie périodiquement le miroir concave en for- me de bande en occupant également, entre autres, successi- vement les positions 30' et 30". De la sorte, un rayon vecteur 32 part du miroir concave 14 en forme de bande et il est décalé, parallèle- ment à lui-même, dans le sens de la flèche F. Ce rayon vecteur 32 arrive sur la surface d'une bande de matériau 33, sur laquelle il provoque une raie de balayage 34 du fait de son mouvement de balayage périodique. Le rayon vecteur 32 est incident sur la bande de ma- tériau 33 selon une inclinaison par rapport à la vertica- le. La raie de balayage 34 s'étend de préférence perpendi- culairement à la direction longitudinale L de la bande, direction dans laquelle un mouvement continu est également imprimé à ladite bande 33 au-dessous du dispositif de ba- layage. Des rayons 35, réfléchis selon l'angle de réflexion, sont détectés par le miroir concave récepteur 15 en forme de bande, de préférence identique au miroir concave émet- teur 14; ensuite, à partir dudit miroir 15, les rayons sont concentrés par l'intermédiaire d'un autre miroir dé- flecteur plan36 en forme de bande ainsi que d'un miroir déflecteur 37, dans le plan du foyer de celui-ci, dans le-- quel une image de la pupille d'entrée 13 est reproduite sur un diaphragme 16 à fond noir. Un photomultiplicateur 23 se trouve derrière ce diaphragme à fond noir. Le diamètre du diaphragme 16 à fond noir est légère- ment plus grand que le diamètre de l'image de la pupille d'entrée 13. De la sorte, une lumière normalement réflé- chie à la surface de la bande de matériau 33 ne parvien- dra pas au photomultiplicateur 23. Conformément à l'invention, comme l'illustrent les figures 2, 3 et 3a, le diaphragme circulaire 16 à fond noir est garni circonférentiellement par un ensemble cir- culaire de surfaces photoréceptrices 17, qui sont formées par les faces extrêmes libres de guides de lumière 20. Ces guides 20 sont subdivisés en des quartiers respectifs 1, 2, 3 et 4 et ils sont regroupés, dans chaque quartier, en des faisceaux 38 de guides de lumière qui mènent à chaque fois à un photorécepteur 21, dans lequel ils sont agencés de telle sorte que la lumière reçue par les gui- des 20 sur les surfaces 17 agisse sur le photorécepteur 21 associé. Les photorécepteurs 21, prévus pour chaque quartier respectif 1, 2, 3 ou 4, sont raccordés à un circuit élec- tronique d'interprétation 39 renfermant deux amplifica- teurs différentiels 19. Aux entrées de ces amplificateurs 19, sont raccordées les sorties des photorécepteurs 21 associés aux quartiers respectifs 1, 3 ou 2, 4 diamétra- lement opposés. Grâce à ces caractéristiques, aucun si- gnal n'est délivré par la sortie des amplificateurs dif- férentiels 19 lorsque des quantités de lumière identi- ques arrivent sur les surfaces photoréceptrices 17 de quar- tiers diamétralement opposés. De la sorte, le bruit de fond du système est éliminé. Si en revanche, par exemple à cause de bulles, striures ou autres perturbations à la surface de la bande de matériau, des déflexions de lumière seulement faibles se produisent dans une direction, seul le photorécepteur 21 respectif associé à un quartier reçoit une plus grande quantité de lumière; la sortie de l'ampli- ficateur différentiel 19 associé délivre alors un signal qui engendre un signal d'erreur à la sortie 40 d'une unité électronique d'interprétation 18, raccordée aux deux am- plificateurs 19. Conformément aux figures 3 et 3a, il est prévu, tout autour du diaphragme 16 à fond noir bordé circonférentiel- lement par les surfaces photoréceptrices 17, une surface annulaire 22 de pénétration de lumière à la périphérie externe de laquelle se raccorde un pavillon à lumière 24 qui décroît de section à partir du diaphragme 16, et dans les parois duquel les photorécepteurs 21 occupent des positions encaissées (figure 3). Sur la figure 3a, les photorécepteurs se trouvent derrière le pavillon à lu- mière 24. Les faisceaux 38 de guides de lumière atteignent des renfoncements logeant les photorécepteurs 21 (figure 3), ou bien franchissent des trous pratiqués dans le pavillon à lumière 24 (figure 3a). Le pavillon à lumière 24 décroit de section sensi- blement jusqu'à la valeur du diamètre du photomultiplica- teur 23, lequel est fixé à l'extrémité de ce pavillon 24 infundibuliforme. Grâce à cet agencement, de la lumière plus fortement dispersée au-delà des surfaces photoréceptrices 17 peut, en franchissant la surface de pénétration 22, parvenir au pavillon 24 de réalisation réfléchissante, à partir du- quel elle est réfléchie vers le photomultiplicateur 23. Ce photomultiplicateur 23 est lui aussi raccordé à l'unité d'interprétation 18, de sorte qu'il y provoque également la génération d'un signal d'erreur correspondant lors de l'ap- parition de rayons lumineux plus fortement dispersés. Selon les figures 4 et 4a, le diaphragme 16 à fond noir est de réalisation carrée. D'une manière non représen- tée, l'image d'une tache lumineuse carrée produite dans la pupille d'entrée 13 de la roue 12 est formée sur ce diaphragme, d'une manière telle que cette image soit sen- siblement plus petite que ledit diaphragme 16. Les faces extrêmes rectangulaires 17 de guides de lu- mière en forme de bande, indiqués sur la figure 5, sont disposées tout autour du diaphragme carré 16 à fond noir: ainsi, pour chaque côté du carré, seul est nécessaire un guide 20 de lumière qui accuse une convergence tronconique et éventuellement curviligne conformément aux figures 4a et 5, et est muni d'un photorécepteur 21 à son extrémité. La figure 4a montre également le pavillon à lu- mière 24, intérieurement réfléchissant. Les figures 4 et 5 illustrent un exemple d'une varian- te de réalisation de la réception de lumière sur le pour- tour du diaphragme 16 à fond noir. Ainsi, les surfaces photoréceptrices 17 d'après la figure 2 pourraient, par exemple, consister également en des diodes photoélectri- ques individuelles, ou bien en des lentilles configurées en des bandes et formant chacune une image sur une diode photoélec- trique associée. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de contrôle par balayage optique de maté- riaux en bandes, qui engendre, au moyen d'un dispositif déflecteur-et d'éléments optiques formateurs d'images, un point lumineux balayant périodiquement la bande de maté- riau, perpendiculairement à sa direction longitudinale, et qui concentre sur un dispositif photorécepteur la lumière défléchie ou dispersée lors du passage à travers le maté- riau ou lors de la réflexion sur ce matériau, appareil caractérisé par le fait qu'une tache lumineuse délimitée avec précision, de préférence circulaire ou rectangulai- re, est engendrée dans la pupille d'entrée (13) du systè- me de balayage, ou bien que cet appareil présente un diaphragme matérialisé (28) de forme correspondante dont l'image est reproduite,par l'intermédiaire de l'optique de balayage et de réception, sur un diaphragme complémen- taire (16) à fond noir qui est réalisé, de préférence, légèrement plus grand que l'image de la tache lumineuse et qui est garni, le long de son pourtour, de surfaces photoréceptrices (17) de petite superficie par rapport à l'étendue de ce diaphragme (16) à fond noir, lesdites surfaces transmettant la lumière reçue au dispositif de photoconversion raccordé à un circuit électronique d'in- terprétation (18). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les surfaces photoréceptrices (17) sont réparties sur tout le pourtour du diaphragme (16) à fond noir, avec juxtaposition mutuelle très rapprochée. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractéri- sé par le fait que les surfaces photoréceptrices (17) sont rassemblées par groupes. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que des groupes respectifs de surfaces photoré- ceptrices (17) diamétralement opposés sont reliés les uns aux autres, afin de former des paires de signaux photo- électriques qui sont appliqués à des amplificateurs diffé- rentiels (19). 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que chaque groupe s'étend sur un quartier (1, 2, 3, 4) du diaphragme (16) à fond noir. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications i à 5, caractérisé par le fait que les surfaces photoré- ceptrices sont formées par les faces extrêmes de minces guides de lumière circulaires (20) qui atteignentindividuel- lement,ou de préférence par groupes,des photorécepteurs (21). 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les surfaces photoré- ceptrices (17) sont formées par les faces extrêmes rectan- gulaires de guides de lumière (20) en forme de plaque qui occupent- chacun un côté d'un diaphragme rectangu- laire ou carré (i6) à fond noir, et mènent chacun à un photorécepteur (21). 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les surfaces photoré- ceptrices (17) sont réalisées sous la forme de diodes pho- toélectriques. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le diaphragme (16) à fond noir est entouré, radialement à l'extérieur des sur- faces photoréceptrices, par une surface annulaire (22) de pénétration de lumière qui est raccordée à un autre photo- récepteur, en particulier à un photomultiplicateur (23). 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'un pavillon à lumière réfléchis- sant (24) se raccorde à la surface (22) de pénétration de lumière et décroît de section, en direction du photomulti- plicateur (23), jusqu'à la valeur du diamètre de ce dernier.