Brevet FR2600347A1 — publié le 19871224

L'invention concerne un appareil pour déterminer le niveau de remplissage d'un volume de stockage de matière fibreuse, par exemple d'une cheminée ou d'une chambre d'alimentation ou d'un volume semblable, notamment pour machines de prépartion à la fila05 ture, appareil qui utilise un dispositif optique formé d'un émetteur et d'un récepteur de lumière. L'invention concerne également un procédé pour régler un tel détecteur de niveau. Dans le secteur de la préparation à la filature des matières textiles, il est nécessaire de connaître le niveau exact 10 de la matière fibreuse dans les volumes de stockage et dans les machines de traitement prévues à la suite. La connaissance de ce niveau est particulièrement importante lorsqu'il s'agit de réaliser un transport continu de la matière dans une installation. Dans un système connu (modèle d'utilité allemand 1 971 420), on détecte le 15 niveau dans un volume de stockage au moyen d'une barrière lumineuse. Celle-ci comporte une cellule photoélectrique dans la paroi latérale d'une cheminée. Un tel système à cellule photoélectrique agit par tout ou rien, en ce sens qu'il délivre ou non un signal lorsque la matière, du coton par exemple, a dépassé la cellule 20 photoélectrique ou se trouve encore au-dessous de celle-ci. Le degré de remplissage de cheminées d'alimentation est donc seulement détecté en un point, c'est-à-dire lorsqu'un niveau déterminé est atteint. Un tel système ne permet pas de détecter les autres niveaux de la matière fibreuse dans la cheminée, c'est-à-dire la 25 hauteur de la colonne de matière dans le volume de stockage. L'invention vise par conséquent à créer un appareil, du type indiqué au début, mais qui évite les inconvénients mentionnés etqui permette en particulier une interrogation continue du niveau instantané d'un volume de stockage de matière fibreuse, tout en 30 demandant peu de moyens pour l'installation et la mise en oeuvre. A cet effet, selon l'invention, un appareil comme indiqué au début est caractérisé en ce que le dispositif optique est installé au-dessus de la surface supérieure la plus haute de la matière fibreuse, de manière que les rayons lumineux émis par l'émetteur de lumière soient réfléchis par la surface de la matière fibreuse et soient reçus par le récepteur de lumière. En utilisant, conformément à l'invention, un appareil optoélectronique capable d'émettre des rayons lumineux qui sont 05 réfléchis par la surface de la matière (ou par un réflecteur) et sont reçus par un récepteur, et qui délivre un signal analogique fonction de l'intensité des rayons reçus, il devient possible de détecter -à tout moment le niveau effectif de la matière fibreuse dans le volume de stockage. Comme les rayons sont réfléchis avec 10 une intensité d'autant plus grande que la surface de la matière est proche de l'émetteur respectivement du récepteur, le signal délivré par le récepteur est une mesure directe de la distance entre la matière et le capteur. Comme appareil optique, pouvant être constitué également 15 de plusieurs capteurs (émetteurs, récepteurs), on peut employer une barrière lumineuse monovoie ou à réflexion (avec réflecteur). Il est préférable d'utiliser un capteur à pinceau de lumière comme dispositif optique. Les rayons lumineux sont alors réfléchis par la surface de la matière fibreuse. On peut utiliser de la lumière 20 visible, mais aussi de la lumière invisible. Le dispositif optique est formé de préférence par un dispositif d'émission et de réception de lumière infrarouge. Il est avantageux que le récepteur soit en mesure de délivrer un signal électrique analogique en fonction de l'intensité des rayons lumineux reçus. Le récepteur est de pré25 férence suivi d'un convertisseur analogique-numérique. Celui-ci est de préférence connecté à un dispositif de calcul (micro-ordinateur). Le signal analogique obtenu est alors transformé par le convertisseur analogique-numérique en un signal numérique qui est appliqué à un microprocesseur. Etant donné que l'intensité des 30 rayons réfléchis dépend également dans une forte mesure de la nature (de la couleur par exemple) de la matière fibreuse traitée, le signal obtenu sur le convertisseur analogique-numérique ne peut généralement pas être utilisé directement. Le microprocesseur doit au contraire effectuer une transformation arithmétique en fonction 35 de la nature de la matière. Un autre avantage de l'appareil selon l'invention est que, grâce à l'utilisation du microprocesseur, il est également capable de déterminer par lui-même d'autres caractéristiques importantes pour le déroulement du processus, de les transmettre à un proces05 seur central et de décharger ainsi ce dernier. Par exemple, l'appareil est capable de détecter ou de déterminer des vitesses d'arrivée et de sortie de la matière fibreuse, des valeurs limites, des tendances dans la variation du niveau, d'opérer des analyses d'usure et d'effectuer de nombreuses autres opérations encore. Il convient que le microprocesseur soit combiné avec une mémoire et qu'il soit raccordé à un dispositif d'entrée-sortie (une interface sérielle par exemple). L'invention apporte également un procédé pour régler (calibrer, ajuster) un détecteur de niveau sur un volume de 15 stockage de matière fibreuse, en particulier pour la mise en oeuvre de l'appareil détecteur de niveau selon l'invention. Selon ce procédé, on dispose deux repères fixes l'un au-dessus de l'autre sur une paroi latérale du volume de stockage, d'une cheminée d'alimentation par exemple, et on produit un signal électrique lorsque, 20 pendant le chargement de la matière fibreuse dans le volume de stockage, la matière atteint ces repères, le signal étant appliqué à un microprocesseur par exemple. Le signal électrique est de préférence appliqué manuellement à un microprocesseur. Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux, le récepteur de lumière du dis25 positif optique délivre te signal électrique à un microprocesseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexes, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation latérale schématique d'une cheminée pour matière fibreuse comportant un appareil selon l'invention; - les figures la et lb montrent chacune un capteur à pinceau de lumière, formé d'un émetteur et d'un récepteur; - la figure 2 est une vue de côté schématique d'une cheminée d'alimentation en matière fibreuse, dans laquelle est installé un capteur à pinceau de lumière et dont une paroi latérale présente deux repères; - la figure 3 représente un capteur à pinceau de lumière, formé d'un émetteur et d'un récepteur, ainsi que le schéma synoptique d'un dispositif pour traiter les signaux électriques fournis par ce dispositif optoélectronique; et - La figure 4 est un graphique montrant la relation entre 10 la tension du signal de sortie d'un capteur et la distance par rapport à des repères de réglage, respectivement le niveau des flocons dans la cheminée pour différentes sortes de matières. La figure 1 représente un dispositif 1 d'alimentation en flocons, qui est en lui-même connu, par exemple du type Tr tzschLer 15 EXACTAFEED FBK, qui est suivi par une carde connue en elle-même (non représentée), par exemple du type Tr tzschler EXACTACARD DK 3. Le dispositif d'alimentation 1 comporte une cheminée supérieure de réserve 2 et une cheminée inférieure d'alimentation 3, la matière fibreuse étant amenée de la cheminée de réserve 2 à la cheminée 20 d'alimentation 3 par un cylindre d'entrée 4 et un cylindre ouvreur 5. Des cylindres d'extraction 6, 7, prévus à l'extrémité inférieure de la cheminée d'alimentation 3, font sortir la matière fibreuse de la cheminée d'alimentation 3 et la font passer sur une tôle de transfert 8. De Là, la matière fibreuse est amenée à la carde sous 25 forme d'une nappe de flocons ou petites touffes de fibres. La cheminée d'alimentation est raccordée à un ventilateur de compactage 9 qui comprime le remplissage de flocons dans la cheminée 3. Celle-ci présente des ouvertures de sortie d'air 3a, 3b dans la région de son extrémité inférieure. La cheminée de réserve 3 est raccordée à une conduite pneumatique de transport de flocons de fibres 10, conduite qui est reliée à travers un ventilateur de transport de matière fibreuse à un ouvreur fin prévu en amont. La référence 11 désigne le remplissage de flocons dans la cheminée de réserve 2, tandis que 12 désigne le remplissage de flocons dans la cheminée d'alimentation 3. Dans la trémie de réserve 2 a été installé, au-dessus de la colonne 11 de matière fibreuse, c'est-à-dire au-dessus de la surface supérieure 11 de La matière, un capteur à pinceau de lumière 13 qui, comme on peut le voir sur la figure la, est formé 05 d'un émetteur de lumière 13a et d'un récepteur de lumière 13b. L'émetteur 13a envoie des rayons de lumière infrarouge, à peu près en direction verticaLe (flèche A), qui sont réfléchis par la surface 1la de la matière fibreuse (flèche B) et sont reçus par le récepteur 13b. Dans la cheminée d'alimentation 3, a été installé, 10 au-dessus de La colonne 12, c'est-à-dire au-dessus de La surface supérieure 12a de la matière fibreuse, un capteur à pinceau de lumière 14, lequel est formé aussi d'un émetteur de lumière 14a et d'un récepteur de lumière 14b, voir figure lb, et qui fonctionne éqalement comme représenté sur la figure la. - La figure 2 représente une cheminée d'alimentation 15, par exemple pour un épurateur ou une machine semblable, dans laquelle des flocons de fibres 17 sont introduits d'en haut à travers un dispositif de chargement 16. Un déflecteur en tôLe 18, installé près de l'ouverture d'entrée à l'extrémité supérieure de la chemi20 née 15, dirige les flocons à l'intérieur de la cheminée. Un capteur à pinceau de lumière 13 est installé à l'extrémité supérieure de la cheminée 15, entre le déflecteur 18 et une paroi latérale 15a. La flèche A désigne le pinceau de lumière émis et la flèche B désigne le pinceau de lumière réfléchi. Deux repères fixes M1 et M2 sont disposés l'un au-dessus de l'autre sur la paroi latérale 15a. La figure 3 montre notamment le capteur 13 avec son émetteur 13a et son récepteur 13b, la surface lla de la matière fibreuse, les rayons lumineux émis A et les rayons lumineux réfléchis B. Le capteur 13 est suivi, avec interposition d'un amplifi30 cateur 19, par un convertisseur analogiquenumérique 20. Ce convertisseur est connecté à un microprocesseur 20 d'undispositif de calcul 24 (micro-ordinateur). Le microprocesseur 21 est connecté à une mémoire 22 et à un dispositif d'entrée-sortie 23. Ce dernier est relié à un micro-ordinateur central 25. L'émetteur 13a est capable d'émettre des rayons lumineux A qui sont réfléchis par la surface 11a de la matière et sont reçus par le récepteur 13b, lequel déLivre un signal analogique a en fonction de l'intensité des rayons B reçus. Comme les rayons sont 05 réfléchis avec une intensité d'autant plus grande que la surface 11a de la matière est proche de l'émetteur 13a et du récepteur 13b, le signal a délivré par le récepteur 13a est une mesure directe de la distance entre la surface 11a de la matière et le capteur 13. Le signal analogique a ainsi obtenu est transformé par le convertis10 seur analogique-numérique 20 en un signal numérique b qui est appliqué au microprocesseur 21. Celui-ci est relié à la mémoire 22 et au dispositif d'entrée-sortie 23, une interface sérielle par exemple. En supposant que le récepteur 13b du capteur 13 délivre un 15 signal a qui est linéaire et proportionnel à l'intensité des rayons, on peut régler (calibrer, ajuster) l'appareil selon l'invention comme décrit ci- après. Ce réglage peut être effectué une fois pour chaque sorte de matière ou de façon continue. Sur deux fenêtres formées dans la cheminée d'alimentation 15 (voir figure 20 2), on dispose deux repères (M1 et M2), de manière que l'on puisse voir de l'extérieur lorsque le niveau de la matière fibreuse atteint ces repères. L'espacement des repères (disposés verticalement l'un au-dessus de l'autre) est connu et invariable; il est de 1 m par exemple. On commence à remplir la cheminée vide 15. Au 25 moment o le niveau de la matière atteint le premier repère (M2), l'opérateur applique un signal au microprocesseur 21, par exemple à l'aide d'un bouton-poussoir. Le microprocesseur mémorise alors la valeur instantanée venant du convertisseur analogique-numérique 20, ce qui correspond à un premier point de réglage. Au moment o le 30 niveau de la matière dans la cheminée atteint le second repère M1, le processus se répète, de sorte qu'on obtient un second point de réglage. Avec ces deux points de réglage, le microprocesseur 21 est en mesure de transformer le signal b, venant du convertisseur 20, pour cette matière particulière, avant de l'appliquer à travers 35 l'interface d'entrée-sortie 23 au micro- ordinateur central 25 (figure 3). Les points de réglage ou courbes (voir figure 4) doivent être déterminés une fois pour chacune des sortes de matière fibreuse I, II ou III. Le dépôt des matières en question s'effectue en conséquence dans la cheminée 15. En cas de changement de 05 matière, il suffit que le micro-ordinateur central 25 indique quelle matière va être traitée, pour que l'appareil selon l'invention travaille selon La courbe de réglage établie et pour qu'il informe le micro- ordinateur centraL 25 du niveau de remplissage effectif de la matière concernée. Lorsqu'on utilise deux barrières lumineuses à la place des deux repères (M1, M2), le processus de réglage peut se dérouler automatiquement et un rajustement permanent est possible pendant le fonctionnement. Bien que l'invention ait été décrite par l'exemple d'une 15 cheminée pour alimenter des cardes, des épurateurs, des batteurs ou des machines analogues, elle est applicable de la même manière à des volumes de stockage de matière fibreuse pour dispositifs de mélange, des chambres de mélange par exemple. Généralement, la matière est chargée dans le volume de stockage sous forme de 20 flocons libres et est ensuite comprimée sous l'effet de son propre poids, par voie pneumatique ou par vibration. REVENDICATIONS 1. Appareil pour déterminer le niveau de remplissage d'un volume de stockage de matière fibreuse, par exemple d'une cheminée 05 ou d'une chambre d'alimentation ou d'un volume semblable, notamment pour machines de préparation à la filature, appareil qui utilise un dispositif optique formé d'un émetteur et d'un récepteur de lumière, caractérisé en ce que le dispositif optique est installé au-dessus de la surface supérieure la plus haute de La matière 10 fibreuse, de manière que les rayons lumineux (A) émis par l'émetteur de lumière (13a; 14a) soient réfléchis (B) par la surface (11a; 12a) de la matière fibreuse et soient reçus par le récepteur de lumière (13b; 14b). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que le dispositif optique est un capteur à pinceau de lumière (13; 14). 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif optique est un dispositif d'émission et de réception de lumière infrarouge. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le récepteur (13b; 14b) est capable de délivrer un signal électrique analogique (a) qui est fonction de l'intensité des rayons lumineux reçus (B). 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 25 4, caractérisé en ce que le récepteur (13b; 14b) est suivi d'un convertisseur analogique-numérique (20). 6. Appareil selon La revendication 5, caractérisé en ce que le convertisseur analogique-numérique (20) est connecté au microprocesseur (21) d'un dispositif de calcul (micro-ordinateur). 30 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le microprocesseur (21) est connecté à une mémoire (22). 8. Appareil selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que Le microprocesseur (21) est connecté à un dispositif d'entrée et de sortie (23). 9. Procédé pour régler (calibrer, ajuster) un appareil détecteur de niveau sur un volume de stockage de matière fibreuse, en particulier pour la mise en oeuvre de l'appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que L'on 05 dispose deux repères fixes (M1, M2) l'un au-dessus de L'autre sur une paroi latérale du volume de stockage, d'une cheminée (2; 3; 15) par exemple, et que l'on produit un signal électrique lorsque, pendant le chargement de la matière fibreuse dans le volume de stockage, la matière atteint ces repères (M1, M2), le signal étant 10 appliqué à un microprocesseur (21) par exemple. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on applique le signal électrique manuellement à un microprocesseur (21). 11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en 15 ce que le récepteur de lumière (13a; 14a) du dispositif optique délivre le signal électrique au microprocesseur (21).