Brevet FR2621121A1 — publié le 19890331

PROCEDE ET DISPOSITIF DE CONTROLE DE LA PRESSION DANS UNE ENCEINTE OU CAPACITE La présente invention concerne le controle de la pression régnant dans une enceinte ou capacité. Par controle d'une pression, on entend tout proces- sus physique permettant de controler la présence ou l'absence d'une pression dans une enceinte ou capacité, et/ou de mesurer cette pression, au moyen d'un étallon- nage approprié. Ce controle peut être visuel, ou résul- ter en un signal, transformé éventuellement en un autre signal, par exemple électrique, servant à différentes fins, par exemple pour commander un automatisme. Pour controler une pression dans une capacité, on utilise souvent des dispositifs ou jauges à membrane, comportant un élément ou zone de fermeture disposé de manière étanche dans une ouverture de la capacité; cet élément se comporte en zone de controle, plane et souple, séparant l'intérieur et l'extérieur de la capacité, et est susceptible de se déformer, et plus précisément se courber, sous l'effet de la différence de la pression entre l'intérieur et l'extérieur de la capacité. Ainsi, si la capacité est en dépression ou sous pression, par rapport à l'atmosphère, l'élément de fermeture prend une courbure concave ou convexe,respec- tivement. En évaluant la courbure de l'élément de fermeture, par exemple en jaugeant-la profondeur de la déformation en creux dudit élément, dans le cas d'une dépression, on peut controler la dépression dans la capacité. 2 6 2 1 1 2 1 -2- Une telle méthode peut recevoir application, sans adjonction de moyens supplémentaires, pour controler l'existence et la valeur d'un vide partiel dans des récipients rigides, du type bouteille en verre, compor- tant un col relativement large, lequel est fermé de manière étanche (avec un joint approprié) par un bouchon plat vissable. De tels récipients contiennent par exemple un jus de fruit pasteurisé, et l'existence d'un vide partiel est nécessaire à la conservation du contenu. Ce vide partiel se matérialise par une déforma- tion en creux de la partie du bouchon plat, située dans l'ouverture du col de la bouteille. Dès lors, en considérant que le bouchon plat se comporte comme la zone de controle d'un dispositif ou jauge à membrane, tel que précédemment défini, il suffit de controler la courbure concave du même bouchon pour controler la dépression au sein du récipient. En fait, la pratique industrielle de ce mode de controle révèle différents inconvénients: - le temps élémentaire nécessaire à un controle effectif de la pression au sein du récipient est incom- patible avec les cadences des chaines d'embouteillage actuelles: - les vibrations auxquelles sont soumises les bou- teilles, sur une chaine de remplissage, perturbent le controle mécanique de la dépression du bouchon plat, et contrarient la fiabilité du controle de la dépression. La présente invention a pour objet un procédé de controle de la pression au sein d'une enceinte ou capacité, quasi-instantané, et partant relativement insensible aux diverses sollicitations pouvant être exercées sur la même enceinte ou capacité. Selon la présente invention, de manière générale on associe, d'une part une zone de controle, se comportant mécaniquement à la manière d'une membrane d'un disposi- tif ou jauge de controle de pression, tel que précédem- ment défini, et d'autre part une chaine de traitement optique, intégrant la zone de controle. Ce traitement optique consiste à: a) à partir d'une source, diriger un faisceau lumi- neux incident sur la zone de controle, laquelle émet un faisceau lumineux réfléchi et/ou un faisceau lumineux réfracté; b) obtenir un faisceau lumineux de controle, à partir du faisceau réfléchi ou du faisceau réfracté; ce faisceau de controle peut se confondre avec le faisceau réfléchi ou le faisceau réfracté c) choisir comme paramètre de controle une grandeur physique du faisceau de controle, variant en fonction de la courbure de la zone de controle d) capter le paramètre de controle, dont la valeur représente la pression dans l'enceinte. Différentes grandeurs physiques du faisceau de con- trole peuvent être choisies comme paramètres de controle, dès lors qu'elles varient en fonction de la courbure, concave ou convexe, de la zone de controle au contact de la capacité ou enceinte dont on veut mesurer la pression interne. -4 Tout d'abord, la variation de la courbure de la zone de controle concentre ou disperse le faisceau lumineux de controle. En conséquence, en un point prédéterminé du faisceau de controle, l'intensité lumineuse varie en fonction de la courbure de la zone de controle, et peut être choisie comme paramètre de controle. Si l'on choisit l'intensité lumineuse comme paramè- tre de controle, il est particulièrement avantageux de concentrer le faisceau lumineux de controle et de choisir comme point de mesure de l'intensité lumineuse, un point focal de référence correspondant à une valeur prédéterminée de la pression dans l'enceinte, et partant à une courbure prédéterminée de la zone de controle. C'est en effet en ce point de référence qu'on obtien- dra le maximum d'intensité lumineuse, et que la dis- persion du faisceau de controle autour de ce point sera le plus facilement mesurable. Dans le cas d'un faisceau lumineux de controle, concentré en un point focal, la variation de la courbure de la zone de controle conduit à un déplacement du même point focal selon l'axe optique du faisceau de controle. Dès lors, ce déplacement peut être choisi aussi comme paramètre de controle. Bien entendu, le paramètre de controle peut consis- ter en l'image de la source lumineuse, obtenue avec le faisceau lumineux de controle, observée à l'oeil nu, ou reçue par tout moyen approprié, tel qu'une caméra, etc... Si l'on applique le procédé de controle selon l'invention, à un récipient particulier tel qu'une bou- teille de jus de fruit sous vide partiel, alors il suffit d'intégrer le bouchon plat décrit précédemment dans une chaine de traitement optique, extérieure à la bouteille, et identique à celle caractérisant la présente invention. On obtient alors les résultats essentiels suivants: - la mesure ou le controle se fait sans contact avec le récipient - d'o une bonne insensibilité aux diverses solli- citations auxquelles peut être soumis le récipient controlé, telles que les vibrations d'un convoyeur - l'expérience montre aussi qu'une bonne sensibili- té de la mesure peut être obtenue facilement. La présente invention est maintenant décrite par référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente un schéma de principe d'un dispositif conforme à la présente invention, explicitant la méthode de controle selon cette dernière - la figure 2 représente la tache lumineuse captée, avec le dispositif selon l'invention, et représentative de la pression interne à controler. Conformément à la figure 1, la référence (1) dési- gne un récipient rigide, du type bouteille en verre, rempli jusqu'au niveau de son col (la) avec un liquide (3) tel qu'un jus de fruit. Ce récipient est fermé par un couvercle métallique mince (2), vissé de manière étanche, grace à un joint (4), sur l'extérieur du col (la). Par rapport à l'atmosphère extérieure, ce récipient est sous vide partiel, de telle sorte que la - 6 - oartie (2a) du couvercle (2),située dans l'ouverture du col (la), est déformée en creux, selon une courbure régulière et concave. Un système optique selon l'invention, intègre la partie (2a) définie précédemment, en tant que zone ou élément de controle, se comportant à la manière d'un miroir concave ou paraboloMde. Ce système comporte les élément suivants: a) une source lumineuse (5) consistant en une lampe émettant une lumière intense, par exemple une lampe halogène avec réflecteur incorporé; cette source dirige un faisceau lumineux (6) très concentré, sur la zone de controle (2a) précédemment définie, avec une incidence très proche de l'axe de symétrie de la même surface concave (2a). b) un capteur (7), consistant en un support diffu- sant, interceptant le faisceau (8) réfléchi par la surface extérieure de la partie (2a) du bouchon (2), située dans l'ouverture du col (la): pour une position prédéterminée de la bouteille (1),et pour unevaleur prédéterminée du vide partiel dans cette dernière, le capteur (7) est disposé, de manière horizontale, au point focal du faisceau (8) réfléchi par la courbure correspondante de la partie (2a) du bouchon (2); conformément à la figure 2, la grandeur physique choisie comme paramètre de controle consiste en une tache lumineuse (10), s'étalant autour du point focal de référence (9), défini précédemment, et résultant de l'interception du faisceau réfléchi ou de controle (8), par le support (7). 2 6 2 1 1 2 1 7- c) un récepteur de la tache (10), consistant en une camera (11) permettant d'observer ladite tache, située en vis-àa-vis du support diffusant (7), du côté opposé à l'élément de controle (2a). La source lumineuse doit être aussi intense que possible, de manière à obtenir un faisceau de controle (8) relativement insensibleaux couleursdu bouchon plat, et aussi pour pouvoir effectuer des observations ou mesures très rapides. Si nécessaire, le faisceau de controle (8) peut être traité, avant d'aboutir au capteur (7), pour éliminer par exemple certaines longueurs d'ondes de la lumière réfléchie. Grâce au système optique précédemment décrit, la tache lumineuse (10) est représentative de la dépression existant au sein de la bouteille (1): - si la dépression n'existe pas, l'intérieur de la bouteille se trouve en équi-pression avec l'atmosphère extérieure, et la partie (2a) du bouchon (2) est alors plane et horizontale 'une large tache lumineuse se forme sur le support (7), et peut être observée par la caméra (11) - si la dépression au sein de la bouteille (1) est égale à la valeur de référence, alors la courbure de la partie (2a) épouse une concavité prédéterminée, corres- pondant à une focalisation du faisceau réfléchi sur le point de référence (9), situé sur le support (7); alors la caméra (11) observe un seul et même point de lumière très concentrée - si la dépression dans le récipient (1) varie au- tour de la valeur de référence, alors le point focal du faisceau réfléchi (8) se déplace de part et d'autre du support (7): on observe alors une tache lumineuse 2 6 2 1 1 2 1 - 8 - circulaire, dont le centre est le point de référence (9), et dont le rayon est représentatif de la variation de pression au sein du récipient (1). En supposant que le récipient (1) soit en pression par rapport à l'atmosphère extérieure, alors la partie (2a) épouse une forme régulière et convexe. Dans ce cas, il suffit de disposer, dans le chemin optique du faisceau réfléchi (8), une lentille ou tout autre moyen équivalent, pour obtenir un faisceau de controle (8) ayant à nouveau les caractéristiques décrites précédem- ment, et permettant le même controle de la pression au sein du récipient (1). La présente invention peut être appliquée dans de nombreux domaines techniques, pour lesquels il est nécessaire de controler ou mesurer une pression au sein d'une enceinte ou capacité, sans pénétrer à l'intérieur de cette d-rnière,et par conséquent sans modification du produit contenu dans celle-ci. 2 6 2 1 1 2 1 -9- REVENDICATIONS 1/ Procédé de controle de la pression régnant dans une enceinte (1) délimitée par une paroi rigide, selon lequel on prévoit dans ladite paroi une zone de controle (2a) substantiellement plane, séparant l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte, et susceptible de se courber sous l'effet de la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de ladite enceinte, caractérisé en ce que la zone de controle (2a) est inté- grée dans un traitement optique selon lequel: a) à partir d'une source (5) , on dirige un faisceau lumineux (6) incident sur la zone de controle (2a) , laquelle émet un faisceau lumineux réfléchi (8), et/ou un faisceau lumineux réfracté b) on obtient un faisceau lumineux de controle, à partir du faisceau réfléchi (8) ou du faisceau réfracté c) on choisit comme paramètre de controle une gran- deur physique (10) du faisceau de controle (8), variant en fonction de la courbure de la zone de controle (2a) d) on capte (7) le paramètre de controle, dont la valeur représente la pression régnant dans ladite enceinte (1). 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1- faisceau de controle (8) est obtenu à partir du faisceau réfléchi, et est en particulier identique à ce dernier. 3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre de controle est l'intensité - 10 - lumineuse existant en un point prédéterminé (9) du faisceau de controle. 4/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le point prédéterminé (9) est un point focal du faisceau de controle, correspondant à une valeur prédé- terminée de la pression dans l'enceinte. / Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on concentre le faisceau de controle (8) sur un point focal, et le paramètre de controle est la position du point focal sur l'axe dudit faisceau de controle. 6/ Procédé selon la revendication 1, pour le con- trole de la pression dans un récipient rigide (1), du type bouteille, comportant un col (la) fermé de manière étanche par un bouchon (2) plat, caractérisé en ce qu'une partie (2a) du bouchon, située à l'intérieur du col (la), joue le rôle de la zone de controle à courbure variable, et est intégrée dans le traitement optique selon la même revendication 1. 7/ Dispositif de controle de la pression régnant - dans une enceinte (1) ou capacité délimitée par une paroi rigide, selon lequel la capacité comporte un élément de controle (2a) substantiellement plan, séparant l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte, et susceptible de se courber sous l'effet de la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la capacité, caractérisé en ce qu'il comporte un système optique permettant d'intégrer l'élément de controle (2a) à courbure variable, comprenant: a) une source lumineuse (5) pour diriger un fais- ceau lumineux incident (6) sur la zone de controle (2a) - 11 - b) éventuellement un moyen optique pour obtenir un faisceau lumineux de controle, à partir du faisceau réfléchi ou du faisceau réfracté par l'élément de controle c) un capteur (7) d'une grandeur physique du faisceau de controle (8), ou paramètre de controle, variant en fonction de la courbure de l'élément de controle (2a) d) un récepteur (11) du paramètre de controle capté, délivrant un signal représentant la pression régnant dans ladite capacité. 8/ Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le capteur (7) est un support diffusant dispo- sé transversalement par rapport au faisceau de controle (8). 9/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le réflecteur est une caméra (11) disposée en vis-à-vis du support diffusant (7), du côté opposé à l'élément de controle (2a). DEPOSANT: MUTEC INGENIERIE MANDATAIRE: Cabinet Michel LAURENT