Brevet FR2615953A1 — publié le 19881202

DISPOSITIF POUR ETALONNER UN APPAREIL DE MESURE DE- L'INDICE DE FORMATION D'UNE FEUILLE DE PAPIER. La présente invention concerne un dispositif d'éta- lonnage d'un appareil de mesure de l'indice de formation d'une feuille de papier. Elle concerne notamment un dispositif pour étalonner un appareil de mesure en continu de l'état de formation d'une feuille de papier, le dit appareil étant communément dénommé par l'homme de métier "épairmètre". Au sein de l'industrie papetière, la notion d'épair désigne la distribution plus ou moins régulière de la matière fibreuse dans le plan d'une feuille de papier. Dans le brevet FR-B-2 568 012, le Déposant a décrit un épairmètre comprenant fondamentalement: - une source lumineuse dirigeant un faisceau laser polarisé au travers de la feuille de papier à analyser - un polariseur,dont l'axe de polarisation est per- pendiculaire à l'axe de polarisation du faisceau laser émis; - un moyen pour capter le faisceau laser transmis, et pour transformer celui-ci en un signal électrique; - des moyens électroniques de traitement pour sépa- rer ce signal électrique en deux composantes, et pour calculer à partir de ces composantes l'indice I repré- sentatif de l'indice d'épair, I étant défini comme suit: valeur efficace RMS à l'instant t valeur moyenne M au même instant t RMS désignant communément la valeur efficace de varia- tion du faisceau laser transmis au travers de la feuille communément appelé composante d'épair, par opposition à la valeur M, valeur moyenne du signal transmis, communé- ment appelée composante de grammage - 2 - L'épairmètre se présente sous l'état d'un chassis en forme de U, entre les branches duquel passe en conti- nu et à vitesse constante la feuille de papier à analy- ser. La branche supérieure du U contient le laser, de type He-Ne, et la branche inférieure le polariseur et le système recepteur du faisceau laser transmis. Pour étalonner un tel dispositif, on doit disposer d'un étalon, qui tout en étant fixe, produit une modula- tion du signal optique, afin d'être détectable par l'épairmètre L'étalonnage s'avère indispensable pour au moins deux raisons: l'industrie papetière tend de plus en plus à exiger des références, qui jusqu'à l'apparition sur le marché de dispositifs du type de l'épairmètre, étaient très subjectives, puisque déterminées visuellement par examen de la transparence de la feuille de papier; - l'éventualité d'apparition de dérives dans les résultats des mesures effectuées par l'épairmètre, ces dérives étant inhérentes au vieillissement de l'éléctro- nique et des composants optiques du dispositif Le but de la présente invention est de proposer un dispositif d'étalonnage d'épairmètre permettant de reproduire un ou plusieurs indices d'épair définis, de façon à ce qu'ils soient mesurés par le dit épairmètre, afin de constater la validité des mesures effectuées par ce dernier. La présente invention concerne un dispositif pour étalonner un appareil de mesure de l'indice de formation d'une feuille de papier, du type dans lequel on dirige un rayonnement à travers la dite feuille, qui défile -3devant le trajet du dit rayonnement, puis dans lequel on reçoit et analyse le rayonnement transmis Elle se caractérise en ce que ce dispositif compor- te: - un moyen apte à diffuser de manière constante le rayonnement émis: et un moyen apte à moduler de façon temporelle et de manière constante le rayonnement ainsi diffusé. En d'autres termes, l'invention se caractérise en ce que l'on remplace un matériau diffusant d'indice d'épair non rigoureusement constant, par un dispositif simulant les mêmes propriétés optiques que le dit matériau, mais présentant en outre un indice d'épair constant et connu. Avantageusement, en pratique: - le rayonnement est un faisceau lumineux visible ou invisible - le moyen de diffusion est un matériau dépoli ou diffusant dans la masse, tel que par exemple, le verre dépoli, les matières plastiques translucides dépolies, les feuilles de papier; - le moyen de modulation est constitué par un obs- tacle absorbant la lumière totalement ou partiellement, coupant périodiquement le faisceau lumineux,et suscepti- ble éventuellement de moduler partiellement ou totale- ment ce faisceau; - l'obstacle absorbant est un index, monté sur un disque rotatif disposé dans un plan parallèle au faisceau lumineux émis, le dit disque rotatif comportant en outre une masselotte d'équilibrage. L'invention concerne en outre un dispositif pour étalonner un appareil pour mesurer en continu l'état de - 4 - formation d'une feuille de papier, également dénommé épairmètre, et se présentant dans un chassis en forme de U, comprenant: - des moyens pour entrainer une feuille de papier en mouvement à une vitesse prédeterminée; - une source lumineuse dirigeant un faisceau laser au travers de-la dite feuille, et située dans l'une des branches, dite première branche du dit chassis en U; - un moyen pour capter la lumière laser transmise, puis pour transformer la dite lumière en un signal éléc- trique, le dit moyen étant placé dans l'autre branche, dite seconde branche du chassis en U - des moyens électroniques de traitement du signal électrique ainsi généré,les dits moyens étant situés dans la dite seconde branche du chassis en U le dit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des machoires de serrage, destinées à permettre sa fixation à l'extrémité des deux branches du chassis en U, au niveau du trajet optique du faisceau laser Dans une forme de réalisation avantageuse, le dis- positif comporte également une cage de protection du moyen de modulation, présentant des propriétés anti- réfléchissantes I1 va de soi, que si le plus avantageusement la feuille de papier se déplace par rapport au dispositif, puisque celui-ci est destiné à être placé sur une machine à papier, pour d'autres dispositions, (par exem- ple, appareil de laboratoire), la feuille de papier peut être fixe et le faisceau lumineux déplaçable. Il importe simplement qu'il y ait déplacement relatif de l'un par rapport à l'autre - La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indica- tif et non limitatif à l'appui des figures annexées La figure 1 est une vue schématique de trois-quarts d'un épairmètre destiné à être étalonné au moyen du dispositif conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe transversale du disposi- tif conforme à l'invention,en position sur un épairmètre à étalonner. La figure 3 est une coupe longitudinale partielle du dispositif conforme à l'invention, toujours en position sur l'épairmètre à étalonner La figure 4 est une représentation graphique de la courbe de modulation obtenue au moyen du dispositif conforme à l'invention Comme on peut le voir sur la figure 1, l'épairmètre à étalonner comporte un chassis (23) en forme de U, dont l'une des branches (1) renferme une source laser Hélium- Néon émettant un faisceau (20), et dont l'autre (2) com- porte des moyens de reception du faisceau laser issu de la dite source, des moyens de transformation du signal laser en signal électrique, et des moyens électroniques de traitement du dit signal éléctrique.Ces deux branches (1) et (2) du chassis (23) en U sont réalisées en alumi- nium anodisé Une feuille de papier (22) se déplace de manière continue entre les deux branches (1) et (2) de l'épair- mètre, provoquant une diffusion et une modulation du faisceau laser émis (20), transformant ce dernier en un faisceau (21), reçu au niveau de la branche (2). -6- Le dispositif conforme à l'invention, présente des mâchoires de fixation (3) et (4), destinées à le solidariser de façon provisoire à l'épairmètre décrit ci-dessus. La fixation s'effectue de manière connue en vissant le bouton moleté (5), solidaire de la machoire (3), la machoire (4) étant percéed'un trou fileté,jouant le rôle d'écrou pour le bouton (5). Les dites mâchoires s'appuient sur les branches (1) et (2)'de l'épairmètre en assurant ainsi un auto-centrage de l'ensemble. Le dispositif d'étalonnage conforme à l'invention présente une cage de protection (6),en forme de cylindre tronqué. Cette dernière est réalisée en aluminium et sa surface interne est noircie, afin de présenter des propriétés anti-réfléchissantes,les réflexions parasites entachant d'erreur les mesures effectuées. Comme on peut le voir au sein des figures 2 et 3, le dispositif d'étalonnage selon l'invention comprend un index absorbant (7) amovible, fixé dans une lumière (10) ménagée dans un disque rotatif (8) dont l'axe de rotation est perpendiculaire à l'axe du faisceau laser émis (20). Ce disque rotatif (8) est actionné au moyen d'un moteur électrique classique (12),à courant continu, protégé de l'extérieur au moyen d'un chassis (13). De plus, afin d'établir un équilibrage dynamique du disque rotatif (8), une masselotte (9), également amovible, et de même masse que l'index absorbant (7) est fixée dans une lumière (11), située au sein du dit disque (8), et symétriquement par rapport à son axe de rotation Il est à noter que l'index absorbant (7) en forme de barreau cylindrique, est noir mat, afin d'éviter les reflexions parasites.Son diamètre est variable.En effet, afin de pouvoir simuler une pluralité d'indices d'épair, il suffit de.remplacer le dit index (7),de caractéristi- ques déterminées, notamment de diamètre déterminé; c'est en effet ce dernier qui est responsable de la variation de l'indice d'épair. En effet, l'amplitude de modulation est d'autant plus grande que le diamètre de l'index est important. Il va de soi que l'index (7) peut également être définitivement solidaire du disque rotatif (8). La notion d'indice d'épair est établie en fonction de la modulation induite par un matériau modulant et - diffusant. La variation du diamètre de l'index absorbant cylindrique (7) provoque donc une variation du taux de modulation, donc de l'indice d'épair. Il va de soi,que tout remplacement de l'index (7) implique également le remplacement de la masselotte (9). En effet, celle-ci doit, de par la conception du dispositif, toujours être de même masse que l'index (7). Il est à noter, que le dispositif selon l'invention est conçu, de telle sorte que lorsque ce dernier est en place sur l'épairmètre, le trajet circulaire de l'index (7) coupe le faisceau laser,et ce deux fois par rotation du disque (8). La cage (6), outre son rôle de protection, joue également le rôle de maintien du moyen d'atténuation et de diffusion du faisceau laser, constitué dans cet exemple de réalisation par un verre opale (14), diffusant dans la masse. Ce dernier est situé dans un plan perpen- diculaire au trajet du faisceau laser, donc dans un plan parallèle au trajet qu'emprunte normalement la feuille de papier. Le diffuseur(14), outre le fait qu'il atténue le faisceau laser, permet son élargissement spatial. Le fonctionnement du dispositif d'étalonnage selon l'invention va maintenant être décrit plus en détail. La rotation à vitesse constante du disque (8) donc de l'inde (7) confère à ce dernier un mouvement pério- dique provoquant une modulation du faisceau laser, la dite modulation étant perçue par le système recepteur de l'épairmètre, situé à l'extrémité de la branche (2) du chassis. Du fait de la conception du dispositif conforme à l'invention, l'index (7) traverse le faisceau laser à deux reprises lors de chaque rotation, et ce en deux positions diamétralement opposées, à savoir, d'une part au niveau du diffuseur, et d'autre part, au niveau du système de réception. Le rayonnement modulé aura des caractéristiques différentes selon le lieu de traversée du faisceau laser par l'index (7). Ainsi, comme on peut le voir au sein de la figure 4, les pics (15) correspondent à la traversée du faisceau laser par l'index (7) au niveau du diffuseur (14), alors que les pics (16) correspondent à la traversée du faisceau laser par l'index (7) au niveau de l'organe détecteur de l'épairmètre. Il est à noter que la forme et l'amplitude de ces modulations peuvent être déterminées en fonction des caractéristiques géométriques du dispositif et de l'index (7). Ces dernières sont déterminées de telle façon que le spectre du signal de modulation de l'index étalon (7) soit situé vers le milieu de la bande de fréquence de calcul de RMS de l'épairmètre. De même, la vitesse de rotation du disque est adaptée de telle sorte que la fréquence de modulation provoquée par le passage de l'index (7) soit située vers le milieu de la dite bande de fréquence. Ainsi, des variations légères de la vitesse de rotation du disque (8) sont sans effet sur l'indice d'épair calculé au moyen de l'index étalon (7). -9- Par ailleurs, le diffuseur (14) permet lorsque l'on arrête la rotation du disque, d'étalonner l'épairmètre en 1' absence de modulation, mais en présence du matériau diffusant, c'est à dire avec un indice d'épair égal à zéro. Cette possibilité permet donc de " caler, le zéro optique de l'épairmètre, assurant ainsi une plus grande précision de l'étalonnage. Lorsque l'on applique le traitement électronique, associé à l'épairmètre, et qui donne l'indice d'épair, au signal modulé produit par le dispositif d'étalonnage, on obtient une valeur d'indice d'épair constante Ainsi,le dispositif selon l'invention est-il parti- culièrement adapté pour étalonner des dispositifs de mesure d'épair, étant entendu que seul son système d'adapatation varie pour permettre sa fixation sur d'autres dispositifs que celui décrit dans l'invention - 10 - REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour étalonner un appareil de mesure de l'indice de formation d'une feuille de papier,du type dans lequel on dirige un rayonnement à travers la dite feuille qui défile devant le trajet du dit rayonnement, puis dans lequel on reçoit et analyse le rayonnement transmis, caractérisé en ce que ce dispositif comporte: - un moyen (14) apte à diffuser de manière constan- te le rayonnement émis; - et un moyen (7) apte à moduler de façon temporel- le et de manière constante le rayonnement ainsi diffusé. 2/ Dispositif d'étalonnage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rayonnement est un faisceau lumineux, visible ou invisible. 3/ Dispositif d'étalonnage selon l'une des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que le moyen de diffu- sion (14) est un matériau dépoli ou diffusant dans la masse, tel que par exemple le verre dépoli, les matières plastiques translucides dépolies,les feuilles de papier. 4/ Dispositif d'étalonnage selon l'une des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de modula- tion (7) est constitué par un obstacle absorbant la lumière, partiellement ou totalement,coupant périodique- ment le faisceau lumineux, susceptible éventuellement de moduler partiellement ou totalement ce faisceau. / Dispositif d'étalonnage selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'obstacle absorbant (14) est un index, monté sur un disque rotatif (8) disposé dans un plan parallèle au faisceau lumineux émis (20),le dit disque rotatif (8) comportant en outre une masselotte d'équilibrage (9). - 11 - 6/ Dispositif d'étalonnage selon l'une des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des mâchoires de serrage (3,4), destinées à permettre sa fixation sur le dispositif à étalonner 7/ Dispositif d'étalonnage selon l'une des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une cage de protection (6) du moyen de modulation (7),présentant des propriétés anti- réfléchissantes 8/ Dispositif pour étalonner un appareil de mesure dans lequel on dirige un rayonnement (20) à travers une feuille de papier (22) qui défile devant le trajet du dit rayonnement, puis dans lequel,on reçoit et analyse le rayonnement transmis (21), caractérisé en ce que ce dispositif comporte: un moyen apte à diffuser de manière constante le rayonnement émis (20), le dit moyen étant constitué par un verre opale (14) - un moyen apte à moduler de façon temporelle et de manière constante le rayonnement ainsi diffusé, le dit moyen étant constitué par un index cylindrique absorbant et noir mat (7), monté sur un disque rotatif-(8) disposé dans un plan parallèle au faisceau émis (20), le dit disque rotatif (8) comportant en outre une masselote d'équilibrage (9); - une cage de protection en aluminium (6) de- l'index (7), dont la face interne est noircie; - une paire de machoires (3,4), destinées à permet- tre sa fixation sur le dispositif à étalonner. DEPOSANT: Centre technique industriel dit "CENTRE TECHNIQUE DE L'INDUSTRIE DES PAPIERS, CARTONS ET CELLULOSES" MANDATAIRE: Cabinet Michel LAURENT