Brevet FR2672142A1 — publié le 19920731

La présente invention concerne d'une façon générale les capteurs optiques de position. Dans de nombreuses installations de traitement à la chaîne d'objets, de types tout à fait quelconques, lorsque les objets doivent être amenés dans des positions prédéterminées, on peut prévoir sur chaque objet un repère optique de teinte ou de coefficient de réflexion particulier, et un capteur ou détecteur optique délivrant un signal de commande approprié lorsque le repère passe devant le capteur. Par exemple, dans une chaîne d'étiquetage de bouteilles sur lesquelles ont été préalablement mises en place des capsules, on peut souhaiter qu'une ou plusieurs étiquettes soient apposées sur chaque bouteille en une position angulaire bien déterminée par rapport à sa capsule. Et, lorsqu'une chaîne doit traiter des objets de catégories différentes, on fait généralement en sorte que les repères optiques et leurs fonds soient à chaque fois identiques ou voisins, pour ainsi éviter d'avoir à modifier à chaque fois respectivement un réglage de seuil du ou des capteurs optiques. Cela étant, il s'avère dans certains cas impossible d'uniformiser les repères optiques et leurs fonds, notamment lorsque les repères sont prévus sur des capsules du genre de celles prévues sur des bouteilles de champagne ou analogues, dont les matériaux, les aspects notamment réfléchissants et les. motifs d'impression peuvent largement varier d'une catégorie de produit à une autre. Ainsi, dans l'état de l'art, lorsqu'une installation d'étiquetage de- bouteilles est conçue pour travailler avec des catégories de bouteilles différentes, il est nécessaire, lors du passage d'une catégorie à une autre, de modifier individuellement les réglages de seuil de chaque capteur optique pour les adapter à la nouvelle détection à effectuer. Ces opérations, qui impliquent une procédure relativement lourde et complexe et un personnel spécialisé, sont rendues d'autant plus difficiles que les capteurs optiques et leurs organes de réglage sont le plus souvent difficilement accessibles dans des carrousels d'étiquetage. Il en résulte lors des changements de catégories un arrêt de la chaîne pendant une longue durée, ce qui abaisse la productivité. Par ailleurs, avec les capteurs optiques courants et leur principe de réglage de seuil, il est souvent nécessaire de refaire les réglages sur un ou plusieurs capteurs après que les opérations d'étiquetage à la chaîne sur une nouvelle catégorie ont débuté, par exemple parce que le seuil a été mal positionné suite à l'utilisation pour le réglage initial d'une bouteille dont les caractéristiques optiques du repère et du fond s'écartaient excessivement de caractéristiques moyennes pour la catégorie de bouteilles en question. La présente invention vise à pallier ces inconvénients de la technique antérieure et à proposer un dispositif qui permette, de façon extrêmement simple et rapide, de régler une pluralité de capteurs optiques lorsqu'une installation doit traiter une nouvelle catégorie -d'objets comportant des repères optiques et/ou des fonds de caractéristiques différentes des précédentes. Elle concerne à cet effet un dispositif de détection à seuils multiples comprenant une pluralité de capteurs optiques destinés à détecter des repères optiques de caractéristiques différentes portés par des objets destinés à être déplacés respectivement devant chaque capteur, caractérisé en ce qu'il comprend:: un circuit de commande comportant des moyens pour engendrer une pluralité de tensions de référence et des moyens de sélection d'une tension de référence parmi ladite pluralité, une pluralité de circuits de traitement respectivement associés aux capteurs optiques et recevant chacun sur une première entrée une tension analogique produite par le capteur associé et la tension de référence sélectionnée dans le circuit de commande, et comportant un moyen comparateur entre ladite tension analogique et une tension de seuil dérivée de ladite tension de référence, l'état d'une sortie dudit moyen comparateur étant représentatif de la position alignée ou non alignée du repère optique d'un objet par rapport au capteur associé. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en plan de dessus schématique d'une partie d'une installation d'étiquetage de bouteilles équipé d'un dispositif selon l'invention, la figure 2 illustre par une vue en élévation une bouteille et un capteur associé, la figure 3 est un schéma-bloc d'-un dispositif selon l'invention, la figure 4 est un schéma détaillé d'un circuit préféré pour une partie du dispositif de la figure 3, et la figure 5 est un schéma détaillé d'un circuit préféré pour une autre partie du dispositif de la figure 3. on notera préliminairement que, d'une figure à l'autre, des éléments ou parties identiques ou similaires ont été désignés par les mêmes signes de référence. On: a illustré schématiquement sur la figure 1 un carrousel comportant un tra3et- par exemple circulaire T sur lequel peuvent être acheminées, par des moyens de transport conventionnels et non représentés, un certain nombre de bouteilles B à étiqueter. On a représenté sur la figure 2 une telle bouteille. Elle arrive sur le carrousel en étant déjà pourvue d'une capsule CA, mais ni de l'étiquette principale ET, ni d'une étiquette additionnelle, appelée collerette et notée CR, qui doit venir prendre place entre l'étiquette principale et la capsule, ni d'autres étiquettes éventuelles. En outre, il est généralement prévu à ce stade de former sur la capsule CA un certain nombre de plis, par exemple au nombre de quatre, qui sont destinés à amener la capsule à épouser étroitement le col de la bouteille, alors que ladite capsule arrive sur le carrousel en étant tâche sur le col, car de forme essentiellement tronconique. Un problème essentiel pour un étiquetage correct réside en ce que d'une part la formation des plis sur la capsule doit se faire selon des lignes de positions angulaires bien déterminées par rapport à l'impression (marques, logos...) figurant sur la capsule, notamment afin d'éviter de former un pli à l'endroit où se trouve une inscription, et d'autre part les étiquettes ET et CR doivent venir prendre place sur la bouteille en une position angulaire bien déterminée par rapport à la capsule, par exemple de manière à être centrées entre deux plis, à l'aplomb d'une inscription déterminée prévue entre lesdits plis. A cet effet, chaque capsule CA comporte classiquement, par exemple adjacent à son bord inférieur, un repère optique noté RO, constitué par exemple d'une petite zone rectangulaire de couleur et/ou de coefficient de réflexion différent de la teinte ou du matériau de fond de la capsule. Classiquement également, et de retour à la figure 1, il est prévu sur le carrousel un nombre de capteurs ou détecteurs optiques égal au nombre de bouteilles, en l'espèce six capteurs DOl à D06, et des moyens sont prévus, en association avec les moyens de transport précités, pour faire tourner les bouteilles sur ellesmemes, devant leur capteur DOn respectif. Lorsqu'un capteur détecte le repère optique, ce qui signitie que la position angulaire de la bouteille pour La formation des plis et l'étiquetage comme précité est correcte, alors Le capteur émet un signal qui va permettre d'interrompre la rotation de la bouteille et de L'immobiliser pour ces opérations. Comme on l'a mentionné en introduction, lorsqu'une installation telle que décrite ci-dessus doit être capable de traiter des bouteilles ayant en particulier des capsules différentes, il est nécessaire à chaque fois de procéder à irn nouveau réglage des seuils de déclenchement et le cas échéant des types de déclenchement (clair sur sombre ou sombre sur clair) de chacun des capteurs. Cette opération est longue fastidieuse et imprécise pour les raisons évoquées plus haut. Le dispositif de détection à seuils multiples selon la présente invention va maintenant être décrit en détail en référence aux figures 3 à 5. On a illustré sur la figure 3 les six capteurs optiques DOl à D06, de type connu en soi et comportant en particulier deux bornes d'entrée pour une tension continue d'alimentation +V (par exemple 12 ou 24 volts) et La masse, et une borne de sortie pour une tension analogique Va représentative de l'intensité lumineuse reçue par le capteur, soit dans une gamme chromatique donnée, soit dans toute la gamme visible. On peut choisir par exemple des capteurs fabriqués par la société Erwin Sick GmbH, Waldkirch, Allemagne, sous la référence NT6. A chaque capteur DOn est associé un circuit de traitement TSn qui reçoit sur une entrée Ve la tension analogique Va du capteur, ainsi que la tension V+ et la masse. Un circuit de commande centralisée SL permet, pour l'ensemble des circuits de traitement TSl à TS6, de déterminer un mode et un seuil de fonctionnement pour ces circuits. Plus précisément, le circuit SL, alimenté par la tension +V, engendre un premier signal RC qui est une tension continue de valeur déterminée définissant une référence de déclenchement pour chacun des circuits de traitement, ainsi qu'un signal CF en tout-ou-rien qui va déterminer si les circuits de traitement déclenchent en clair sur foncé ou en foncé sur clair, comme on le verra en détail plus loin. Les signaux RC et CF sont appliqués à l'ensemble des circuits de traitement TSl à TS6 par l'intermédiaire de deux lignes de bus, respectivement Li et L2. Dans le présent exemple, le circuit de commande SL est capable d'engendrer, par manoeuvre d'un commutateur ou sélecteur approprié, huit tensions de référence RC de valeurs différentes, pour permettre à ces circuits de traitement de détecter des repères optiques correspondant à différentes capsules de bouteilles. Par ailleurs, chaque circuit de traitement comporte un moyen de réglage permettant de compenser les éventuelles dérives de la tension Va du capteur associé par rapport à une caractéristique de réponse théorique, ces dérives étant dues notamment à des phénomènes de vieillissement. On va maintenant décrire en détail en référence à la figure 4 une forme de réalisation préférée pour le circuit de commande SL. La tension +V, par exemple de +12 volts ou de +24 volts, disponible par exemple sur l'installation d'étiquetage, est associée à une résistance Rl et à une diode zéner Zl pour produire une tension d'alimentation continue plus faible +V' par exemple de 5,6 volts. Il est prévu par exemple huit potentiomètres ajustables Pi à P8 dont les pistes sont reliées respectivement entre la tension d'alimentation +V' et la masse. Le curseur de chaque potentiomètre est reliée à l'entrée non-inverseuse d'un amplificateur opérationnel, respectivement Ai à A8. Ces amplificateurs sont montés en amplificateurs tampons de gain en tension unitaire, leur sortie étant reliée à leur entrée inverseuse. Les sorties des huit amplificateurs AI à A8 sont respectivement reliées à huit contacts fixes d'un sélecteur 1 parmi 8 désigné par la référence 81. Le contact mobile de S1 est reliée à une borne de sortie du circuit SL, sur laquelle une tension de référence parmi huit est produite pour l'ensemble des circuits de traitement. Enfin un interrupteur S2 est monté entre l'alimentation +V et une sortie CF constituant une sortie tout ou rien (+V ou en l'air) pour la commande du mode de fonctionnement clair-sur-foncé ou foncé-sur-clair de l'ensemble des circuits de traitement. Les huit tensions de référence sont fixées par réglage des potentiomètres PI à P8, de préférence à l'aide de mesures de tension effectuées préalablement, avec un capteur optique du modèle utilisé dans le dispositif de repérage de position angulaire, sur chacune des capsules de bouteilles devant être utilisées dans l'installation d'étiquetage. La figure 5 représente en détail un exemple de circuit de traitement TSn associé à un capteur optique DOn. Comme dans Le circuit de la figure 4, on dérive de la tension +V, via une résistance Ril et une diode zéner Z2 t une tension +V' plus faible, par exemple de 5,6 volts. L'entrée Ve, qui reçoit la tension analogique du capteur, est appliquée via une résistance R10 à l'entrée non-inverseuse d'un amplificateur opérationnel A10 monté en comparateur (en boucle ouverte). L'entrée inverseuse de A10 reçoit une tension de seuil Vc qui est dérivée de la tension de référence reçue sur l'entrée RC par l'intermédiaire d'un potentiomètre de réglage Pl0. Ce potentiomètre permet d'effectuer un ajustement de la tension de seuil effective en fonction de la caractéristique de réponse propre au capteur DOn auquel est associé le circuit TSn. La sortie de A10 est reliée à l'entrée inverseuse d'un autre amplificateur All monté en comparateur. La tension +V' est appliquée à un pont diviseur résistif Rl2, R13, et une fraction déterminée de +V', par exemple de l'ordre de 2V, disponible au point commun entre les deux résistances, est appliquée L'entrée noninverseuse de Ail. La sortie de Ail est donc un signal inversé par rapport à la sortie de Al0. Les sorties de AlO et Al1 sont reliées respectivement à deux contacts fixes d'un relais S3. La bobine du relais est montée entre la masse et le signe CF appliqué au circuit de traitement. Le contact- mobile du relais 83 est relié via une résistance R15 à la base d'un transistor bipolaire NPN notb Ti-. -Une diode électroluminescente Dl, en série avec une résistance R14, sont par ailleurs prévues entre ledit contact mobile et la masse. L'émetteur de Tl est relié directement à la masse. Le collecteur de Tt est relié à la tension +V' via une barrette de pontage amovible BP et une résistance de collecteur. Le collecteur de Tl est enfin relié à une borne de sortie d'une tension VS destinée à être appliquée aux moyens de commande de la rotation des bouteilles. La barrette BP, selon qu'elle est mise en place ou retirée, permet de fournir une sortie soit à collecteur fermé, soit à collecteur ouvert, pour s'adapter à des situations différentes en aval du circuit. Comme on l'a indiqué plus haut, le circuit de commande est paramétré une fois pour toutes avec par exemple huit tensions de référence différentes, en fonction des types de repères optiques que les capteurs optiques auront à prendre en compte. Au niveau de chaque capteur optique et de son circuit de traitement, la compensation des dérives, par réglage du potentiomètre Pl0, est également réalisée une fois pour toutes. Pour permettre au potentiomètre P10 de travailler dans une gamme médiane, on fixe de préférence chacune des huit références capables d'être produites individuellement par le circuit de commande SL à une valeur environ double de la tension de seuil réelle à laquelle la tension analogique fournie par le capteur doit être comparée, telle qu'indiquée par les mesures préalables avec un capteur de caractéristique moyenne. L'ajustement de chaque circuit de traitement s'effectue ensuite en plaçant une bouteille d'un type donné en face de chaque capteur optique, et en ajustant individuellement le potentiomètre P10 de chaque circuit TSn pour que le capteur déclenche correctement lorsque le repère optique est en face de lui. On compense ainsi les dérives inhérentes aux capteurs optiques quant à leur caractéristique de réponse. Le dispositif selon l'invention est utilisé et fonctionne de la façon suivante. Lorsque la chaîne d'étiquetage doit traiter des bouteilles d'un type~donné, alors l'opérateur d'une part détermine la position du sélecteur Si pour choisir la tension de seuil appropriée, en s'aidant par exemple d'un tableau de correspondance indiquant pour chaque type de bouteille la position qui convient pour le sélecteur. L'opérateur détermine également le mode de déclenchement, clair-sur-foncé ou foncé-sur-clair, à l'aide de l'interrupteur S2, en s'aidant également du tableau de correspondance. Chaque capteur optique DOn est alors capable, alors que la bouteille associée tourne sur elle-même, de réagir à la détection du repère optique passant devant lui pour alors émettre un signal VS capable d'agir sur l'installation de transport pour immobiliser la bouteille dans cette position. Plus précisément, supposons que la capsule soit du type comportant un repère optique clair ou réfléchissant sur un fond sombre ou mat. L'interrupteur S2 est ouvert, ce qui correspond à la détection d'un repère clair sur un fond sombre. La bobine du relais S3 n'est donc pas alimentée et le contact mobile est dans la position inverse de celle illustrée sur la figure 5, la sortie de Ail étant donc appliquée à la base de Tl. Tant que le repère n'est pas en face du capteur, celui-ci produit une tension analogique Vl inférieure au seuil Vc (tension au curseur de Pu0). La sortie de A10 est donc essentiellement à zéro volt, tandis que--la sortie de Ali est à environ +V'.Cette tension est appliquée à la base de Tl via RiS pour le rendre passant, et la sortie VS est à un niveau bas, proche de zéro volt. Dèsçque le repère optique de la bouteille arrive au devant -du capteur, celui-ci délivre une tension V2 supérieure au seuil Vc, du fait que la quantité de lumière reçue est supérieure. Les comparateurs A10 et Ail basculent donc, la polarisation de base de T1 est suprimée et Ti se bloque. La sortie VS est donc soit à haute impédance, soit à une tension de l'ordre de +V', selon que- la barrette. est- otée ou en place, et l'installation de transport réagit à ce changement pour bloquer la bouteille dans la position angulaire correcte. Dans le cas ou les capsules comportent un repère optique sombre ou mat sur un fond clair ou réfléchissant, la position de S2 est inversée, S3 prend donc la position illustrée sur la figure 5 dans tous les circuits TSn et c'est la sortie de A10 qui commande la base de Tl, pour ainsi faire passer VS de zéro volt à +V' ou à un état de haute impédance lorsque la tension analogique issue du capteur franchit le seuil Vc dans le sens descendant. Un avantage particulier du dispositif de la présente invention réside en ce que, tout en fixant par une manoeuvre unique un seuil de déclenchement pour tous les capteurs optiques, on conserve la possibilité, lors du paramétrage du dispositif, de créer localement un seuil spécifique en fonction de la réponse particulière de chaque capteur. Un autre avantage, par opposition aux dispositifs de réglage de seuil classiquement incorporés aux détecteurs optiques du type utilisé, est que chaque potentiomètre PlO va permettre de positionner la tension de seuil Vc déterminant le basculement de la sortie VS non plus à grande proximité de l'une des deux tensions analogiques Vl et V2 nominales pour le fond et le repère, mais de préférence à mi-chemin entre ces deux tensions. On assure ainsi une bien meilleure immunité aux dérives des caractéristiques de teinte et/ou de coefficient de réflexion du fond et du repère. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite cidessus et représentée sur les dessins, mais l'homme de l'art saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit. En particulier, l'invention peut s'appliquer dans tout environnement où des objets comportant des repères optiques qui peuvent être différents selon les objets doivent être traités dans une position déterminée dans une même installation. On notera par ailleurs qu'un dispositif capable d'engendrer N tensions de référence différentes pourra dans la pratique convenir pour un nombre plus grand de types de capsules. On a en effet constaté dans la pratique qu'une même tension de référence, et donc un même seuil pour chacun des capteurs optiques, pouvait convenir pour plusieurs types donnés de capsules de bouteilles. Enfin il est clair que l'invention peut être utilisée avec un nombre de capteurs optiques tout à fait quelconque. REVENDICATIONS l. Dispositif de détection à seuils multiples comportant une pluralité de capteurs optiques (DOl-DO6) destinés à détecter des repères optiques (RO) de caractéristiques différentes portés par des objets (B) destinés à être déplacés respectivement devant chaque capteur, caractérisé en ce qu'il comprend:: un circuit de commande (SL) comportant des moyens (P1-P8, Al-A8) pour engendrer une pluralité de tensions de référence et des moyens (S1) de sélection d'une tension de référence parmi ladite pluralité, une pluralité de circuits de traitement (TSn) respectivement associés aux capteurs optiques et recevant chacun sur une première entrée une tension analogique (Va) produite par le capteur associé et la tension de référence (RC) sélectionnée dans le circuit de commande, et comportant un moyen comparateur (au0) entre ladite tension analogique et une tension de seuil (Vc) dérivée de ladite tension de référence, l'état d'une sortie dudit moyen comparateur étant représentatif de la position alignée ou non alignée du repère optique d'un objet par rapport au capteur associé. 2. Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que chaque circuit de traitement (TSn) comporte un moyen (Pi0) de réglage de la tension de seuil recevant sur une entrée la tension de référence (RC) sélectionnée r afin de compenser un écart de caractéristique de réponse du capteur associé. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce 2, caractérisé en ce que le moyen de réglage est un potentiomètre (Pl0). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tensions de référence (RC) sont fixées à des valeurs environ doubles des tensions de seuil qui en sont dérivées. 5. Dispositif selon l'une des revendications l à 4, caractérisé en ce que le circuit de commande comprend en outre un moyen (S2) de sélection de mode de détection dont une sortie (CF) est appliquée à une entrée associée de chaque circuit de traitement et en ce que chaque circuit de traitement comporte un moyen inverseur (All) relié à la sortie du moyen comparateur (A10) et un moyen de commutation (S3) commandé par ladite sortie du moyen de sélection de mode et relié à la sortie du moyen comparateur et à la sortie du moyen inverseur. 6. Dispositif selon l'une des revendications l à 5, pour des objets constitués par des bouteilles (B) pouvant comporter des capsules (CA) différentes, les repères optiques (RO) étant prévus sur lesdites capsules et les bouteilles étant mises en rotation sur elles-mêmes devant les capteurs respectifs, caractérisé en ce que l'état de sortie du moyen comparateur (Al0) de chaque circuit de traitement est utilisé pour arrêter la rotation d'une bouteille située devant le capteur associé lorsque le repère optique passe au devant dudit capteur. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est incorporé à une station d'étiquetage des bouteilles et/ou de formation de plis sur les capsules.