Brevet FR2685470A1 — publié le 19930625

DISPOSITIF DE MESURE D'EPAISSEUR D'UN PRODUIT EN FEUILLE La présente invention concerne la mesure d'épaisseur des produits plats ou en feuilles, en particulier pendant que ces produits sont en défilement, en vue notamment de la détection d'un passage d'un double L'invention s'applique notamment dans les domaines de la distribution de feuilles de papier une par une, en particulier le traitement de courrier, en vue d'éliminer le risque de libérer deux papiers au lieu de un et d'insérer deux documents dans une enveloppe. Dans ce domaine, les brevets US-4,121,716 et EP-0 376 496 traitent du problème spécifique de la détection de double ou d'épaisseur. Le premier décrit un système automatique pour la détection de double et le triage de documents, qui compare les épaisseurs des documents successifs passant sur un tambour rotatif Deux galets (un au niveau de deux documents consécutifs) sont appliqués élastiquement contre le tambour Les galets sont portés par des leviers articulés dont les autres extrémités portent chacune un miroir Ces miroirs réfléchissent un rayon lumineux entre une source et un récepteur Si un double se présente sous un galet, il se soulève plus que l'autre, ce qui modifie la position et lorientation du miroir corespondant Le rayon lumineux ne parvient plus sur le récepteur qui émet un signal approprié vers un circuit logique. Le second décrit un dispositif de détection de double associé à un dépileur (singulator) Un corps magnétique multipolaire est lié à un galet maintenu appliqué contre des feuilles en défilement, et quand l'épaisseur varie, le corps magnétique se déplace devant un réseau de capteurs de champs magnétique, en particulier des capteurs à effet Hall Ce brevet a pour objet de commander la vitesse de transport de documents en fonction de leur épaisseur dès qu'ils pénètrent dans la machine de traitement du courrier à haut débit. L'état de la technique révèle en fait l'existence de moyens de comparaison dimensionnelle, mais pas celle de moyens véritables de mesure dimensionnelle pour l'obtention d'une détection précise, fiable et programmable. La présente invention se propose donc de remédier à cet inconvénient avec un dispositif de mesure d'épaisseur destiné à la détection entièrement automatique et programmable d'une alimentation double en feuilles minces, papier ou autre, notamment du courrier. L'invention a pour objet un dispositif de mesure d'épaisseur d'un produit en feuille en défilement comportant des moyens de palpage fournissant des signaux électriques et des moyens de traitement desdits signaux électriques, les moyens de palpage comportant un drapeau solidaire d'un levier de palpage, coopérant avec un émetteur lumineux et un détecteur sensible aux rayons lumineux, caractérisé en ce que le drapeau est constitué par un secteur comportant des fentes multiples, le drapeau étant disposé pour pouvoir occulter entre les fentes des rayons lumineux dirigés vers le détecteur. Avantageusement, le détecteur est un codeur optique délivrant des impulsions à chaque passage d'une fente du drapeau devant ledit codeur. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le codeur optique est un codeur incrémentiel à deux voies de sortie disposées en quadrature permettant l'obtention de transitions du signal correspondant à des épaisseurs de quelques centièmes de millimètre. Dans une application avantageuse de l'invention au traitement du courrier, le dispositif comporte un circuit intégré spécifique (ASIC) pour réaliser le traitement numérique du signal et coopérer avec un microprocesseur d'une machine de traitement des feuilles. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ledit ASIC comporte une partie de compteur/décompteur pour compter les impulsions du codeur, et une partie interface avec le microprocesseur pour lire et programmer des paramètres à l'aide des ordres suivants: lecteur du compteur, chargement d'une consigne pour programmer la valeur de déclenchement d'un double, pré-chargement d'une valeur de compteur, chargement des paramètres, et lecture des états. L'invention a aussi pour objet un procédé de mesure de l'épaisseur d'un produit plat, notamment une feuille d'un matériau, papier, plastique ou similaire, dans lequel on fait défiler une feuille sous un palpeur, tel qu'un galet mobile sollicité par un ressort, ledit palpeur étant solidaire d'un drapeau constitué par une matière opaque munie de fentes, de façon que le passage de la feuille déplace le palpeur, on dirige un rayon lumineux vers la partie du drapeau munie de fentes et l'on dispose de l'autre côté du drapeau un récepteur des rayons lumineux occultés par le drapeau de façon à émettre un signal à chaque passage d'une fente devant le récepteur, et ensuite lesdits signaux sont dirigés vers un circuit de traitement. Selon une application de l'invention, on fixe un nombre de signaux pour commander un signal spécial, servant de détection d'un seuil d'épaisseur notamment de double. De ces particularités découle une simplification extrême de l'utilisation de la machine de traitement du courrier par suppression des interventions de l'utilisateur dues aux nécessités de réglage en fonction des différentes qualités de document par exemple. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description ci-dessous, donnée en regard des dessins ci-joints, et qui fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins, la figure 1 est une vue schématique d'un système de palpage et codage selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-1 I de la figure 1, la figure 3 est un schéma du système de fonctionnement d'un exemple d'émetteur-capteur selon l'invention, la figure 4 est une représentation d'un exemple de signal obtenu par le dispositif de l'invention, et la figure 5 est un exemple d'uns schéma d'ensemble d'un système de détection de double pour courrier, conformément à un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d'un palpeur selon un exemple de réalisation de l'invention, d'un dispositif de mesure de l'épaisseur de feuilles de papier en défilement, dans un plan perpendiculaire au papier, et suivant le sens de défilement Les feuilles de papier arrivent normalement une par une suivant la flèche F et passent entre un galet 1 et un rouleau d'entraînement 2 Les axes peuvent être fixes, au moins l'un peut être sollicité vers l'autre Les feuilles pénètrent ensuite entre le galet fixe 3 et un galet mobile 4 sollicité élastiquement contre le galet 3 Le galet mobile 4 est porté par un bras 5 articulé sur l'axe 6 Pour donner une échelle à titre d'exemple, ce bras peut avoir une longueur d'1 cm environ Le dispositif peut comporter par exemple un ressort spirale (non représenté) fixé sur l'axe 6 et sollicitant le bras 5 vers la droite de la figure Au bras 6 est fixé un drapeau codeur 7, constitué par exemple par un secteur circulaire, et comportant un réseau de fentes radiales représentées et désignées globalement en 8 En fonction de l'épaisseur des feuilles qui défilent, suivant le trait interrompu dans le prolongement de la flèche F, le galet mobile 4 s'écarte plus ou moins du galet fixe 3, ce qui fait osciller le drapeau 7 autour de l'axe 6 Ainsi, la partie du drapeau portant le réseau de fentes 8 oscille entre un émetteur de rayons lumineux et un récepteur recevant des périodes d'éclairement et des périodes d'obscurité. Au passage de chaque fente, ou chaque groupe de fentes, le récepteur émet un signal On voit que l'épaisseur du produit plat passant entre le galet fixe 3 et le galet mobile 4 est mesurable par le nombre de signaux émis La précision de la mesure étant déterminée par l'épaisseur qui déclenche un signal Les signaux peuvent avantageusement avoir la forme d'impulsions électriques. Avantageusement, un tel ensemble émetteur-récepteur est renfermé dans un composant 9 qui peut présenter la forme représentée en coupe sur la figure 2 Ce composant comporte une fente 10 dans laquelle est engagé le drapeau D'un côté de la fente, le composant renferme un compartiment 11 contenant des moyens d'émission de lumière, et de l'autre côté, un compartiment 12 contenant des moyens de capteur des signaux lumineux et des moyens de traitement de ces signaux. La figure 3 est un schéma d'un exemple d'un tel composant Un cadre 11 représente le compartiment d'émission de lumière, et un cadre 12 représente le compartiment de capteur et de traitement des signaux reçus Entre les deux, on a représenté en coupe le drapeau 7, avec des pleins 7 A et des fentes 7 B La source lumineuse peut par exemple être une simple diode électroluminescente (DEL) 13 émettant un faisceau de rayons parallèles grâce à une lentille 14. A l'opposé de l'émetteur se trouve le circuit de détection intégré, composé d'un réseau de quatre diodes 15 et d'un étage 16 de traitement du signal qui génère des formes d'ondes numériques. Les photodiodes sont disposées en fonction du rayon et de la configuration du drapeau codeur Elles sont également espacées de manière à ce qu'une période d'éclairement sur une paire de détecteurs corresponde à une période d'obscurité sur la paire adjacente Les signaux ainsi issus des photodiodes sont ensuite appliqués au circuit 16 de traitement qui les restitue sous forme de signaux A, A et B, B sur les sorties 3 et 5 Deux comparateurs 17 A et 17 B génèrent enfin les sorties des voies A et B En raison de cette technique de mise en phase, la sortie numérique de la voie A est en quadrature par rapport à celle de la voie B (déphasage de 900) Un exemple des formes d'ondes en sortie des voies A et B est représenté sur la figure 4 qui indique en ordonnée l'amplitude du signal, et en abscisse la rotation du drapeau, c'est-à-dire le passage d'une fente qui laisse passer la lumière, ou l'occultation Soit en pratique l'état 1 ou 0. Il existe de tels composants disponibles sur le marché Par exemple le codeur optique incrémentiel à deux voies série HEDS 9100 de la société HEWLETT- PACKART. Le tableau suivant donne des exemples de résultats de détection de doubles. La première colonne indique le grammage du papier et la seconde son épaisseur. Les troisième et quatrième colonnes indiquent le nombre de pas ou d'impulsions respectivement au passage d'une et de deux feuilles La cinquième colonne indique le nombre d'impulsions que l'on choisira pour déclencher la présence d'un double. grammage épaisseur lecture lecture Seuil de papier mesurée 1 feuille 2 feuilles détection double 8/100 2 à 3 5 à 6 4 10/100 4 8 6 blanc 13/100 5 à 6 I O à il 8 jaune 14/100 5 à 6 11 à 12 8 120 encre 14/100 6 12 8 photo- copie blanc 4 7 à 8 6 Le contrôle du bon fonctionnement du détecteur de double peut se faire en insérant une feuille pliée 2/3-1/3 en seconde position Il doit y avoir arrêt par détection de double. Ces impulsions peuvent avantageusement être gérées par un circuit intégré spécifique (ASIC) réalisant l'interface avec un microprocesseur La figure 5 représente un exemple deun montage Sur la gauche est représenté un circuit intégré émetteur-capteur d'un modèle plus simple que le précédent, les deux voies de sortie A et B étant connectées à travers des filtres aux entrées A et B de l ASIC, formant interface avec un microprocesseur dont les entrées sont schématisées à droite L'ASIC dont les ports sont repérés au moyens des désignations usuelles est constitué de façon à pouvoir fournir au microprocesseur les informations dont il peut avoir besoin pour assurer les diverses fonctions projetées On pourra ainsi, à partir du microprocesseur commander la valeur du seuil de détection, par exemple de double ou d'un autre nombre choisi de feuilles, qui provoquera l'arrêt de la machine, obtenir si on le désire la mesure exacte de l'épaiseur du papier qui défile, etc On peut ainsi supprimer les interventions de l'utilisateur dues aux nécessités de réglage en fonction des épaisseurs de papier et des différentes qualités de document par exemple. On décrit maintenant un mode opératoire d'apprentissage ou mise en route d'une opération de traitement à l'aide de l'ordinogramme suivant: 6 2685470 MACHINE AU REPOS t APPUI SUR START-CYCLE POUR CHARGEMENT D'UNE FEUILIE PAR L'ALB ENTEUR AUTOMA+QUE MESURE non DPTECTEUR DE DOUBLE VALIDE? L'OPERATEUR VERIFIE LA PRESENCE D'UNE FEUILLE ET UNE SEULE RETRAIT DU DOCUMENT EN Oui CAS DE DEFAUT ? t non L':APPRENTISSAGE EST TERMINE APPUI SUR LA TOUCHE START-CYCLE POUR VALIDATION DE LA MESURE ET LANCEMENT DE LA SUITE DU CYCLE PRESENCE DOUBLE? oui (LECTURE STATUS ASIC) ARRET MACHINE $non ÀX i L PLIAGE ET INSERTION non PAUSE DEMANDEE > O Ui CHARGEMENT D'UNE FEUILLE PAR L'ALIMENTEUR AUTOMATIQUE ETSUITE Si l'on désire ne pas utiliser le détecteur de double, on ne le validera pas et l'on passe directement après la présence double qui commande l'arrêt machine. Revendications 1. Dispositif de mesure d'épaisseur d'un produit en feuille en défilement comportant des moyens de palpage fournissant des signaux électriques et des moyens de traitement desdits signaux électriques, les moyens de palpage comportant un drapeau ( 7) solidaire d'un levier de palpage ( 5), coopérant avec un émetteur lumineux et un détecteur ( 12) sensible aux rayons lumineux, caractérisé en ce que le drapeau ( 7) est constitué par un secteur comportant des fentes multiples ( 7 B), le drapeau étant disposé pour pouvoir occulter par les parties pleines situées entre les fentes des rayons lumineux dirigés vers le détecteur. 2. Dispositif de la revendication 1, dans lequel le détecteur est un codeur optique ( 9) délivrant des impulsions à chaque passage d'une fente du drapeau devant ledit codeur. 3. Dispositif de la revendication 2, dans lequel le codeur optique ( 9) est un codeur incrémentiel à deux voies de sortie (A, B) disposées en quadrature permettant l'obtention de transitions du signal correspondant à des épaisseurs de quelques centièmes de millimètre. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en outre en ce qu'il comporte un circuit intégré spécifique (ASIC) pour réaliser le traitement numérique du signal et coopérer avec un microprocesseur d'une machine de traitement des feuilles. 5. Dispositif de la revendication 4, dans lequel ledit ASIC comporte: une partie de compteur/décompteur pour compter les impulsions du codeur, et une partie interface avec le microprocesseur pour lire et programmer des paramètres à l'aide des ordres suivants: lecteur du compteur, chargement d'une consigne pour programmer la valeur de déclenchement d'un double, pré-chargement d'une valeur de compteur, chargement des paramètres, et lecture des états. 6. Procédé de mesure de l'épaisseur d'un produit plat, notamment une feuille d'un matériau, papier, plastique ou similaire, dans lequel on fait défiler une feuille sous un palpeur, tel qu'un galet mobile sollicité par un ressort, ledit palpeur étant solidaire d'un drapeau constitué par une matière opaque munie de fentes, de façon que le passage de la feuille déplace le palpeur, on dirige un rayon lumineux vers la partie du drapeau munie de fentes et l'on dispose de l'autre côté du drapeau un récepteur des rayons lumineux occultés par le drapeau de façon à émettre un signal à chaque passage d'une fente devant le récepteur, et ensuite lesdits signaux sont dirigés vers un circuit de traitement. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on fixe un nombre de signaux pour commander un signal spécial, servant de détection d'un seuil d'épaisseur notamment de double.