Brevet FR2691547A1 — publié le 19931126

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETECTION OPTIQUE D'OBSTACLE MOBILE L'invention a pour objet un procédé et un dispositif de detection de la présence d'un obstacle en un emplacement déterminé d'une trajectoire imposée à l'obstacle. Elle trouve une application particulièrement importante, bien que non exclusive, dans les installations de transport à pilotage automatique dans lesquelles il faut détecter le passage d'un véhicule, constituant un obstacle mobile, en des emplacements déterminés (entrée et sortie de canton). On pourra trouver une description d'une installation de ce genre dans le document EP-A-O 375 553. Le passage d'un véhicule à l'entrée ou à la sortie d'un canton doit y être détecté avec certitude et toute panne doit aller dans le sens de la sécurité. On a déjà proposé de nombreux procédés et dispositifs de détection de passage d'un mobile devant le dispositif. On connaît notamment des procédés et dispositifs de détection de la présence d'un obstacle, mobile le long d'une trajectoire imposée, en un emplacement déterminé de la trajectoire, du type suivant lequel on détecte la présence de l'obstacle sur un trajet optique entre un organe placé d'un côté de la trajectoire et une cible placée de l'autre côté de la trajectoire, audit emplacement.Les procédés et dispositifs existants de ce genre ont de nombreuses insuffisances : ils exigent la présence d'un élément actif de chaque côté de la trajectoire ; le risque d'erreur ou d'absence de détection est trop élevé pour permettre d'utiliser directement le signal obtenu, qui doit dans la pratique être traité par un système de sécurité intrinsèque avant d'être utilisé par les automatismes de commande. La présente invention vise à fournir un procédé et un dispositif de détection du type ci-dessus défini, répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'ils ne nécessitent d'éléments actifs que d'un seul côté de la trajectoire ; en ce qu'ils effectuent une détection "négative", en ce sens que l'absence de signal de sortie indique la présence d'un obstacle ; et en ce qu'ils permettent une détection à cadence suffisamment élevée pour pouvoir être considérée comme quasi permanente. Dans - ce but, l'invention propose notamment un procédé du genre ci-dessus défini, caractérisé en ce que, de façon répétitive : on lit simultanément, par balayage optique de la cible et à partir du premier côté de la voie, un code à barres et le code complémentaire portés l'un et l'autre par la cible ; on fait en permanence la différence des signaux résultant des deux lectures ; et on identifie le code par comparaison du signal obtenu, éventuellement après seuillage, avec une référence mémorisée. Le terme code à barres" doit être interprété de façon large et comme désignant tout code binaire dont les deux valeurs sont indiquées par des plages successives alignées, ayant des réflectivités ou des absorptions de lumière différentes. Un tel procédé présente un degré de sécurité très élevé, l'absence de reconnaissance du code étant interprétée comme une probabilité de présence d'obstacle. A condition que la cadence de renouvellement de la lecture soit telle que le passage d'un obstacle maintienne le trajet optique obturé pendant plus d'une lecture, on peut arriver à un degré de sécurité extrêmement élevé. L'invention propose également un dispositif de détection de la présence d'un obstacle, mobile le long d'une trajectoire imposée, en un emplacement déterminé de cette trajectoire, le dispositif constituant une barrière optique, caractérisé en ce qu'il comprend, d'un côté de la trajectoire, une cible portant un code optique passif à lecture à balayage et le code complémentaire, et, de l'autre côté de la trajectoire : un appareil de lecture ayant deux capteurs à lecture simultanée, affectés chacun à l'un des codes, munis de moyens de balayage optique des codes barres ; et un comparateur différentiel recevant les signaux de sortie des deux capteurs et fournissant une séquence binaire représentant le code. Le code et son complémentaires sont avantageusement superposés et constitués de barres ayant la même largeur mais complémentaires l'une de l'autre. Un tel dispositif permet d'alimenter directement un processeur appartenant aux automatismes de commande d'une installation de transport, sans une logique sécuritaire interposée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un dispositif constituant un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe en perspective, destiné à montrer la disposition relative des composants du dispositif par rapport à une voie définissant la trajectoire de l'obstacle, constitué par un véhicule guidé - les figures 2 et 3 sont un schéma d'une constitution possible de la partie optique du dispositif de la figure 1, respectivement en élévation et en vue de dessus ;; - la figure 4 montre un exemple de codes barres utilisable - la figure 5 montre schématiquement une constitution possible des moyens de balayage du dispositif de la figure 1 et de l'électronique associée - la figure 6 est une vue de dessus schématique, destinée à montrer une disposition possible du moteur et des organes de rappel des moyens de balayage de la figure 3 ; et - la figure 7 montre l'allure des signaux de commande du moteur des moyens de balayage (en tirets) et la variation dans le temps de la position angulaire du miroir de balayage (en traits pleins) Le dispositif dont la constitution de principe est montrée en figure 1 est destiné à constituer barrière optique et à détecter la présence d'un obstacle mobile 10, tel qu'un véhicule de transport sur une voie de guidage 12, à l'emplacement de la barrière.Le dispositif peut être regardé comme comportant une cible 14 passive, placée d'un côté de la voie, et un appareil de lecture 16 placé de l'autre côté. La cible 14 porte un code barres biphase à lecture optique 18, constituant sa propre horloge, et le code complémentaire 20, placé côte à côte de telle façon qu a une barre noire (ou non réfléchissante) de chaque code corresponde exactement, en position et en largeur, une barre blanche (ou réfléchissante) de l'autre code. Classiquement, chaque code comporte un en-tête permettant à l'appareil de lecture d'identifier son début et dans la plupart des cas, une indication de fin. En règle générale, la cible ne sera pas munie de moyens d'éclairage exigeant une alimentation propre. De jour, la lumière ambiante sera suffisante. De nuit, si la cible ne se trouve pas dans une zone munie de moyens d'éclairage général, elle peut être illuminée par des moyens d'éclairage appartenant à l'appareil de lecture, comme on le verra plus loin. Les codes peuvent être portés par un substrat transparent où les barres sont indiquées par des opacifications, collé sur un support réfléchissant directif, tel que les bandes vendues sous la dénomination "scotch lite". L'appareil de lecture 16 placé de l'autre côté de la voie comporte deux capteurs électro-optiques 22 et 24 et un système optique de balayage et de focalisation permettant de former, sur les capteurs 22 et 24, l'image de tous les points successifs des codes 16 et 18, respectivement. Les moyens de balayage et de focalisation comportent dans tous les cas un réflecteur oscillant 26, tel qu'un miroir. Pour que le balayage des codes s'effectue à vitesse sensiblement constante alors que le réflecteur oscillant 26 aura généralement une loi de mouvement non linéaire dans le temps, il est avantageux de donner au réflecteur oscillant 26 une amplitude provoquant un balayage sectoriel aM très largement supérieur à l'amplitude arn nécessaire au balayage. Si la zone d'amplitude arn se trouve au centre de la zone balayée par le réflecteur oscillant 26, le mouvement sur l'angle arn sera généralement sensiblement linéaire. On a en particulier réalisé un dispositif dans lequel a, = 30 tandis que a1 est d'environ 7". Dans le cas particulier illustré sur les figures 2 ou 3, le réflecteur oscillant 26 est constitué par un miroir sphérique concave monté de façon à pouvoir osciller autour de son axe 28, orthogonal au sens de lecture des codes. Le réflecteur est destiné à former une image des codes sur les capteurs 22 et 24 par l'intermédiaire d'un miroir de renvoi fixe 30. Le miroir 30 constitue avantageusement une optique d'anamorphose qui concentre le rayonnement reçu sur toute la hauteur de chaque code en un point correspondant à la position du capteur correspondant. On peut en particulier utiliser un miroir concave oscillant 26 et un miroir cylindrique 30 ayant des plans focaux confondus. On peut également utiliser, au lieu d'un miroir cylindrique de renvoi, un miroir plan et une lentille cylindrique. Les capteurs sont avantageusement placés dans un tube pare-soleil 32 qui les soustrait à l'éclairage ambiant. Lorsqu'un éclairage propre de la cible doit être prévu, il peut être constitué par des émetteurs de lumière 34, tels que des diodes électroluminescentes de longueur d'onde accordée à la longueur d'onde de sensibilité maximale des capteurs 22 et 24, encadrant ces capteurs. Les moyens de mise en oscillation du miroir 26 doivent assurer une cadence de balayage élevée, de plusieurs dizaines de hertz, avec une usure faible, garantissant un fonctionnement sans panne de plusieurs dizaines de milliers d'heures. On peut notamment utiliser dans ce but des moyens du genre montré en figures 5 et 6. Le miroir 26 est alors porté par un plateau 36 fixé au rotor 38 d'un moteur-couple dont l'enroulement statorique est relié à un générateur 40 de créneaux à la fréquence de lecture à obtenir. L'ensemble oscillant constitué par le plateau 36, le miroir 26 et le rotor 38 est monté dans des roulements 42. Etant donné que la durée de vie d'un roulement peut être réduite par rapport à la durée nominale lorsque le roulement n'effectue que des mouvements de rotation de faible amplitude, les roulements peuvent être remplacés par des paliers à lames flexibles croisées qui garantissent une grande précision du centre de rotation et, du fait de l'absence de frottements, une durée de vie très longue. Cet ensemble oscillant est muni de moyens de rappel magnétiques, comportant par exemple un aimant 44 porté par le plateau 36, et deux aimants fixes 46, portés par le bâti qui supporte également le stator du moteur couple. Les aimants sont placés de façon à travailler en répulsion. Si les aimantations des deux aimants 46 sont sensiblement égales, le plateau tend à s'équilibrer au repos dans une position où l'aimant 44 est au milieu de l'espace qui sépare les aimants 46. On peut notamment utiliser des aimants de type classique au samarium-cobalt. La tension VO des créneaux appliquée au moteur couple est choisie en fonction de la force de répulsion exercée par les aimants de façon que l'élongation maximale que peut prendre le moteur couple corresponde à un angle oN/2 inférieur à la distance angulaire qui amènerait l'aimant 44 au contact d'un des aimants 46. Le fonctionnement s'effectue ainsi sans choc. L'angle q/2 au cours duquel s'effectue la lecture, peut être très largement inférieur à a,,/2. Dans ces conditions, le mouvement du miroir 26 peut être représenté par la courbe en traits pleins de la figure 7 et la vitesse angulaire est sensiblement constante dans toute la zone de lecture. Le générateur 40 peut notamment être constitué par un multivibrateur fournissant alternativement +V0 et -VO, dont la fréquence est réglable par un circuit RC externe.En général, quelques milliwatts sont suffisants pour commander le miroir 26. L'électronique de traitement des signaux de sortie des capteurs 22 et 24 peut être très simple et se limiter à des amplificateurs 48 et 50 attaquant un amplificateur différentiel 52 à seuil. Cet amplificateur met en forme le signal qui peut être mémorisé dans le registre 54 permettant la reconnaissance du code par comparaison avec une séquence mémorisée. Grâce à l'emploi d'une lecture différentielle, on peut tolérer des variations d'éclairement de la cible extrêmement importantes, telles que des variations dans un facteur 100 que l'on rencontre fréquemment en ambiance ferroviaire. Le procéde suivant l'invention découle de la description qui précède, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de l'indiquer de façon détaillée. La mise en service s'effectue par alimentation du multivibrateur 40 et de l'électronique associée aux capteurs. A chaque changement de polarité du multivibrateur, le miroir provoque un balayage d'amplitude , dans un sens ou dans l'autre. Le multivibrateur peut être prévu pour fournir un signal de remise à zéro au registre 54 à chaque inversion du sens de balayage et/ou pour indiquer dans quelle direction est lu le code porté par la cible. La reconnaissance des barres successives du code s'effectue de façon classique, sans qu'il soit nécessaire de fournir une horloge externe dans le cas d'un code biphase contenant sa propre horloge. Le registre 54 peut attaquer le processeur par l'intermédiaire d'une logique vérifiant la cohérence entre plusieurs lectures successives. La cadence des lectures peut être très élevée, par exemple de 50 hertz et en conséquence rendre impossible un passage non détecté. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de la présence d'un obstacle en un emplacement déterminé d'une trajectoire imposée à l'obstacle, suivant lequel on détecte l'interposition de l'obstacle sur un trajet optique entre un organe placé d'un côté de la trajectoire et une cible (14) placée de l'autre côté de la trajectoire, audit emplacement, caractérisé en ce que, de façon répétitive : on lit simultanément, par balayage optique de la cible (14) et à partir du premier côté de la trajectoire, un code à barres (16) et le code complémentaire (20) portés l'un et l'autre par la cible ; on fait en permanence la différence des signaux résultants des deux lectures ; et on identifie le code par comparaison du signal obtenu, éventuellement après seuillage, avec une référence mémorisée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le balayage optique de la cible s'effectue de façon alternée sur une plage angulaire (a") très supérieure au développement angulaire (art) du code, de façon que le balayage du code s'effectue à vitesse angulaire sensiblement constante. 3. Dispositif de détection de la présence d'un obstacle mobile le long d'une trajectoire imposée, en un emplacement déterminé de cette trajectoire, le dispositif constituant une barrière optique, caractérisé en ce qu'il comprend, d'un côté de la trajectoire, une cible (14) portant un code optique à barres passif (16) à lecture à balayage et le code complémentaire (20) et, de l'autre côté de la trajectoire : un appareil de lecture (16) ayant deux capteurs (22, 24) à lecture simultanée, affectés chacun à des codes, munis de moyens de balayage (26) des codes ; et un comparateur différentiel (52) recevant les signaux de sortie des deux capteurs (22, 24) et fournissant une séquence binaire représentant le code. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le code et son complémentaire sont superposés et constitués de barres ayant la même largeur dans les deux codes, mais complémentaires l'une de l'autre. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de balayage comprennent un moteur couple à rappel magnétique vers une position centrée, et des moyens d'alimentation du moteur couple en créneaux lui donnant un déplacement d'amplitude angulaire très supérieure à l'amplitude angulaire nécessaire à la lecture. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de rappel magnétique comprennent un aimant (44) solidaire du rotor (38) du moteur couple et au moins deux aimants fixes (46) travaillant en répulsion. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les créneaux appliqués au moteur couple sont proportionnés à la force exercée par les aimants, qui travaillent en répulsion, de façon que l'amplitude maximale d'oscillation du miroir soit limitée sans venue en butée mécanique. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les moyens de balayage optique comportent des moyens d'anamorphose (30) permettant de concentrer l'énergie lumineuse provenant de chaque code à barres sur le capteur (22,24) correspondant. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le code barres est un code biphase intégrant une horloge.