Brevet FR2709702A1 — publié le 19950317

DISPOSITIF DE COMPTAGE D'ARTICLES DÉFILANT SUR UNE BANDE TRANSPORTEUSE ET PROCÉDÉ COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF. La présente invention concerne un dispositif de comptage d'articles défilant sur une bande transporteuse, en particulier pour le comptage de cahiers acheminés par un tapis convoyeur entre la sortie d'une rotative et un empileur. Dans une telle application, la vitesse de défilement des articles, en l'occurrence des cahiers peut atteindre 100000 à 150000 exemplaires à l'heure. Les articles forment une nappe pouvant être discontinue, présentant des irrégularités de hauteur et de pas dues à différents facteurs. L'épaisseur de la nappe dépend notamment de la pagination des cahiers et du grammage du papier. La distance entre deux cahiers consécutifs varie également de façon importante, depuis des cas de recouvrement complet de deux cahiers consécutifs, jusqu'à des situations de vide importantes entre deux cahiers consécutifs, notamment du fait de prélèvements sur le tapis convoyeur à des fins de contrôle de qualité. Le comptage du nombre de cahier à la sortie de la rotative est critique. En effet, si le nombre de cahiers imprimés est généralement connu avec précision à la sortie de la plieuse, il ne permet toutefois pas de connaître avec une précision satisfaisante le nombre de final d'exemplaire. En effet, divers prélèvements résultant, outre le contrôle de qualité, du retrait des cahiers défectueux, introduisent des variations nécessitant un recomptage pour garantir la livraison d'un nombre d'exemplaires au moins égale au nombre commandé. Les moyens de recomptage avant l'empilage ne présentant toutefois dans l'état de la technique pas une précision suffisante, il est habituel d'imprimer et de livrer un nombre excédentaire d'exemplaires. Cela entraîne un surcoût non négligeable, pouvant se chiffrer à plusieurs centaines de milliers de Francs pour une imprimerie performante. On connaît dans l'état de la technique plusieurs modes de réalisation de dispositifs de comptage. Le premier mode de réalisation, décrit par exemple dans le brevet américain N US4979670, le brevet suisse N CH607157 ou dans le brevet allemand N DE2742244, met en oeuvre un capteur mécanique, comportant des palpeurs. Ce type de compteur ne donne pas tout à fait satisfaction pour les cadences élevées, car la fréquence propre du dispositif de palpeur limite la fréquence de comptage. Un second mode de réalisation est décrit dans le brevet européen N EP361071 ou le brevet américain N US5031156 met en oeuvre des moyens de détection à ultrason. Ce mode de réalisation ne permet toutefois pas d'éliminer certaines erreurs de comptage, dues par exemple au recouvrement de deux cahiers. Un troisième mode de réalisation, décrit dans le brevet N EP370881, le brevet américain N US4972071, le brevet suédois N SE8600407, le brevet européen N EP182802, le brevet britannique N GB2104263 ou le brevet européen N EP41489, met en oeuvre une ou plusieurs sources lumineuses. Les compteurs selon ce mode de réalisation sont toutefois sensibles à diverses perturbations, notamment aux différences de teintes de la feuille supérieure des cahiers. Le but de la présente invention est de remédier à ces différents inconvénients, en proposant un dispositif de comptage présentant une grande précision, d'environ deux cahiers pour mille, à une cadence élevée, pouvant atteindre 150000 cahiers par heure. De plus, l'invention permet de réaliser un comptage indépendant de la couleur des cahiers, et peu sensible aux perturbations extérieures. A cet effet, l'invention concerne plus particulièrement un dispositif de comptage d'articles défilant sur une bande transporteuse, notamment dispositif de comptage de cahiers sur un convoyeur, du type comportant une source lumineuse collimatée et un photodétecteur, ainsi qu'un circuit électronique pour traiter le signal délivré par la cellule photoélectrique et pour générer un signal de comptage du nombre de cahiers détectés, caractérisé en ce que la source lumineuse comporte des moyens pour générer un faisceau lumineux bidimensionnel, le plan dudit faisceau étant sensiblement perpendiculaire à l'axe de défilement des articles à compter, et en ce que la cellule photovoltaïque est constituée par un capteur linéaire, la source lumineuse et la cellule photovoltaïque étant disposés de part et d'autre de la bande transporteuse. Ce mode de réalisation permet de générer un signal en courant proportionnel à l'éclairement reçu, constituant une bonne image de la nappe. Le signal électrique délivré par le photodétecteur est exploitable par un circuit électronique de traitement du signal propre à délivrer des impulsions représentatives du passage des cahiers devant la barrière lumineuse. De préférence, la source lumineuse est constituée par une diode laser et par un ensemble optique d'élargissement et de collimation du faisceau comprenant une lentille cylindrique divergente et une lentille cylindrique convergente. Le photodétecteur comporte un filtre à passe-bande à bande étroite, éliminant les longueurs d'onde différentes de la longueur d'onde d'émission de la source laser. Avantageusement, la largeur du faisceau plan est supérieure à la hauteur des articles à compter. De préférence, l'axe optique forme avec le plan de la bande transporteuse un angle compris entre et 30 degrés. L'invention concerne également un procédé de comptage d'articles défilant sur une bande transporteuse comportant les étapes suivantes: - détection optique de la hauteur de la nappe d'articles défilant, par un dispositif optique comportant un générateur d'un faisceau plan perpendiculaire à l'axe de défilement des articles, et un détecteur délivrant un signal électrique proportionnel à l'éclairement reçu; - traitement du signal électrique représentatif de la hauteur de la nappe pour incrémenter un compteur à chaque apparition d'une singularité représentative du passage d'un nouvel article. Selon une variante préférée, le traitement du signal consiste à: - échantillonner le signal délivré par le détecteur, mémoriser une valeur minimale Vmin correspondant à la première valeur d'une série de N valeurs mesurées successives croissantes; - mémoriser une valeur maximale Vmax correspondant à la première valeur d'une série de N valeurs mesurées successives décroissantes; - mémoriser l'écart Vmax-Vmin; - comparer l'écart à une valeur de référence et incrémenter le compteur de M unités si l'écart correspond à la M fois la valeur de référence Vépais avec une tolérance prédéterminée. Avantageusement, la valeur de référence Vépais est réinitialisée si le temps entre deux détections d'articles est supérieure à une valeur prédéterminée. De préférence, les valeurs maximale et minimale sont déterminées comme suit: V(i)=A*Vmesuré+(l1-A)*V(i-1) o: - V(i) désigne la ième valeur mémorisée, - A désigne un paramètre de pondération compris entre 0 et 1. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faisant référence aux figures annexées o: - la figure 1 représente une vue schématique en coupe du dispositif de comptage; - la figure 2 représente le schéma de principe du circuit de traitement de signal; - la figure 3 représente la forme générale du signal numérique; - la figure 4 représente un exemple d'organigramme du programme de comptage selon l'invention. La figure 1 représente une vue en coupe du dispositif de comptage selon l'invention. Les cahiers (1) défilent sur une bande transporteuse (2). Dans une rotative d'héliogravure, les cahiers (1) constituant les éléments de catalogue ou de revue sont réalisés par refente et pliage d'une bande de papier ou laize de grande largeur, imprimée par des cylindres. La rotative d'héliogravure est alimentée en papier par des bobines. A chaque changement de bobine, le papier est raccordé par collage. La laize, une fois imprimée sur toute sa surface recto/verso, est transformée en cahiers. Pour ce faire; quatre opérations sont mises en oeuvre, à savoir la refente longitudinale de la laize en bandes, la superposition de ces bandes, la découpe des cahiers et enfin leur pliage. Après chaque pliage, les cahiers (1) présentent une certaine épaisseur et une ouverture due à la répulsion électrostatique des pages en vis à vis. Cette charge électrostatique est générée volontairement dans le processus d'impression, afin de favoriser la tenue du cahier, notamment dans les empileurs. Les cahiers obtenus après découpe et pliage sont déposés sur un convoyeur à bande et forment en se superposant une nappe continue, sauf rupture accidentelle de la laize. Des opérateurs vérifient les cahiers défilant sur le convoyeur à bande et procèdent régulièrement à des retraits pour contrôler la qualité, et pour retirer les cahiers non conformes, par exemple les cahiers correspondants au raccordement de deux bobines consécutives ou issues du raccordement de la laize après rupture en cours d'impression. Le dispositif de comptage comporte une source lumineuse (3) et un photodétecteur (4). La source lumineuse (3) est constituée par une diode laser (5) et par un système optique constitué par une lentille cylindrique divergente (6) et une lentille cylindrique convergente (7), générant un faisceau plan (10), présentant une hauteur h au moins égale à l'épaisseur e de la nappe de cahiers (1). Bien entendu, l'Homme de Métier sera à même de proposer diverses variantes de générateur de ligne optique. Le photodétecteur (4) est constitué par un capteur photovoltaïque (8) linéaire, présentant une hauteur au moins égale à la largeur du faisceau (10). Un filtre passe-bande (9) disposé à l'entrée du photodétecteur élimine les longueurs d'onde différentes de la longueur d'onde d'émission de la diode laser (5). Ce filtre permet de garantir l'indépendance du signal délivré par le photodétecteur (8) par rapport à l'éclairement extérieur et aux perturbations lumineuses se produisant dans l'environnement du dispositif de comptage. Le photodétecteur (8) est par exemple constitué par une barrette de silicium de 50,8 millimètres, commercialisée par la société QUANTRAD sous la référence LL2E. Le filtre (9) est par exemple constitué par un filtre interférentiel centré sur une longueur d'onde de 650 manomètres, présentant une bande passante de 80 manomètres. L'axe optique (11) forme avec le plan du convoyeur un angle d'environ 20 degrés. Le photodétecteur (4) détecte un signal lumineux dont l'amplitude est fonction de l'épaisseur de la nappe interposée entre la source lumineuse (3) et le photodétecteur (4). Dans l'exemple de réalisation décrit, le photodétecteur (4) assure une intégration de l'amplitude lumineuse par rapport à la surface, et délivre un signal analogique sous la forme d'un courant proportionnel à l'éclairement reçu. La figure 2 représente le schéma de principe du circuit de traitement du signal délivré par le photodétecteur. Il comporte un convertisseur courant/tension (12) délivrant un signal variable comportant une composante continue. Cette composante continue est éliminée par un circuit d'offset réglable (13) constitué par un sommateur-inverseur. Le signal délivré par le circuit d'offset (13) est représentatif de la nappe. Le signal est ensuite amplifié par un circuit amplificateur (14) puis filtré par un circuit passe-bas (15). Ce filtre (15) a pour effet de diminué le bruit apporté par l'environnent industriel, et amplifié par le circuit précédent. A titre d'exemple, le filtre passe-bas présente une fréquence de coupure de 2 kHz. L'élimination du bruit est importante pour éviter de compter des fronts de fréquence élevée comme étant des fronts de passage d'un cahier au suivant. Le signal analogique ainsi traité est ensuite échantillonné par une carte d'acquisition (16). A titre d'exemple, la carte d'acquisition est constituée par deux convertisseurs analogique/numérique à 12 bits, de cinq compteurs/temporisateurs 16 bits, de 24 entrées-sorties numériques et d'un convertisseur analogique - numérique 12 bits implanté dans un micro- ordinateur (18). La vitesse d'échantillonnage est de 167 Khz. Une telle carte d'acquisition est par exemple commercialisée par la société SCIENTIFIC SOLUTIONS sous la référence LAB MASTER DMA. Le signal numérique est ensuite exploité par un microcalculateur (17) qui délivre un signal à un périphérique (18) permettant de visualiser le résultat du comptage. Le signal numérique présente une forme générale représentée en figure 3. Il présente une succession de fronts descendant (20) et de fronts montants (21). La hauteur des arcs de courbe (22 à 24), et leur intervalle sont variables. La fréquence d'échantillonnage est à titre d'exemple fixée à 500 Hz, de manière à disposer dans tous les cas au moins de 4 points par front montant ou par front descendant. Le calculateur (17) est commandé par un programme dont le but est d'éliminer les perturbations transitoires, et d'identifier les pics correspondant effectivement au passage d'un cahier, et d'éliminer les défauts localisés du signal dus à une déchirure ou une anomalie d'un cahier. A cet effet, on procède à trois étapes successives, consistant à: détecter un pic et le sommet immédiatement consécutif - calculer l'amplitude h de l'arc de courbe par différence - comparer le résultat de ce calcul avec la valeur moyenne. Pour cela, on attend que la courbe soit strictement décroissante. On détecte ensuite la valeur minimale Vmin lorsque la courbe amorce une phase croissante. Sur la figure 3, ce point est référencé f(4). On détecte ensuite une valeur maximale Vmax lorsque la courbe commence à décroître. Sur la figure 3, ce point est référencé f(l). La différence entre les deux valeurs mémorisées constitue l'écart, de valeur Vécart, qui est mémorisé et qui est comparé à la valeur moyenne Vmoyenne des N derniers écarts, par exemple des derniers écarts enregistrés. On détermine des valeurs d'erreur ei constituant la variation maximale admissible. Si la valeur Vécart est inférieure à (1- el)xVmoyenne, on considère que l'arc de courbe correspond à une perturbation du signal, et on ne compte aucun passage de cahier. Si la valeur Vécart est comprise entre (1- el)xVmoyenne et (2-2e2)xVmoyenne, on considère que l'arc de courbe correspond à un cahier, et on incrémente le compteur de cahier d'une unité. Si la valeur Vécart est comprise entre (2- 2e2)xVmoyenne et (3-3e3)xVmoyenne, on considère que l'arc de courbe correspond à deux cahiers superposés, et on incrémente le compteur de cahier de deux unités. Le procédé de comptage ainsi proposé est indépendant de la fréquence d'échantillonnage et suit les fluctuations d'épaisseur de la nappe. Il permet par ailleurs de s'affranchir de façon satisfaisante des perturbations très localisées. A titre d'exemple, les valeurs d'erreur E-e admissible sont de l'ordre de 75 %. Pour éviter les singularités de la courbe, on procède à un filtrage numérique des valeurs d'acquisition minimales et maximales, en mémorisant une valeur résultant de la pondération de la dernière valeur acquise et de la valeur précédemment mémorisée. A titre d'exemple, on détermine la valeur mémorisée comme suit: V(i)=0,6V(i-1)+0,4Vacq. La figure 4 représente un exemple d'organigramme du programme de comptage selon l'invention. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple non limitatif. Il est bien entendu que l'Homme de Métier sera à même de réaliser diverses variantes sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 1l REVENDICATIONS 1 - Dispositif de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2), notamment dispositif de comptage de cahiers sur un convoyeur, du type comportant une source lumineuse (3) collimatée et un photodétecteur (4), ainsi qu'un circuit électronique pour traiter le signal délivré par la cellule photoélectrique et pour générer un signal de comptage du nombre d'articles (1) détectés, caractérisé en ce que la source lumineuse (3) comporte des moyens pour générer un faisceau lumineux (10) bidimensionnel, le plan dudit faisceau (10) étant sensiblement perpendiculaire à l'axe de défilement des articles (1) à compter, et en ce que le photodétecteur (4) est constitué par un capteur linéaire, la source lumineuse et la cellule photovoltaïque étant disposés de part et d'autre de la bande transporteuse (2). 2 - Dispositif de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la source lumineuse (5) est constituée par une diode laser et par un ensemble optique d'élargissement et de collimation du faisceau comprenant une lentille cylindrique divergente et une lentille cylindrique convergente. 3 - Dispositif de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la largeur du faisceau plan (10) est supérieure à la hauteur des articles (1) à compter. 4 - Dispositif de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'axe optique forme avec le plan de la bande transporteuse (2) un angle compris entre 10 et 30 degrés. - Dispositif de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de traitement du signal délivré par le photodétecteur (4), constitué par: - un convertisseur courant/tension (12) - un circuit d'offset réglable (13) - un circuit amplificateur (14) - un circuit passe-bas (15) - une carte d'acquisition (16). 6 - Procédé de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: détection optique de la hauteur de la nappe d'articles (1) défilant, par un dispositif optique comportant un générateur d'un faisceau plan perpendiculaire à l'axe de défilement des articles, et un détecteur délivrant un signal électrique proportionnel à l'éclairement reçu; traitement du signal électrique représentatif de la hauteur de la nappe pour incrémenter un compteur à chaque apparition d'une singularité représentative du passage d'un nouvel article. 7 - Procédé de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon la revendication 6 caractérisé en ce que le traitement du signal consiste à: - échantillonner le signal délivré par le détecteur, - mémoriser une valeur minimale Vmin correspondant à la première valeur d'une série de N valeurs mesurées successives croissantes; - mémoriser une valeur maximale Vmax correspondant à la première valeur d'une série de N valeurs mesurées successives décroissantes; - mémoriser l'écart Vmax-Vmin; - comparer l'écart à une valeur de référence et incrémenter le compteur de M unités si l'écart correspond à la M fois la valeur de référence Vépais avec une tolérance prédéterminée. 8 - Procédé de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon la revendication 7 caractérisé en ce que la valeur de référence Vépais est réinitialisée si le temps entre deux détections d'articles (1) est supérieur à une valeur prédéterminée. 9 - Procédé de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon la revendication 7 ou selon la revendication 8 caractérisé en ce que les valeurs maximale et minimale sont déterminées comme suit: V(i)=A*Vmesuré+(1-A)*V(i-1) o: - V(i) désigne la ième valeur mémorisée, - A désigne un paramètre de pondération compris entre 0 et 1.