Brevet FR2701761A1 — publié le 19940826

La presente invention concerne un procédé pour l'analyse d'un câble, analyse comportant au moins le contrôle du ballant d'une charge sur un système de levage, d'ancrage ou de commande à câble. Lors du déplacement d'une charge par des systèmes de levage, par exemple des ponts roulants, le balancement de la charge pose un problème important pour déposer la charge sans dommage à l'endroit prévu. Une solution qui consisterait à supprimer le ballant n'est pas réalisable. Une autre solution au problème consiste à constater ce ballant et à le quantifier de façon à tenir compte des informations recueillies lors de la pose ou de la prise de la charge. Les dispositifs actuels mettant en oeuvre ce type de solution font tous appel à des technologies de contact. On connait par exemple des dispositifs comportant un ou des capteurs et instruments placés directement sur le câble ou la charge, cela nécessite un moyen de liaison entre l'instrument et le moyen d'affichage devant l'utilisateur, ou entre le capteur et l'instrument. Dans tous les cas, le moyen de liaison est lui-même sujet à pannes et entretien et, pour les grandes distances surtout il s'avère quasiment impossible d'utiliser un câble. De plus les informations obtenues sont valables en un point donné et ensemble (capteur-moyen de liaison-instrument) est difficilement déplaçable en un autre point. Un autre inconvénient est que les détections sont unidirectionnelles et permettent difficilement d'obtenir en un point donne, des informations selon deux directions differentes et en cas de mouvement aléatoire à plusieurs axes il faut faire un calcul approximatif du mouvement du câble. Un autre inconvenient encore de ces technologies de contact est la nécessité d'avoir un capteur. Par exemple il faut un capteur pour l'inclinomètre et un autre capteur pour la mesure du mou de câble. La demanderesse a donc cherché à s'affranchir de ces problèmes de contact afin de pouvoir obtenir des informations multidirectionnelles, les plus complètes et exactes possibles au moyen d'un procédé nouveau de détection et de mesure. La demanderesse a eu alors l'idée d'utiliser une technologie à capteurs électromagnétiques à champ magnétique stable. A l'heure actuelle cette technologie est utilisée pour detecter et localiser un défaut, par exemple une indentation, une corrosion, une perte deforce de rupture sur un câble placé dans un entrefer. Les signaux issus du capteur comportant l'entrefer sont interprétés pour donner l'image du câble, mais cette interprétation n'est possible que si le câble est immobile, notamment dans le sens latéral. Pour appliquer cette technologie à 1' interprétation d'un ballant, donc d'un câble en mouvement, il a fallu aller à l'encontre des idées reçues. Une autre originalité de l'invention est d'utiliser cette technologie pour réaliser une ou plusieurs fonctions s'ajoutant à la détection du ballant, à savoir par exemple - definition de la position de la charge dans l'axe des "Z", - realisation d'un cliché du câble, naturel ou provoqué, - détection de mou (ou d'absence de mou) de câble. Le procédé selon l'invention consiste à mettre en oeuvre un ensemble de capteurs permettant, en manuel, en semi-automatique ou en automatique de surveiller le comportement dynamique et statique d'un système de levage, de manutention, d'ancrage ou de commande. Le procedé selon l'invention prend en compte une ou plusieurs informations paramétrables ou non, et met à la disposition de l'opérateur ou des systèmes de commande, d'asservissement de contrôle et de régulation, les moyens de connaître, d'optimiser et d'harmoniser le comportement dynamique et statique de l'engin à surveiller. Le procedé selon l'invention met en oeuvre en particulier un capteur électromagnétique à champ magnétique stable circulaire pour l'analyse vibratoire du câble par exemple près d'un point fixe et/ou un capteur électromagnétique à champ magnetique stable lineaire pour l'analyse oscillatoire laterale du câble par exemple pres d'un point à mouvement transversal important ou les deux systèmes à la fois. De plus le procedé selon l'invention est capable d'integrer les informations issues de capteurs divers, tels que fins de course, détecteurs de proximite, capteurs ultrasonique, capteurs laser, jauges de contrainte, capteurs de force et de pesage, cellules photoélectriques, générateurs et codeurs, capteurs de distance, de vitesse et d'accélération. Plus particulièrement le procédé selon l'invention se caractérise en ce qu'il interprète des informations issues de au moins un capteur électromagnétique à champ magnétique stable dont l'entrefer est traverse par le câble en mouvement. I1 comporte en outre les niveaux fonctionnels suivants - un niveau d'adaptation des informations, - un niveau de prétraitement, - un niveau de traitement interactif, - un niveau de transformation, - un niveau de sortie avec affichage et utilisation des informations pour au minimum déterminer le ballant du câble. De préférence il permet encore de déterminer l'une au moins des caractéristiques du groupe (position du câble en x ou en y, signal de courant contraint, paramétrage de la course maxi en x et y, seuils logiques réglables, détection de surcourse, détection de mou de câble). On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description qui suit faite en référence aux figures annexees suivantes - Figure 1 : diagramme fonctionnel du procédé de mesure selon l'invention, - Figure 2 : croquis montrant l'application du procédé selon l'invention à un pont roulant, - Figure 3 : croquis des moyens d'analyse du mouvement du balancier, - Figure 4 : croquis cité à titre d'exemple non limitatif montrant l'affichage de l'information résultant des moyens de la figure 3 - Figure 5 : croquis d'un capteur électromagnétique circulaire à deux segments, à champ magnétique stable. - Figure 6 : croquis cité à titre d'exemple non limitatif montrant l'affichage de l'information résultant des moyens de la figure 5 - Figure 7 : croquis d'un capteur électromagnétique circulaire à trois segments, à champ magnétique stable. - Figures 8 et 9 : croquis cités à titre d'exemples non limitatifs, montrant les affichages de l'information résultant de moyens de la figure 7, - Figure 10 : croquis montrant un signal de sortie TOR, - Figure Il : croquis des positions du câble dans un capteur linéaire utilisé en figure 2, - Figure 12 : croquis montrant à titre d'exemple non limitatif l'affichage de l'information résultant d'un capteur linéaire de la figure 13, - Figure 13 : croquis montrant à titre d'exemples non limitatifs des affichages de signaux de qualite et/ou cliches de câbles, - Figure 14 : croquis de moyens de compensation et/ou d'interprétation en fonction de la position de la charge. Le procédé de mesure et d'analyse comporte les etapes ou niveaux fonctionnels suivants 1. Un niveau d'adaptation utilisant autant d'étages d'adaptation (1,2,3) que de types d'informations d'entrée (4,5,6) respectivement analogique, asynchrone, logique ou "tout ou rien" (TOR dans la suite du texte). 2. Un niveau de prétraitement des informations réalisé par un étage de pretraitement (7) dont les entrées sont reliées aux sorties des etages d'adaptation. 3. Un niveau de traitement interactif dans un étage de traitement (8) dont les entres sont reliées aux sorties de l'étage de prétraitement et qui est programme ou détermine pour l'interprétation d'ensemble des informations. 4. Un niveau de transformation des informations issues du niveau précédent au moyen d'un étage (9) électronique et/ou informatique pour la préparation et la mise en forme des informations de sortie. L'étage (9) est prévu en mode local ou en mode déporté. 5. Un niveau de sortie avec en parallèle sur la sortie de l'étage précédent (9) differents etages d'utilisations des informations comme par exemple - un afficheur (10) de type analogique, numerique, graphique ou autre, - une sortie donnant un signal de sortie (11) analogique, numérique, un seuil, une alarme ou autre, - un actionneur (12) par exemple un relais ou un moteur pour corriger la manoeuvre de la charge. En figure 2 on a montré un exemple non limitatif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention sur un pont roulant (15). I1 comporte principalement au moins un capteur électromagnétique à champ magnétique stable. Par exemple un capteur électromagnétique circulaire (14) est placé au voisinage du point d'accrochage du câble (16) et/ou un capteur électromagnétique linéaire (17) est placé sur le câble et avant l'enrouleur qui provoque le ballant, à un endroit ou le déplacement transversal du câble est important. Le capteur (14) est un capteur à entrefer circulaire traverse par le câble (16) pour l'analyse de son mouvement vibratoire. Ce capteur peut comporter deux segments (figure 5) pour une indication unidirectionnelle (figure 6) ou un nombre pair de segments I à VI supérieur à deux (figure 7) pour des indications pluridirectionnelles (figures 8,9). Pour un traitement en mode local par exemple, on peut prélever les signaux ou informations directement sur le capteur ou sur un boitier additionnel tel que le fourreau (21) par exemple. Les informations recueillies grâce au capteur circulaire (14) sont non limitativement - un signal analogique en fonction de la position du câble en x et/ou en y, - un signal 0...20 ou 4...20 mA courant contraint, - un paramétrage de la course maxi non limitativement selon les axes x et y de la figure 2, et par exemple selon les plages suivantes 0...20mA 0.. .100 % O...n/mm, - des seuils logiques réglables +/- n % de la plage, - une sortie TOR pour détection de surcourse, le croquis de la figure 10 montre un exemple d'affichage de sortie TOR pour détection de mou de câble et/ou de rupture de câble en association avec le balancier. Le capteur (17) est un capteur à entrefer linéaire à deux éléments placé avant l'enrouleur (22) pour determiner le mouvement oscillatoire du câble. La fente de l'entrefer, par exemple de 600 à 1000 mm de long sur 150 de large pour un diamètre de câble de 15 à 40 mm, correspond à l'amplitude du mouvement oscillatoire dudit câble. Le capteur (17) peut être à effet inductif, Hall, magnéto-résistif. D'autres moyens complétent l'ensemble - un ensemble d'analyse (13) du mouvement du balancier, placé par exemple entre le capteur (14) et le point d'accrochage. Cet ensemble comporte non limitativement un capteur rotatif (18) un capteur inductif (19) à sa sortie proportionnelle et TOR, un fin de course mécanique (20) et un capteur à ultrason à sortie proportionnelle. Après traitement des informations de l'ensemble 13, on obtient un affichage en (10) du mouvement du balancier, par exemple selon le croquis de la figure 4 avec une ampleur de 10 à 40 mm par exemple. - un générateur d'impulsions (23) ou codeur associé à une roue de mesure ou un galet, - un système de pesage par jauge (24) de contraintes ou autres (25), - un générateur d'impulsions (26) ou codeur associé au tambour enrouleur, - un bras de detection (27) de mou de câble, - un distancemètre infrarouge (28) ou laser pour la position, vitesse et accélération, - des moyens (29) de compensation et/ou interpretation en fonction de la position en (Z) de la charge. L'analyse complète d'un câble selon le procéde de l'invention permet 1) l'analyse de sa qualité avec - interprétation des défauts ponctuels, - interprétation de l'intégration des defauts, - signaux disponibles pour enregistrement ou traitement à distance, - signaux traités en local pour seuils de défauts, paramétrage par potentiomètres (genre MD 20). 2) le cliché d'une section de câble caractéristique - à l'aide d'un enregistrement caracteristique du câble, il est possible de localiser la position grâce à un registre à décalage. Des exemples de signaux affiches sur le moyen d'affichage (10) sont représentés en figures 4, 6, 8, 9, 10, 12, 13 et respectivement pour - l'analyse du balancier près du point fixe (figure 4), - la forme du mouvement oscillatoire près du point fixe selon une direction (figure 6) ou deux directions (figures 8 et 9), - un signal TOR en sortie de capteur circulaire (figure 11), - un signal issu d'un capteur linéaire (figure 12) selon deux positions extrêmes (16A,16B) du câble et montrant la présence d'un mou de câble, - des signaux déterminant la qualité et/ou le cliché du câble avec une voie d'intégration et pour les mêmes positions extrêmes (16A, 16B). Bien entendu le procédé n'est pas limite à l'application décrite pour un pont roulant. REVENDICATIONS 1. - Procédé pour l'analyse d'un câble, analyse comportant au moins le contrôle du ballant d'une charge sur un système à câble, par exemple un systeme d'ancrage, de levage, de commande, caractérisé en ce qu'il interprète des informations (4,5,6) issues de au moins un capteur magnétique à champ magnétique stable dont l'entrefer est traversé par le câble (16) en mouvement. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu une partie au moins des informations (4,5,6) est issue d'un capteur à entrefer linéaire pour déterminer le mouvement ocillatoire latéral du câble. 3. Procedé selon l'une des revendications précédentes caractérise en ce qu'une partie au moins des informations (4,5,6) est issue d'un capteur à entrefer circulaire pour l'analyse vibratoire du mouvement du câble. 4. Procedé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre les niveaux fonctionnels suivants - un niveau d'adaptation des informations, - un niveau de pretraitement, - un niveau de traitement interactif, - un niveau de transformation, - un niveau de sortie avec affichage et utilisation des informations pour au minimum determiner le ballant du câble. 5. Procéde selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il permet en outre de déterminer l'une au moins des caractéristiques du groupe (position du câble en x ou en y, signal de courant contraint, paramétrage de la course maxi en x et y, seuils logiques réglables, détection de surcourse, detection de mou de câble). 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procedé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de capteurs dont au moins un capteur électromagnétique (14) (17) dont l'entrefer est traversé par le câble en mouvement, et un ensemble de niveaux fonctionnels (1,2,3,7,8,9,10,11,12) des informations (4,5,6) issues desdits capteurs. 7. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que le capteur életromagnetique est un capteur (14) à entrefer circulaire et situé à proximité d'un point fixe du câble. 8. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le capteur électromagnétique est un capteur (17) à entrefer linéaire placé à proximité d'un point à mouvement transversal important.