Brevet FR2713342A1 — publié le 19950609

Cette invention se rapporte à un procédé et un dispositif de mesure acoustique et, si cela est souhaité, d'enregistrement de la vitesse à laquelle une structure filamentaire, en particulier une fibre optique mais également un fil ou un câble ou équivalent, se déroule d'un paquet. Dans certains buts industriels et militaires, des filaments sont enroulés sur des paquets qui sont conçus pour se dérouler rapidement dans la direction axiale sans être entraînés en rotation. Deux domaines courants qui utilisent ces paquets sont l'industrie textile (o ils sont utilisés pour délivrer le fil lors de la fabrication de tissu), et les engins filoguidés tels que les missiles o ils sont utilisés pour déployer le fil de guidage (ou la fibre optique) qui transporte des donnés entre le missile et un poste de conduite. Dans certains buts, il est souhaitable de mesurer la vitesse à laquelle une structure filamentaire se déroule d'un paquet, par exemple une bobine cylindrique ou conique, enroulé avec le fil. Par " structure filamentaire ", on entend dans cette description toute structure continue qui est suffisamment flexible et a une section suffisamment petite pour être enroulée sur une bobine. Des exemples de ces structures sont les fils monofilament et multifilaments, les fibres optiques, les câbles et équivalents. A la place et comme équivalent de l'expression " structure filamentaire ", le mot " fibre " peut être utilisé ci- après afin de désigner n'importe laquelle des structures filamentaires et toutes celles-ci. Il est fortement souhaitable de pouvoir déterminer et enregistrer la vitesse de déroulement des structures filamentaires, de préférence d'une manière continue ou sensiblement continue. Un procédé de mesure d'une vitesse de déroulement de bobine a déjà été divulgué et comprend le fait de prévoir, au voisinage du passage de déroulement de fibre, un fil métallique qui fonctionne comme antenne. Le mouvement des fibres, qui sont chargées de manière électrostatique, induit une tension dans le fil, cette tension étant une fonction de la vitesse de déroulement de bobine. Toutefois, ce procédé n'est pas toujours efficace et est influencé par le coefficient diélectrique. C'est un but de cette invention que de procurer un procédé et un dispositif de mesure de la vitesse de déroulement d'une structure filamentaire d'un paquet. C'est un autre but de cette invention que de procurer un procédé et un dispositif qui sont précis, peu coûteux et économisent de l'espace. C'est un autre but de cette invention que de procurer un procédé et un dispositif qui permettent la mesure et l'enregistrement de la vitesse de déroulement d'une manière continue ou pratiquement continue. C'est encore un autre but de cette invention que de procurer un procédé et un dispositif qui permettent la mesure et l'enregistrement sans interférer avec le paquet de fibre ou avec la dynamique du déroulement. C'est encore un autre but de l'invention que de procurer un procédé et un dispositif qui permettent de prendre des photographies du processus de déroulement grâce à des procédés stroboscopiques. C'est encore un autre but de l'invention que de procurer un procédé et un dispositif qui peuvent être utilisés sous l'eau. Des buts et avantages additionnels apparaîtront au cours de la description. Le procédé de mesure de vitesse de déroulement de bobine, selon l'invention, est caractérisé en ce que les variations de pression provoquées par le déplacement de la fibre qui se déroule dans le fluide dans lequel a lieu le déroulement sont contrôlées et leur fréquence est déterminée, ladite fréquence représentant la vitesse de déroulement de la fibre en termes de tours déroulés par unité de temps, ce qui sera appelé par la suite " vitesse de déroulement de bobine ". Le fluide dans lequel se produit le déroulement est l'air ou bien il peut s'agir d'eau, ou d'autres liquides ou gaz. Selon un aspect de l'invention, le contrôle des variations de pression implique la transformation de la pression en un autre signal, ayant une nature physique différente, par exemple un signal électrique, tel qu'une tension, appelé par la suite " le signal de déroulement ". Cette transformation est effectuée au moyen d'un transducteur, par exemple un microphone. Par le terme " microphone ", on entend tout appareil qui est capable de transformer des pressions en signaux électriques. Lorsque le déroulement se produit dans l'air, le mouvement de la fibre génère un son audible dont la fréquence correspond à la vitesse de déroulement de bobine. Dans une forme préférée de l'invention, la fréquence desdites variations de pression est isolée en filtrant le bruit de fond. L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens destinés à enregistrer des variations de pression, de préférence un microphone ou un hydrophone, qui se trouvent au voisinage du passage de déroulement de fibre, de façon à répondre aux variations de pression provoquées par le déplacement de la fibre. De préférence, lesdits moyens destinés à enregistrer des variations de pression sont constitués également par un transducteur et sa sortie est de préférence un signal électrique tel qu'une tension. En outre, de préférence, l'appareil comporte des moyens, par exemple des moyens de calcul, destinés à remplir les tâches suivantes (ou une partie d'entre elles): a. mesurer la période du signal b. compter les périodes écoulées c. calculer la vitesse de déroulement (à partir de a.) d. calculer la vitesse linéaire de déroulement (à partir de c. et b., et d'une table contenant la longueur de chaque tour du paquet) e. calculer la longueur totale de fibre déroulée du paquet en intégrant d. Dans une forme de réalisation de l'invention, le signal peut être utilisé afin de déclencher une source de lumière stroboscopique afin de prendre des photographies du paquet qui se déroule, la position angulaire de la fibre qui se déroule par rapport à un appareil photographique étant prédéterminée, ce qui permet de saisir l'image de la fibre qui se déroule pendant un déroulement rapide. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le signal peut être utilisé afin de signaler que le déroulement s'est arrêté pour une certaine raison (rupture de fibre, paquet vide, etc.). Sur les dessins: La figure 1 est une illustration schématique, en vue de côté, d'un procédé et d'un appareil selon une forme de réalisation de l'invention; La figure 2 est une vue de dessus schématique de la figure 1; La figure 3 est un diagramme du signal de déroulement dans une forme de réalisation de l'invention; La figure 4 illustre schématiquement l'application de l'invention au calcul de la vitesse approximative d'un missile; et La figure 5 illustre schématiquement l'observation stroboscopique du processus de déroulement. Une forme de réalisation de l'appareil de l'invention est illustrée schématiquement sur la figure 1. Le paquet est dans ce cas une bobine de fibre 10 de laquelle doit être déroulée la fibre. La bobine 10 est montée sur un support d'essai fixe indiqué schématiquement par la référence 11. La fibre 12, tirée par un dispositif de traction, qui n'est pas illustré et qui peut être par exemple une poulie réceptrice, forme un passage en hélice pendant son déroulement de la surface de la bobine 10 et qui tourne autour de l'axe de bobine, définissant un volume parfois appelé " le ballon de déroulement ". A proximité du bord de la bobine 10, ledit essai et erreur afin d'obtenir les meilleurs résultats. Par exemple, lorsqu'une fibre optique ayant un diamètre global de 250 micromètres est déroulée dans l'air depuis un paquet ayant un diamètre global de 80 mm à une vitesse de 200 m/s, le diamètre du cercle 13 est approximativement égal au diamètre du paquet et la tête du microphone peut être placée à d = 20 à 50 mm, dl = 55 à 70 mm et a = -10 à +10 . Pour cet agencement, l'amplitude des changements de pression mesurés dans le microphone est dans la plage de 200 Pa (0,002 atmosphère). Le microphone 15 produit une tension électrique en réponse à une variation de pression d'air, c'est-à-dire en réponse au son produit par la fibre qui se déroule. La tension de sortie, comme la pression, est cyclique et a une fréquence de base qui représente la vitesse de déroulement de bobine, sur laquelle sont toutefois superposés des harmoniques ainsi qu'un bruit de fond quelconque. La fréquence du bruit est généralement sensiblement plus basse que celle du signal de déroulement. Afin d'obtenir les résultats les plus clairs et les meilleurs, un filtre passe-haut est relié au microphone 15, comme cela est indiqué schématiquement en 17 sur la figure 1, le filtre passe-haut filtrant le bruit. La fréquence principale résultante est enregistrée dans un appareil indiqué schématiquement en 18 sur la figure 1. Le schéma qui est obtenu est du type illustré sur la figure 3. Sur ladite figure, l'abscisse est le temps mesuré en milliseconde et l'ordonnée la tension générée par le microphone après amplification en volt. Les variations des tensions sont dans le même sens que celles de la pression, c'est-à-dire que la tension augmente lorsque la pression augmente, et vice versa. On peut voir que le diagramme est cyclique. Si l'on considère un seul cycle, on peut admettre qu'il commence et se termine à zéro, ce qui correspond à la pression atmosphérique, c'est-àdire à la position angulaire de la fibre par rapport à l'axe de paquet qui est opposée à celle du microphone (comme cela est représenté en pointillés en 12' sur la figure 1). Lorsque la fibre s'approche de la position angulaire o est installé le microphone 15, la tension augmente, c'est-à-dire que la pression augmente, progressivement jusqu'à ce qu'elle atteigne un maximum, c'est- à-dire une pression maximum, lorsque la fibre atteint la position en face du microphone. Lorsque la fibre passe par-delà le microphone, son mouvement cesse de générer une pression et commence à générer une dépression, et la tension diminue par conséquent soudainement, c'est- à-dire que la pression chute soudainement, jusqu'à ce qu'elle atteigne un maximum, à la suite de quoi elle commence à augmenter progressivement lorsque la fibre se déplace à l'écart du microphone, jusqu'à ce qu'elle atteigne à nouveau le point opposé au microphone et que la pression est à nouveau atmosphérique. Chaque cycle du diagramme représente le déroulement d'un tour de fibre, et en mesurant par conséquent le nombre de cycles par unité de temps, par exemple par seconde, la vitesse de déroulement de bobine est obtenue. Dans le cas du diagramme, on peut voir qu'il y a six cycles en environ 9,5 millisecondes, ce qui correspond à une fréquence d'environ 630 Hz, c'est-à-dire une vitesse de déroulement de bobine d'environ 630 tours par seconde. Il est évident qu'il n'est pas nécessaire d'enregistrer graphiquement les courbes comme cela est représenté sur la figure 3, et que la vitesse de déroulement de bobine peut être mesurée directement et mise en évidence par des moyens appropriés, par exemple des moyens de calcul, ce qui n'est pas un problème pour l'homme de métier. Dans ce but, il s'avère pratique pour des résultats plus précis de mesurer le nombre de cycles en enregistrant le passage de la tension par une valeur qui -se trouve entre sa moyenne et sa valeur maximum dans la direction de diminution, par exemple dans le diagramme de la figure 3 une valeur de 0, 5 V, et en comptant le nombre de passages par unité de temps. Comme cela a été dit, les moyens de mesure de la fréquence du signal de déroulement peuvent être utilisés dans d'autres buts, par exemple signaler une rupture de fibre, contrôler la régularité du processus de déroulement, calculer la longueur totale de fibre déployée, etc. La figure 4 montre une forme de réalisation de l'invention dans laquelle le signal est utilisé pour calculer la vitesse approximative d'un missile 1, commandé au moyen d'une fibre optique ou d'un fil métallique 2, déployé depuis un paquet 3, monté sur ledit missile et dont l'extrémité opposée est reliée à un poste de conduite 4. Un microphone miniature 5, qui se trouve à l'intérieur du " ballon " 6, transmet les variations de pression d'air, par l'intermédiaire d'un amplificateur, à un calculateur qui calcule plusieurs paramètres à partir dudit signal, tels que la vitesse du missile, la distance parcourue, etc. Lesdits paramètres peuvent être utilisés dans différents buts, par exemple armer une tête de missile après une distance de sécurité prédéterminée, la navigation, la commande de vitesse, etc. Le signal de microphone, ainsi que les paramètres calculés, peuvent être utilisés à l'intérieur de l'avion, ou être transmis au poste de conduite par l'intermédiaire du fil/fibre optique. Bien que la forme de réalisation qui vient d'être décrite concerne un missile, elle peut également être appliquée à d'autres engins télécommandés tels qu'un avion, une torpille, un sous-marin ou un bateau. L'invention permet également l'observation stroboscopique du processus de déroulement. Sur la figure 5, une caméra 21, montrant ou photographiant la fibre 2 qui se déroule, vise le paquet 3, dans une chambre noire d'essai. Un signal 24 indiquant que l'obturateur de la caméra est ouvert, est combiné au signal de microphone 25 dans un circuit électronique 26, de sorte qu'un signal de déclenchement 27 est envoyé vers une source de lumière stroboscopique 28 uniquement lorsque l'obturateur est ouvert et que la fibre qui se déroule est exposée à la caméra. Un nouveau signal de déclenchement est généré uniquement lorsque l'obturateur est à nouveau ouvert. De cette manière, chaque vue saisit la fibre qui se déroule. Ceci permet l'analyse des vues pour la mesure du rayon de courbure de la fibre en un point de séparation (14 sur la figure 1) qui est un paramètre important du processus de déroulement, qui affecte la transmission de données dans la fibre et sa probabilité de rupture. Bien que des formes de réalisation de l'invention aient été décrites à titre d'illustration, il est évident que l'invention peut être mise en oeuvre avec de nombreuses modifications, variations et adaptations sans sortir de son esprit et de sa portée. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle du déroulement de structures filamentaires de paquets, caractérisé en ce que les variations de pression provoquées par le déplacement de la structure filamentaire qui se déroule dans le fluide dans lequel a lieu le déroulement sont contrôlées. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide dans lequel se produit le déroulement est de l'air ou de l'eau. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un dispositif de détection de pression (15, 5) se trouve à l'extérieur ou à l'intérieur du " ballon de déroulement, (6). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les variations de pression sont transformées en signaux de déroulement ayant une nature physique différente. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le signal de déroulement est une tension électrique. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend la détermination de la fréquence du signal de déroulement en comptant ses passages par une valeur qui se trouve entre sa moyenne et sa valeur maximum, dans une direction prédéterminée, par unité de temps. 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le signal de déroulement est utilisé afin de mesurer la vitesse de déroulement, afin de mesurer la régularité du déroulement, ou afin de déclencher une source de lumière stroboscopique (28). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite source de lumière (28) est déclenchée par une combinaison (27) du signal de déroulement (25) et d'un signal (24) provenant d'une caméra (21). 9. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend le filtrage du bruit de fond du signal de déroulement. 10. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le signal de déroulement est utilisé afin de signaler une interruption du processus de déroulement ou une défaillance du déroulement. 11. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le signal de déroulement est utilisé afin de mesurer la vitesse linéaire de déroulement ou bien de mesurer la longueur de la structure filamentaire déroulée du paquet. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits paramètres sont utilisés afin d'estimer la vitesse et/ou la distance parcourue par un engin transportant le paquet qui se déroule. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit engin est un engin télécommandé tel qu'un missile, un avion, une torpille, un sous-marin ou un bateau. 14. Appareil destiné à contrôler le déroulement de structures filamentaires de paquets, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (15, 17, 18) destines à enregistrer des variations de pression, qui se trouvent au voisinage du passage de déroulement de la structure filamentaire, de façon à répondre aux variations de pression provoquées par le déplacement de la structure filamentaire. 15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calcul destinés à remplir au moins une partie des tâches suivantes: a. mesurer la période du signal b. compter les périodes écoulées c. calculer la vitesse de déroulement (à partir de a.) d. calculer la vitesse linéaire de déroulement (à partir de c. et b., et d'une table contenant la longueur de chaque tour du paquet) e. calculer la longueur totale de fibre déroulée du paquet en intégrant d. 16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens destinés à enregistrer des variations de pression sont constitués par un transducteur dont la sortie du transducteur est un signal électrique. 17. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que le transducteur est un microphone (15, 5). 18. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de filtrage passe-haut. 19. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens destinés à signaler directement la vitesse de déroulement. 20. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens destinés à enregistrer le signal de déroulement. 21. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens stroboscopiques (21, 28) destinés à contrôler visuellement et/ou photographier la structure filamentaire qui se déroule.