Brevet FR2724014A1 — publié le 19960301

PROCEDE ET DISPOSITIF DE CONTROLE DU DEROULEMENT D'UNE BOBINE DESCRIPTION L'invention concerne un procédé permettant de contrôler le déroulement d'une bobine, ainsi qu'un dispositif mettant en oeuvre ce procédé. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent notamment d'accéder à des informations telles que la fréquence de dévidage des spires, le nombre de spires dévidées, la vitesse de déroulement de la bobine, la longueur de fil déroulée, le nombre de couches de fil dévidées de la bobine, etc... Ce procédé et ce dispositif s'appliquent à toutes les techniques dans lesquelles deux objets s'éloignant l'un de l'autre restent reliés, au moins temporairement, par un fil. Il trouve une application privilégiée dans le cas des engins filoguidés, dans lesquels des informations sont transmises, généralement dans les deux sens, entre l'engin et son poste de tir, afin notamment de permettre un pilotage à distance de cet engin. Dans l'ensemble de la demande, le mot "fil" désigne indifféremment tout organe apte à être enroulé sur une bobine, tel qu'un fil électrique, une fibre optique, un câble, un tuyau, etc... Les dispositifs connus qui permettent de contrôler le déroulement d'une bobine peuvent être classés en deux catégories. La première catégorie repose sur l'utilisation de capteurs optiques fonctionnant sans contact. La seconde catégorie repose sur la rupture mécanique de boucles de fils électriques placés dans l'épaisseur de la bobine. La première catégorie de dispositifs connus est illustrée notamment par le document FR-A-2 533 689. Il s'agit d'un système particulièrement complexe qui détecte des marques faites sur le câble qui se déroule d'un treuil. Un tel système n'est pratiquement pas utilisable dans le cas du déroulement très rapide d'un fil de grande longueur. La forme de réalisation de la figure 1 du document FR-A-2 675 250 propose également, dans l'application aux engins filoguidés, de déterminer la vitesse de vol de l'engin au moyen d'un système optique qui détecte la présence de repères sur le fil. Il s'agit d'une technique mal adaptée à la fabrication en grande série de bobines de fils fragiles et de grande longueur. En effet, la réalisation des repères sur le fil constitue une étape supplémentaire délicate, compte tenu de la fragilité de celui-ci. Dans le document FR-A-2 675 250, la forme de réalisation de la figure 2 illustre la deuxième catégorie de dispositifs connus pour procéder à la surveillance du dévidage d'une bobine. Cette deuxième catégorie de dispositifs est également illustrée par le document FR-A-1 308 884. Dans les deux cas, des boucles en un matériau électriquement conducteur sont noyées dans la bobine, à des niveaux prédéterminés. Le dévidage du fil conduit à la rupture successive de chacune des boucles. La détection de l'ouverture des différents circuits électriques dans lesquels ces boucles sont intégrées permet de connaître la longueur de fil dévidée et d'en déduire différentes informations telles que la vitesse de déplacement de l'engin sur lequel est embarqué la bobine. Les procédés de contrôle de dévidage de fil appartenant à cette deuxième catégorie présentent eux- aussi de nombreux inconvénients. En premier lieu, l'intégration d'un certain nombre de boucles électriquement conductrices dans la bobine est difficilement compatible avec une fabrication en grande série. Par ailleurs, la présence de ces boucles se traduit par une résistance au dévidage accrue, qui risque d'entraîner la rupture du fil lorsque celui-ci est très fragile. L'invention a principalement pour objet un procédé nouveau, permettant de contrôler le déroulement d'une bobine sans qu'il soit nécessaire d'effectuer aucun marquage préalable sur le fil, et sans interférence mécanique avec la bobine ou son capot de protection, de telle sorte que l'utilisation de ce procédé soit sans incidence sur la fabrication de la bobine et sur le dévidage du fil. Selon l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un procédé de contrôle du déroulement d'une bobine, caractérisé par le fait qu'il consiste à: - capter un signal sonore produit par le déroulement de la bobine; et - traiter ce signal sonore pour en déduire au moins une information liée à la fréquence de dévidage des spires de la bobine. Comme les procédés utilisant un signal optique, ce procédé utilisant un signal sonore permet d'effectuer une mesure sans contact avec le fil et la bobine. Il n'a donc aucune influence sur le déroulement de cette dernière. De plus, il ne nécessite pas un accès visuel à la bobine, de sorte qu'il autorise la présence d'un capot. En outre, aucun marquage préalable du fil n'est nécessaire. Par ailleurs, ce procédé ne nécessite pas non plus d'introduire des boucles en matériau électriquement conducteur à l'intérieur de la bobine. Il n'augmente donc pas les risques de cassure du fil lors de son déroulement, En outre, il n'a pas à être pris en compte lors de la fabrication des bobines. Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, on capte le signal sonore en un emplace- ment décalé latéralement par rapport à l'axe de la bobine et situé à proximité d'une extrémité de dévidage de cette dernière. De préférence, on capte et on traite le signal sonore en continu, pour en déduire une évolution, en fonction du temps, de l'information liée à la fréquence de dévidage. L'information liée à la fréquence de dévidage est choisie dans le groupe comprenant: la fréquence de dévidage des spires de la bobine, le nombre de spires dévidées, la vitesse de déroulement de la bobine, la longueur de fil déroulée de la bobine, le nombre de couches de fil dévidées de la bobine, et la vitesse de déplacement relatif entre deux objets liés par le fil. L'invention a aussi pour objet un dispositif de contrôle du déroulement d'une bobine, caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens pour capter un signal sonore produit par le déroulement de la bobine; et - des moyens de traitement pour traiter un signal périodique délivré par les moyens pour capter le signal sonore, afin d'en déduire au moins une information liée à la fréquence de dévidage des spires de la bobine. Avantageusement, les moyens pour capter le signal sonore comprennent un microphone, placé préférentielle- ment sur le côté de la bobine, à proximité d'une extré- mité de dévidage de cette dernière. Le microphone peut aussi se situer à proximité de la bobine ou à l'inté- rieur du noyau bobiné.Ces moyens comprennent de plus un sonomètre transformant un signal de pression engendré par le microphone en un signal électrique constituant ledit signal périodique. Dans une première forme de réalisation de l'inven- tion, les moyens de traitement comprennent un conver- tisseur fréquence-tension connecté à la sortie des moyens pour capter le signal sonore et délivrant un signal représentatif de la fréquence de déroulement des spires de la bobine. Dans ce cas, les moyens de traitement peuvent comprendre de plus un circuit multiplicateur connecté à la sortie du convertisseur fréquence-tension, multi- pliant le signal représentatif de la fréquence de déroulement des spires par un coefficient correspondant à la longueur d'une spire, et délivrant un signal re- présentatif de la vitesse de déroulement de la bobine. Les moyens de traitement peuvent aussi comprendre un circuit intégrateur connecté à la sortie du circuit multiplicateur et délivrant un signal représentatif de la longueur de fil déroulée de la bobine. Dans une deuxième forme de réalisation de l'inven- tion, les moyens de traitement comprennent un compteur d'impulsions connecté à la sortie des moyens pour cap- ter le signal sonore et délivrant un signal représenta- tif du nombre de spires déroulées de la bobine. Dans ce cas, les moyens de traitement peuvent comprendre de plus un circuit multiplicateur connecté à la sortie du compteur d'impulsions, multipliant le signal représentatif du nombre de spires déroulées par un coefficient correspondant à la longueur d'une spire, et délivrant un signal représentatif de la longueur de fil déroulée de la bobine. On décrira à présent, à titre d'exemples non limi- tatifs, deux formes de réalisation préférentielles de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma synoptique illustrant une première forme de réalisation dun dispositif de contrôle du déroulement d'une bobine, conforme à l'in- vention; - la figure 2 est une courbe représentant les variations, en fonction du temps t (en millisecondes), du signal de pression P (en g bars) issu du microphone dans le dispositif de contrôle de la figure 1; la figure 3 est une courbe représentant les variations, en fonction du temps t (en millisecondes), du signal de fréquence f (en Hertz) délivré par le convertisseur fréquence/tension du dispositif de contrôle illustré sur la figure 1; et - la figure 4 est un schéma synoptique comparable à la figure 1 illustrant une deuxième forme de réalisa- tion d'un dispositif de contrôle selon l'invention. Sur la figure 1, la référence 10 désigne de façon générale une bobine telle qu'une bobine embarquée sur un engin filoguidé. Cette bobine comporte un mandrin 12 sur lequel est enroulé un fil 14 représenté en cours de déroulement. La bobine 10 comprend en outre un capot de protection 16 qui entoure le fil bobiné et n'autorise le dévidage du fil 14 que par une extrémité de la bobine, tournée vers la gauche sur la figure 1. Dans l'application à un engin filoguidé, une grande longueur de fil 14 (plusieurs dizaines de kilo- mètres) est enroulée sur le mandrin 12 et le dévidage s'effectue à grande vitesse. Lors de ce dévidage à grande vitesse, le fil pro- duit un bruit qui présente un caractère périodique. La durée de la période de ce bruit est égale au temps mis par le fil pour dévider une spire de la bobine 10. L'invention repose sur cette observation et consiste à capter le signal sonore correspondant à ce bruit, puis à le traiter pour en déduire une ou plusieurs informations liées à la fréquence de dévidage des spires de la bobine 10 telles que la vitesse de déroulement de la bobine, la longueur de fil déroulée, etc... Afin de capter le signal sonore correspondant au bruit émis par le fil 14 lors de son dévidage, on place à proximité de la bobine 10 un microphone 18. Plus précisément, le microphone 18 est placé sur le côté de la bobine 10, à l'extérieur du capot 16, en un emplace- ment décalé latéralement par rapport à l'axe de la bobine. De plus, le microphone 18 est placé à proximité de l'extrémité de la bobine 10 vers laquelle le fil 14 se dévide, c'est-à-dire à proximité de l'extrémité gauche de la bobine sur la figure 1. Le microphone 18 transforme le signal sonore pro- duit par le dévidage du fil 14 en un signal de pression P (en g bars) dont l'évolution en fonction du temps t (en millisecondes) est illustrée à titre d'exemple sur la figure 2. Dans l'exemple de mesure illustré par cette figure, le signal de pression délivré par le microphone 18 oscille entre des valeurs de pression positive et négative selon une période T sensiblement égale à 4 ms. Cela signifie qu'une spire du fil 14 est dévidée de la bobine 10 en 4 ms. On comprend que l'ex- ploitation de cette mesure permet d'en déduire des informations telles que la fréquence de dévidage des spires, la vitesse de déroulement de la bobine, la longueur de fil déroulée, etc... Le signal de pression délivré par le microphone 18 est transmis à un sonomètre 20 qui le transforme en un signal électrique dont l'amplitude varie selon les variations d'amplitude du signal de pression admis dans ce sonomètre. La sortie du sonomètre 20 est connectée à un convertisseur fréquence/tension 22 qui délivre en sor- tie un signal dont l'amplitude est représentative de la fréquence de déroulement des spires de la bobine 10. La figure 3 représente à titre d'exemple les variations du signal f (en Hz) délivré par le conver- tisseur fréquence/tension 22, en fonction du temps t (en ms). Dans cet exemple, la fréquence de déroulement des spires reste généralement comprise entre 240 Hz et 260 Hz. Comme on l'a représenté sur la figure 1, lorsqu'on désire connaître la vitesse de déroulement du fil 14, on raccorde la sortie du convertisseur fré- quence/tension 22 à un circuit multiplicateur 24. Ce circuit 24 multiplie le signal f délivré par le conver- tisseur 22 par un coefficient correspondant à la lon- gueur d'une spire de la bobine 10. Etant donné que cette longueur varie selon la couche de fil en cours de déroulement, un coefficient différent est de préférence appliqué pour chacune des couches de la bobine. L'en- semble des coefficients d'une bobine 10 déterminée est mis en mémoire avant le lancement de l'engin ainsi que le nombre de spires correspondant à chacune des cou- ches, afin que le coefficient soit automatiquement adapté au fur et à mesure du déroulement du fil 14. Dans la configuration illustrée sur la figure 1, le signal représentatif de la vitesse de déroulement de la bobine 10, délivré par le circuit multiplicateur 24, peut aussi être utilisé pour calculer la longueur de fil 14 déroulée de la bobine 10. A ce effet, le signal issu du circuit multiplicateur 24 est injecté dans un circuit intégrateur 26 dont la sortie est représenta- tive de cette longueur de fil déroulée de la bobine. Il est à noter que le microphone 18 capte en continu le signal sonore produit par le déroulement du fil 14. De façon comparable, les moyens de traitement constitués par le convertisseur fréquence/tension 22, le circuit multiplicateur 24 et le circuit intégrateur 26 traitent en continu le signal sonore capté par le microphone 18, de façon à en déduire une évolution de la fréquence de dévidage de la bobine 10 en fonction du temps ainsi que les évolutions correspondantes de la vitesse de déroulement de la bobine et de la longueur de fil déroulée en fonction du temps. La figure 4 représente un ensemble de mesures comparable à celui qui vient d'être décrit en se réfé- rant à la figure 1, mais dans lequel le traitement du signal délivré par le sonomètre 20 s'effectue de ma- nière différente. Dans cette forme de réalisation, le microphone 18 est placé de la même manière que précédemment par rap- port à la bobine 10. En outre, le signal de pression délivré par le microphone 18 est transformé en un si- gnal électrique par un sonomètre 20. Cependant, au lieu d'être introduit dans un convertisseur fréquence/tension comme dans la première forme de réalisation décrite, le signal électrique délivré par le sonomètre 20 est transmis à un compteur d'impulsions 28. Ce compteur d'impulsions 28 délivre un signal de sortie dont l'amplitude est représentative de l'évolution du nombre de spires dévidées de la bobine 10, en fonction du temps. Ce signal issu du compteur d'impulsions 28 est injecté dans un circuit multiplicateur 30 qui peut être identique au circuit multiplicateur 24 utilisé dans la première forme de réalisation décrite en référence à la figure 1. Ce circuit multiplicateur 30 permet, comme le précédent, de multiplier le signal d'entrée par un coefficient correspondant à la longueur d'une spire du fil 14 en cours de déroulement. La sortie de ce circuit multiplicateur 30 est alors représentative de la lon- gueur de fil déroulée de la bobine 10 puisque le signal injecté dans le circuit multiplicateur est lui-même représentatif du nombre de spires dévidées. Bien entendu, d'autres modes de traitement des signaux délivrés par le sonomètre 20 peuvent être envi- sagés, selon les informations désirées par l'utilisa- teur, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle du déroulement d'une bobine (10), caractérisé par le fait qu'il consiste à: - capter un signal sonore produit par le déroule- ment de la bobine (10); et - traiter ce signal sonore pour en déduire au moins une information liée à la fréquence de dévidage des spires de la bobine. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on capte le signal sonore en un emplace- ment décalé latéralement par rapport à l'axe de la bobine (10). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on capte le signal sonore à proximité d'une extrémité de dévidage de la bobine (10). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on capte et qu'on traite le signal sonore en continu, pour en dé- duire une évolution, en fonction du temps, de l'infor- mation liée à la fréquence de dévidage. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait que l'infor- mation liée à-la fréquence de dévidage est choisie dans le groupe comprenant: la fréquence de dévidage des spires de la bobine (10), le nombre de spires dévidées, la vitesse de déroulement de la bobine (10), la lon- gueur de fil (14) déroulée de la bobine (10), le nombre de couches de fil (14) dévidées de la bobine (10), et la vitesse de déplacement relatif entre deux objets liés par le fil (14). 6. Dispositif de contrôle du déroulement d'une bobine (10), caractérisé par le fait qu'il comprend: - des moyens (18, 20) pour capter un signal sonore produit par le déroulement de la bobine (10); et - des moyens de traitement (22, 24, 26; 28, 30) pour traiter un signal périodique délivré par les moyens pour capter le signal sonore, afin d'en déduire au moins une information liée à la fréquence de dévi- dage des spires de la bobine (10). 7. Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé par le fait que les moyens pour capter le signal sonore comprennent un microphone (18). 8. Dispositif selon la revendication 7, caracté- risé par le fait que les moyens pour capter le signal sonore comprennent de plus un sonomètre (20) transfor- mant un signal de pression engendré par le microphone (18) en un signal électrique constituant ledit signal périodique. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 6 à 8, caractérisé par le fait que les moyens de traitement comprennent un convertisseur fréquence- tension (22) connecté à la sortie des moyens (18, 20) pour capter le signal sonore et délivrant un signal représentatif de la fréquence de déroulement des spires de la bobine (10). 10. Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé par le fait que les moyens de traitement compren- nent de plus un circuit multiplicateur (24) connecté à la sortie du convertisseur fréquence-tension, multi- pliant le signal représentatif de la fréquence de déroulement des spires par un coefficient correspondant à la longueur d'une spire, et délivrant un signal représentatif de la vitesse de déroulement de la bobine (10). 11. Dispositif selon la revendication 10, caracté- risé par le fait que les moyens de traitement compren- nent de plus un circuit intégrateur (26) connecté à la sortie du circuit multiplicateur (24) et délivrant un signal représentatif de la longueur de fil (14) dérou- lée de la bobine (10). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 6 à 8, caractérisé par le fait que les moyens de traitement comprennent un compteur d'impulsions (28) connecté à la sortie des moyens (18, 20) pour capter le signal sonore, et délivrant un signal représentatif du nombre de spires déroulées de la bobine (10). 13. Dispositif selon la revendication 12, caracté- risé par le fait que les moyens de traitement compren- nent de plus un circuit multiplicateur (30) connecté à la sortie du compteur d'impulsions (28), multipliant le signal représentatif du nombre de spires déroulées par un coefficient correspondant à la longueur d'une spire, et délivrant un signal représentatif de la longueur de fil (14) déroulée de la bobine (10).