Brevet FR2761774A1 — publié le 19981009

SYSTEME DE CONTROLE DE TENSION SANS CONTACT PAR OBSERVATION DE LA VIBRATION. Domaine de l'invention La présente invention concerne de façon générale "un système de contrôle de tension sans contact" destiné à déterminer la tension d'un ou plusieurs éléments par observation de la ou de leurs vibrations. Dans la suite du texte on appellera "élément filaire" un quelconque objet en forme de fil ruban dont la section en coupe transversale peut être un quelconque élément filaire pouvant par exemple être un fil rond ou une bande mince. L'invention peut s'appliquer par exemple à une" tour de fibrage" destiné à fabriquer de la fibre optique, elle peut aussi s'appliquer à des machines de tréfilerie, enfin cette invention s'applique à toute opération consistant à utiliser des éléments métalliques ou composés d'autres matériaux pour laquelle il est nécessaire de connaître ou de surveiller la tension du ou des éléments afin de réaliser correctement l'opération. Objet et résumé de l'invention L'invention concerne donc précisément un système de contrôle de tension sans contact par observation de la vibration du ou des éléments filaires, afin de connaître son évolution et déterminer la tension résultante. Ledit équipement comprenant au moins un appareil de mesure optique produisant des données de mesure optique et un appareil de traitement de données recevant au moins les dites données de mesure optique et produisant des signaux de commande pour commander au moins un appareil fonctionnel faisant partie du dit système de contrôle. Brève descripüon des dessins. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront mieux compris lors de la description détaillée d'un exemple de réalisation qui suit, illustrée par les figures annexées parmi lesquelles: La figure 1 dite version décentralisée comprenant: - Un boîtier principal dit de version décentralisé 1 - Une carte de traitement de signaux 4 à l'intérieur du boîtier principal 1 - au moins un appareil de mesure optique 3 associé à son boîtier mécanique ou autres 8 qui est déporté par rapport au boîtier principal 1 via le second boîtier 9 avec au moins un appareil fonctionnel 2 permettant d'afficher une valeur mesurée après traitement par la carte de traitement de signaux 4 (dans ce cas un afficheur alphanumérique 2) La figure 2 est une vue schématique d'un système de contrôle de tension sans contact dite "version centralisée" ayant les mêmes caractéristiques que le système de contrôle de tension sans contact en version décentralisée Fig.1. La différence venant d'un boîtier déporté 9 Fig.l afin d'afficher les valeurs, qui n'existent pas car le boîtier principal centralisé 1 intègre les fonctions du boîtier déporté 9 Fig.I (par exemple l'affichage des valeurs sur afficheur alphanumérique 2) Les autres fonctions sont identiques par rapport à la figurel La figure 3 est une vue en plan schématique d'une carte électronique de traitement de signaux 1 qui constitue l'un des éléments principal du système de contrôle sans contact selon l'invention. La figure 4 est une vue en coupe agrandie d'un appareil de mesure optique 3 qui constitue l'un des éléments principal du système de contrôle sans contact selon l'invention. La figure 5 est une vue schématique d'un appareil de mesure optique 3 associé à son boîtier mécanique ou autres 8 qui constitue l'un des éléments principal du système de contrôle de tension sans contact suivant l'invention. Description détaillée de l'invention Sur la figure 2 on distingue un boîtier 4 voies version centralisée 1 qui recueille les informations des 4 appareils de mesure optique 3 et affiche sur sa face avant via 4 les afficheurs 2 (après traitement par la carte électronique de traitement de signaux 4 à l'intérieur du boîtier version centralisée I des informations recueillies par les appareils de mesure optique 3) les valeurs de vibration sur chaque élément filaire 5 recueillies par chaque appareil de mesure optique 3. Ce boîtier version centralisée 1 est aussi muni en face avant d'un bouton marchelarrêt 6 et d'un voyant lumineux 7 indiquant que le système de contrôle de tension sans contact est opérationnel. Ce boîtier version centralisé 1 permet de surveiller la vibration en même temps et sur une même machine d'au moins 4 éléments filaires 5. Ce boîtier version centralisé 1 n'est pas limité à la surveillance de 4 éléments filaires 5 en "parallèles", il peut surveiller plusieurs éléments filaires (8,12,16,...) sans limitation sur le nombre. Sur la figure 1 on distingue un boîtier 4 voies version décentralisée 1 qui recueille les valeurs de vibration sur les éléments filaires 5 et affiche sur des boîtiers déportés 9 via leurs afficheurs 2 (après traitement par la carte électronique de traitement des signaux 4) les valeurs de vibration des éléments filaires 5 recueillies par chaque appareil de mesure optique 3. Le fonctionnement est équivalent à la version centralisée Fig.2. En outre il est aussi muni en face avant d'un d'un bouton marchelarrêt 6 et d'un voyant lumineux 7 indiquant que le système de contrôle de tension sans contact est opérationnel. La figure 3 est une vue en plan schématique d'une carte électronique de traitement de signaux 1 qui recueille les informations issues des appareils de mesure optique 3 Fig.4 via ses entrées 2. Cette carte électronique de traitement de signaux à pour fonction de filtrer les signaux recueillies, de les moyenniser si nécessaire, d'interpréter les évolutions des signaux recueillies (amplitude, fréquence,....) de linéariser éventuellement les signaux recueillis par l'intermédiaire des appareils de mesure optique 3 Fig.l avant de permettre l'affichage des valeurs ainsi "traitées" sur des systèmes d'affichages (écran de micro ordinateur, afficheur alpha numérique 2 Figl ou Fig2) Après traitement des signaux recueillies par les appareils de mesure optique 3 Fig.l ou Fig.2, cette même carte électronique de traitement de signaux permet l'acquisition des mesures par différent appareil actif (afficheur alphanumérique, Micro ordinateur ou autres) et par l'intermédiaire d'une liaison série 4 (par exemple une RS 232 ) ou par une sortie analogique 5 (0-1 0V par exemple) ou autres 6, afin que ces valeurs ainsi connues puissent servir à gérer éventuellement le fonctionnement de telle ou telle machine (tour de fibrage, machine de tréfilerie ou autres) pour laquelle ces valeurs de tension sont fondamentales concernant la qualité du processus de fabrication. La figure 4 est une vue schématique d'un appareil de mesure optique 3 associé à son boîtier mécanique ou autres 8 Fig.1 ou Fig.2. Le boîtier métallique est traversé par l'élément filaire 5 à mesurer. La vibration de l'élément filaire 5 est mesurée par un appareil de mesure optique 3 Cet appareil de mesure optique permet de mesurer la vibration de l'élément filaire 5 sur 2 axes. L'axe des Y et l'axe des Z. Cet appareil de mesure optique 3 recueille donc les déplacements de l'élément filaire sur ces 2 axes (Y et Z) en continu via son récepteur de lumière 5. Cet appareil de mesure optique 3 transmet ainsi les informations recueillies via son câble 6 à la carte électronique de traitement de signaux 1 Fig.3. La figure 5 est une vue schématique d'un appareil de mesure optique 3 associé à son boîtier mécanique 8 ou autres qui constitue l'un des éléments principal du système de contrôle de tension sans contact suivant l'invention. L'appareil de mesure optique 3 comprend un boîtier 3 Fig.4 enfermant un moyen de projection de faisceau lumineux par infra rouge ou autre et un capteur de lumière récepteur 5 Fig.4. L'émetteur infra rouge 1 et I Fig.4 ou autre et l'émetteur infra rouge 2 et 2 Fig.4 ou autre projette deux faisceaux lumineux ayant une origine de départ angulaire précise I et 2 Fig.4 créant à une certaine distance une intersection 4 Fig.4. Le capteur récepteur de lumière infra rouge 5 Fig.4 ou autre est un capteur qui mesure la lumière réfléchie par l'élément filaire 5. Les mesures recueillies par l'appareil de mesure optique 3 sont transportées par un câble 6 vers la carte électronique de traitement de signaux 4 Fig.l ou Fig.2 Fonctionnement Comme cela est représenté sur la figure 1, le système de contrôle de tension sans contact fonctionne de deux manières suivantes: 1ère manière L'élément filaire à mesurer 5 Fig. 1 ou Fig.2 doit traverser de part en part le boîtier mécanique 5 Fig.5 ou autre associé au capteur 3 Fig.5. La vibration sur deux axes Y et Z Fig.4 et Fig.5 de l'élément filaire 5 Fig.5 est recueillie par un récepteur de lumière 5 Fig.4 lié à une zone sensible 8 Fig.4 crée par l'émission infra rouge de 2 diodes 1,2 Fig.4. L'appareil de mesure optique 3 Fig.5 est positionné perpendiculairement par rapport à l'élément filaire 5 Fig.5 (I'appareil de mesure optique dans ce cas de figure est perpendiculaire à l'élément filaire à mesurer, sa position angulaire peut évoluer en fonction des applications). Les mesures ainsi recueillies sont "traitées" par une carte électronique de traitement de signaux 1 Fig.3 et affichent à intervalle régulier sur un afficheur alpha numérique 2 Fig.1 ou Fig.2 ou autre permettant de suivre l'évolution de cette vibration dans le temps. 2ème manière L'élément filaire à mesurer 5 Fig.1 ou Fig.2 doit traverser de part en part le boîtier mécanique 8 Fig.5 ou autre associé au capteur 3 Fig.5. Indépendamment de la prise de mesure équivalente à la première manière, L'appareil de mesure optique avec son boîtier mécanique ou autre, associé pour le passage de l'élément filaire est fixé sur une machine non représentée dans cette invention (par exemple une tour de fibrage pour fabriquer de la fibre optique) pour mesurer la vibration d'un élément filaire (fibre optique par exemple). Dans ce cas, en connaissant la longueur de l'élément filaire, la carte électronique de traitement de signaux 1 Fig.3 peut traiter les informations recueillies par l'appareil de mesure optique 3 Fig.5 en effectuant un calcul de linéarisation des informations recueillies par un programme résident sur EPROM 3 Fig.3 ou autres, il est donc possible en connaissant la tension réellement appliquée sur l'élément filaire ( étalonnage de la tension de l'élément filaire par rapport à la vibration) d'interpréter la vibration par rapport à une tension réellement appliquée à l'élément filaire 5 Fig.5. On peut donc afficher (sur afficheur alpha numérique 2 Fig.1 ou Fig.2 par exemple ou autres) la valeur réelle de la tension en phase avec la vibration mesurée. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple non limitatif mais elle englobe toutes les variantes qui peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de contrôle de tension sans contact par observation de la vibration de l'élément filaire, le dit système de contrôle comprenant: - au moins un appareil de mesure optique avec son boîtier associé mécanique ou autres produisant des signaux de mesure optique Fig.5 -et une carte électronique de traitement de signaux recevant au moins les dits signaux de mesure optique Fig.3 2. Système de contrôle de tension sans contact par observation de la vibration de l'élément filaire 5 Fig.5 permettant d'acquérir sur un élément filaire des informations concernant sa vibration, lorsque cet élément filaire défile ou passe tout simplement 5 Fig.5 ou 5 Fig.4 devant l'appareil de mesure optique 3 Fig.4 3. Système de contrôle de tension sans contact par observation de la vibration de l'élément filaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisées en ce que l'appareil de mesure optique transmet les informations recueillies sur l'élément filaire observé 5 Fig.4 via un câble 6 Fig.5 à la carte électronique de traitement de signaux 1 Fig.3 4. Système de contrôle de tension sans contact par observation de la vibration de l'élément filaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérise en ce que la carte électronique de traitement signaux 1 Fig.3 permet après calcul et relatif à un programme résident sur EPROM 3 Fig.3 ou autres, de connaître la vibration de l'élément filaire observé 5 Fig.5 5. Système de contrôle de tension sans contact par observation de la vibration de l'élément filaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérise en ce que les informations transmisent par la carte électronique de traitement de signaux 1 Fig.3 sont des valeurs analogiques ou autres permettant par le biais d'un afficheur alphanumérique 2 Fig.1 ou Fig.2 ou autres de connaître la valeur de la vibration. 6. Système de contrôle de tension sans contact par observation de la vibration de l'élément filaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérise en ce que la carte électronique de traitement de signaux 1 Fig.3 après acquisition des valeurs transmisent par l'appareil de mesure optique et après traitement de ces mêmes valeurs, d'afficher par le biais d'un afficheur alpha numérique 2 Fig.1 ou Fig.2 ou autres, la valeur de la tension réelle de l'élément filaire 5 Fig.5 au prorata de la valeur de la vibration mesurée 5 Fig.4 par l'appareil de mesure optique 3 Fig.4 du fait d'un programme résident sur EPROM 3 Fig.3 ou autres. 7. Système de contrôle de tension sans contact par observation de la vibration de l'élément filaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérise en ce que la carte électronique de traitement de signaux 1 Fig.3 possède un programme résident sur EPROM 3 Fig.3 ou autres assurant une possibilité d'agir en auto correction par rapport à la vibration constatée en agissant par exemple sur des composants actifs (frein de l'élément filaire par exemple, lors d'une opération de bobinage ou autres. 8. Système de contrôle de tension sans contact par observation de la vibration de l'élément filaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérise en ce que l'appareil de mesure optique Fig.4 n'est pas limité dans une utilisation de prise de mesure de la vibration d'élément filaire 5 Fig.4, mais peut aussi effectuer d'autres mesures à savoir, des mesures de distances et autres. 9. Système de contrôle de tension sans contact par observation de la vibration de l'élément filaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérise en ce que l'appareil de mesure optique 3 Fig.5 et associé à un boîtier 8 Fig.5 qui permet, entre autre de préguider le fil 5 Fig.5 par rapport à l'appareil de mesure optique 3 Fig.5. 10. Système de contrôle de tension sans contact par observation de la vibration de l'élément filaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérise en ce que l'émission de lumière infra rouge suivant des angle précis 1 et 2 Fig.4 et par l'intermédiaire de diodes infra rouge 1,2 Fig.4 n'est pas limitatif à cet exemple et peut utiliser plusieurs autres sources lumineuses que des diodes (laser par exemple) et non limité en quantité et suivant des angles non limitatifs I et 2 Fig.4 permettant de créer des zones sensibles différentes d'une application Fig.4 à l'autre afin de mesurer dans ces zones (par exemple la zone 8 Fig.4) ainsi crées par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs récepteur infra rouge 5 Fig.4 ou non les valeurs de vibration de l'élément filaire 5 Fig.4.