Brevet FR2798398A1 — publié le 20010316

1i 2798398 L'invention concerne un dispositif sur une carde ou machine à carder dans laquelle est formé un voile de fibres en fibres textiles, par exemple du coton, des fibres chimiques ou similaires, qui présente des fibres de produit conformes et des interstices vides, et un parcours de mesure étant prévu pour le produit de fibres, auquel est associée une caméra, par exemple une caméra à matrice de diodes, qui est en liaison avec une unité de traitement électronique (calculateur de traitement d'image). Dans un dispositif connu (document DE-OS 39 28 279) on détecte les particules parasites en vue de déterminer par voie optique et électronique, le degré de contamination (teneur d'impuretés) du produit de fibres. A cet effet, un détecteur détecte chaque particule parasite individuelle dans le voile de fibres en mouvement, des grandeurs caractéristiques spécifiques étant déterminées pour chaque particule individuelle au moyen de l'unité de traitement, notamment des relevés de niveaux de gris et des détections de bords ou d'arêtes (identification en tant que particule parasite). On distingue ainsi les particules parasites des fibres de produit conformes. Les particules parasites forment des zones de défaut localisées, délimitées de manière nette, qui sont concentrées dans un espace des plus réduits. En outre, elles présentent un comportement différent par rapport aux fibres de produit conformes; des puces (noeuds de fibres d'un diamètre inférieur à environ 1 mm) se comportent par exemple comme des points de réflexion accrue et peuvent de ce fait être distinguées et séparées du restant de l'allure du signal. Les particules individuelles sont déterminées par différence avec le restant du voile de fibres, qui ne forme que le fond ou l'arrière plan à cet effet. Plus la zone de 2 2798398 surface du voile de fibres détectée est choisie de faible dimension, et mieux apparaît une éventuelle puce. Un inconvénient de cela réside dans le fait qu'il n'est pas possible de cette manière de relever et d'évaluer l'homogénéité du voile de fibres. La détermination de la répartition et de l'orientation des fibres de produit conformes n'est pas prévue dans ce cas. Aussi, le but de l'invention consiste-t-il à fournir un dispositif du type de celui décrit en introduction, qui évite les inconvénients cités, qui permet notamment de relever et d'évaluer l'homogénéité du voile de fibres, et permet notamment de déterminer la répartition et l'orientation des fibres de produit conformes, en autorisant ainsi une amélioration du degré d'uniformité du voile. Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un dispositif du type de celui cité introduction, par le fait qu'il est caractérisé en ce qu'il est possible d'effectuer une détection et un relevé des fibres de produit conformes et des interstices vides à l'aide de la caméra, de convertir les valeurs de mesure en signaux électriques et de les transmettre à l'unité de traitement, et en ce que l'unité de traitement est en mesure de déterminer la répartition par unité de surface des fibres de produit conformes dans le voile de fibres. Selon l'invention, on détecte les fibres de produit conformes et les interstices vides, c'est à dire les espaces intermédiaires entre les fibres de produit conformes, et on traite les valeurs ainsi relevées. A partir du rapport entre les fibres de produit conformes et les interstices vides, par unité de surface, on détermine l'homogénéité, à savoir la non uniformité du voile (trouble). De cette manière on relève la 3 2798398 répartition et l'orientation des fibres de produit conformes dans le voile de fibres. Les valeurs de mesure permettent une visualisation sous forme d'image et un traitement optique et électronique. Le contrôle de l'homogénéité permet de détecter des défauts dans la région des garnitures des rouleaux ou de détecter une mauvaise alimentation ou une alimentation défectueuse de matériaux de fibres, et permet en définitive d'améliorer la qualité du voile de fibres produit. L'homogénéité du voile de carde ou de machine à carder est détectée et relevée, puis évaluée (traitée) automatiquement et continuellement, de sorte qu'il est possible d'exercer une influence sur le traitement du matériau de fibres, par l'intermédiaire de la commande de machine et d'organes de réglage. Plus la zone de surface détectée est grande, et mieux se fait la reconnaissance de la répartition des fibres de produit conformes. De manière avantageuse, il est possible de déterminer la répartition chiffrée. De préférence, il est possible de déterminer la répartition dans l'espace. Il est avantageusement possible de détecter des particules défectueuses, par exemple des puces, et de les distinguer des fibres de produit conformes. De préférence, on ne tient pas compte des particules défectueuses, par exemple des puces, lors de la détermination de la répartition des fibres de produit conformes. Il s'avère intéressant de déterminer les parts de surface des fibres de produit conformes et des interstices vides, par unité de surface. On détermine de préférence la répartition de densifications et de raréfactions des fibres de produits conformes par unité de surface. La répartition de densifications et de raréfactions des fibres de produits conformes est avantageusement comparée à des valeurs de comparaison (valeurs normalisées) pour le voile de fibres. La 4 2798398 répartition de densifications et de raréfactions est de préférence comparée à un voile de fibres homogène (répartition statistique). Il s'avère intéressant d'utiliser dans l'unité de traitement, le traitement numérique d'image. On détecte de préférence, le voile de fibres passant librement entre le rouleau détacheur et les rouleaux exprimeurs de la carde. L'unité de traitement est avantageusement en liaison avec la commande de machine, par exemple un calculateur. L'unité de traitement est de préférence en liaison avec un système électronique de contrôle et de surveillance prioritaire, par exemple le système d'informations sur les cardes de la société Tr tschler désigné par "KIT". Il s'avère intéressant que la caméra effectue une détection et un relevé du voile de fibres dans la direction longitudinale et dans la direction transversale. De préférence, la caméra peut être déplacée le long de la largeur du voile de fibres. Les fibres de produit conformes et les interstices vides sont avantageusement détectés et relevés pas à pas par la caméra. La caméra effectue de préférence une détection et un relevé du voile de fibres à la manière d'un échantillonnage au hasard. Il s'avère intéressant de traiter les résultats de mesure par une méthode statistique. De préférence, il est possible d'effectuer une détection et un relevé optique de la part de fibres de produit conformes et de la part d'interstices vides à l'aide de la caméra, de convertir les valeurs de mesure en signaux électriques, et l'unité de traitement (calculateur de traitement d'image) est en mesure de déterminer la répartition par unité de surface des fibres de produit conformes dans le voile de fibres. Le dispositif de commande de la carde ou machine à carder est de préférence un micro-ordinateur avec un microprocesseur, tout comme l'unité de traitement. 2798398 Dans la suite, l'invention va être explicitée plus en détail au regard d'exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés, qui montrent: Fig.1 de manière schématique, une vue de côté d'une carde comprenant un corps de support et de guidage destiné à recevoir la caméra et le dispositif d'éclairage, Fig.2 le dispositif conforme à l'invention sur la carde selon la figure 1, montrant également un schéma fonctionnel et le voile de fibres à détecter et relever, Fig.2a vue de face du chariot pouvant être déplacé selon un mouvement de va-et-vient avec la caméra et le dispositif d'éclairage, Fig.3 représentation du voile de fibres détecté et relevé, montrant la répartition des fibres de produit conformes et des interstices vides, Fig.4 schéma fonctionnel du dispositif conforme à l'invention, Fig.5 vue de dessus ou en plan du voile de fibres, avec indication des zones détectées et relevées dans la direction longitudinale et transversale, Fig.6a loi de variation de l'homogénéité du voile de fibres en fonction du temps (direction longitudinale pour une piste déterminée), Fig.6b loi de variation de l'homogénéité du voile de fibres en fonction du temps (direction transversale, valeur moyenne sur toutes les pistes), et Fig.6c homogénéité du voile de fibres (répartition en largeur). La figure 1 montre une carde, par exemple une 6 2798398 carde de grand rendement du type DK 903 de la société TrUtschler, comprenant un rouleau d'alimentation 1, une table d'alimentation 2, des briseurs 3a, 3b, 3c, un tambour 4, un rouleau peigneur 5, un rouleau détacheur 6, des rouleaux exprimeurs 7, 8, un élément de guidage de voile 9, une trémie de voile 10, des rouleaux d'extraction 11, 12 et un chapeau flottant 13. Sous le rouleau détacheur 6 est agencé un corps de support et de guidage, et le rouleau exprimeur supérieur 7 est monté à proximité immédiate du rouleau détacheur 6. Le sens de rotation du tambour 4 et celui des rouleaux sont indiqués par des flèches courbes respectives. Sur la figure 2, le repère 15 désigne la zone dans laquelle le voile de fibres 16 détaché passe du rouleau détacheur 6 aux rouleaux exprimeurs 7, 8. Le corps de support et de guidage 14 présente une section transversale sensiblement en forme de quadrilatère. La surface supérieure présente une courbure légèrement concave. Le rayon de courbure de la courbure de la surface supérieure est plus grand que le rayon de courbure du rouleau détacheur 6. La flèche A indique le sens de déplacement du voile de fibres 16. L'élément 14 est réalisé sous forme de carter, une fenêtre 17 transparente existant dans la zone de contact de glissement. Le voile de fibres se trouve tout d'abord sur la garniture du rouleau peigneur 5, est ensuite dévié et transféré, dans l'interstice entre le rouleau peigneur 5 et le rouleau détacheur 6, vers la garniture 6a du rouleau détacheur 6, est dévié et transféré un peu après la zone du diamètre vertical du rouleau détacheur 6, est détaché de ce dernier un peu après la zone du diamètre vertical du rouleau détacheur 6, est guidé dans la direction A dans la zone de la fenêtre 17, se déplace de manière totalement libre après la zone d'extrémité de l'élément 14, et pénètre finalement dans l'interstice 7 2798398 entre les rouleaux exprimeurs 7, 8, et traverse cet interstice. La surface supérieure de l'élément 14 est dirigée vers la garniture 6a du rouleau détacheur 6. L'élément 14 est associé, avec une de ses zones d'extrémité, à l'interstice entre le rouleau peigneur 5 et le rouleau détacheur 6. L'autre zone d'extrémité est disposée dans la zone entre le rouleau détacheur 6 et les rouleaux exprimeurs 7, 8, le bord étant dirigé vers l'interstice entre les rouleaux exprimeurs 7, 8. I0 L'élément 14 est un profilé extrudé, par exemple en aluminium, présentant une cavité intérieure. Dans la cavité intérieure 14a du carter 14 sont disposés sur un chariot 21, une caméra 18, par exemple une caméra à matrice de diodes, un dispositif d'éclairage 19a, 19b (voir également figure 2a), par exemple constitué de plusieurs diodes luminescentes, et un miroir de déviation 20. Le miroir de déviation 20 est disposé sous un certain angle entre l'objectif 18a de la caméra 18 et le dispositif d'éclairage d'une part, et le côté intérieur de la fenêtre 17 d'autre part. Sur le côté extérieur de la fenêtre 17 circule le voile de fibres 16. Les roues 22a, 22b du chariot 21 circulent dans des guidages de la paroi intérieure du carter 14, dans les directions B, C (voir les flèches B, C sur la figure 5) le long de la largeur de la machine. Dans la zone du prélèvement du voile sous le rouleau détacheur 6, la caméra 18 balaye en va-et-vient la largeur de la carde, dans le profilé de guidage extrudé 14. La caméra 18 fournit, même pour une vitesse de production de 300m/min, des images nettes du voile 16, et les transmet au calculateur de traitement d'image 23, par exemple un micro-ordinateur et un microprocesseur. Celui-ci traite les images 32a à 32g (voir figure 5) selon la répartition par unité de surface, des fibres de produit conformes dans le voile 8 2798398 de fibres 16. Par l'intermédiaire de la commande de machine 24, par exemple la carte de commande Tr tschler, les résultats sont affichés sur l'écran 25 et/ou transmis, en vue de la poursuite de leur traitement, au système d'informations sur les cardes de la société Tr tschler désigné par "KIT" 28 (voir la figure 4). En aval de la commande de machine 24, sont associés à celle-ci, un élément de commande 26 et un dispositif de réglage 27 pour influencer la répartition des fibres de produit conformes dans le voile de fibres 16. Le dispositif 27 peut déclencher des mesures permettant de faire varier la répartition des fibres dans le voile de fibres 16, par exemple la distance entre les garnitures du chapeau et la garniture du tambour de carde, la vitesse de rotation du tambour, la distance d'un élément de guidage à un rouleau, l'affûtage des garnitures de rouleau, ou des mesures similaires. Le dispositif conforme à l'invention peut être monté aisément dans une carde ou en être démonté. Il est ainsi possible d'effectuer une mesure périodique sur différentes cardes. Pour la mesure, le voile de fibres 16 est déplacé dans la direction A. Le voile de fibres 16 est détecté et balayé par la caméra 18, au travers de la fenêtre de visualisation 17. A cette occasion, on combine la lumière incidente (voir figure 2) et un éclairage par éclairs. Le traitement s'effectue selon le principe de la comparaison valeurs de consigne/valeurs réelles. En guise de paramètre de consigne, on prend en considération l'intensité de réflexion par rapport à l'intensité du rayonnement incident. Un module d'éclairage incident comprend un éclairage par éclairs à semi-conducteur d'une grande homogénéité et une caméra de mesure 18 à vitesse élevée (avec sortie de données 9 2798398 numérique [par exemple selon le document DE-A-43 13 621]). Un module d'éclairage par transparence comprend un éclairage par éclairs à semiconducteur de grande surface et de forte intensité. En fonctionnement, la lumière est mise en marche par éclairs et est commandée par la caméra 18 ou la commande de celle-ci. Pour les différentes prises de vues, il est possible d'utiliser de la lumière de différentes longueurs d'onde. Il est ici possible d'utiliser plus d'un dispositif d'éclairage pour une prise de vue. Le module d'éclairage incident peut par exemple comporter plus d'un dispositif d'éclairage. L'éclairage peut s'effectuer à partir de différentes directions. L'éclairage peut également être effectué à partir de différents côtés (lumière par transparence et lumière incidente). Pour l'éclairage, il est possible d'utiliser des sources de lumière de longueur d'onde différente. Il est également possible de combiner les différentes directions, différents côtés et différentes longueurs d'onde. Il est possible de régler des temps d'éclairage (durée d'éclair) différents. Le dispositif conforme à l'invention permet d'effectuer un relevé automatique et une réduction de la non uniformité du voile de fibres 16. Il est important de détecter et d'effectuer le relevé sur le voile de fibres 16 lorsqu'il est détaché du rouleau détacheur 6, et est ainsi libre. L'invention est explicitée au regard de l'exemple d'une carde, mais peut également s'appliquer à d'autres machines dans lesquelles est produit un voile de fibres, du type machine à carder ou à peigner. La figure 3 laisse entrevoir sur l'écran 25, le voile de fibres 16 ayant été photographié et qui 2798398 présente des fibres de produit conformes et des interstices vides. On représente l'homogénéité (trouble), c'est à dire la répartition et l'orientation des fibres de produit conformes. L'objectif 18a de la caméra 18 est dirigé, d'après la figure 3, vers le haut, sur le voile de fibres 16, sans miroir de déviation. Dans le cas du mode de réalisation selon la figure 2a, la caméra 18 et le dispositif d'éclairage 19a, 19b sont disposés vers le haut en étant dirigés vers la fenêtre 17, le voile de fibres 16 et le rouleau détacheur 6. La figure 4 montre la caméra 18 en aval de laquelle sont montés le calculateur de traitement d'image 23, le dispositif de commande de carde 24, et l'unité de visualisation 25. Lorsque les informations déterminées sont transmises, par exemple à la commande de carde 24 et de là à d'autres systèmes de contrôle et de surveillance prioritaires (par exemple le système dit "KIT" 28), cela permet par exemple également une observation comparative entre plusieurs machines. Par ailleurs, il est possible de réaliser des comparatifs avec des résultats antérieurs. Selon la figure 5, la caméra 18 fournit continuellement des échantillons pris au hasard dans la direction longitudinale et transversale du voile 16. Le traitement des images relevées s'effectue selon des méthodes du traitement d'image numérique. L'utilisation de procédés mathématiques correspondants, permet de réaliser des prévisions statistiques fiables, entre autre relativement à la qualité du voile (homogénéité). Le repère A désigne la direction de déplacement du voile de fibres 16. Le repère 31 désigne la surface de déplacement et les repères B et C les directions de déplacement de la caméra 18. Les images Il 2798398 relevées à la manière d'un échantillonnage au hasard sont indiquées par les repères 32a à 32g. Il est possible, à l'aide de structures de voile de fibres connues, de déterminer un facteur de normalisation, de manière à pouvoir fournir des données de qualité, par exemple en fonction du temps, aussi bien pour la direction longitudinale A, que pour la direction transversale B, C du voile de fibres 16. Il est par exemple possible d'affecter un facteur 10 à un voile de très bonne qualité, et un facteur 0 à un voile de très mauvaise qualité. Cela permet d'effectuer des prévisions correspondantes (figures 6a-c). Une évaluation similaire peut être faite pour la répartition en largeur (très bonne répartition en largeur = 10, très mauvaise répartition en largeur = 0). La caméra 18 comprend une partie optique et une partie électronique avec un circuit CCD. La caméra 18 peut également être une caméra à rangées de diodes. Le repère 33 désigne la carde. 12 2798398 REVENDICATIONS. 1. Dispositif sur une carde ou machine à carder ou à peigner dans laquelle est formé un voile de fibres en fibres textiles, par exemple du coton, des fibres chimiques ou similaires, qui présente des fibres de produit conformes et des interstices vides, et un parcours de mesure étant prévu pour le produit de fibres, auquel est associée une caméra, par exemple une caméra à matrice de diodes, qui est en liaison avec une unité de traitement électronique (calculateur de traitement d'image), caractérisé en ce qu'il est possible d'effectuer une détection et un relevé des fibres de produit conformes et des interstices vides à l'aide de la caméra (18), de convertir les valeurs de mesure en signaux électriques et de les transmettre à l'unité de traitement (23), et en ce que l'unité de traitement (23) est en mesure de déterminer la répartition par unité de surface des fibres de produit conformes dans le voile de fibres (16). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est possible de déterminer la répartition chiffrée. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est possible de déterminer la répartition dans l'espace. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est possible de détecter des particules défectueuses, par exemple des puces, et de les distinguer des fibres de produit conformes. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 13 2798398 à 4, caractérisé en ce que l'on ne tient pas compte des particules défectueuses, par exemples des puces, lors de la détermination de la répartition des fibres de produit conformes. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on détermine les parts de surface des fibres de produit conformes et des interstices vides, par unité de surface. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on détermine la répartition de densifications et de raréfactions des fibres de produits conformes par unité de surface. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la répartition de densifications et de raréfactions des fibres de produits conformes est comparée à des valeurs de comparaison (valeurs normalisées) pour le voile de fibres (16). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la répartition de densifications et de raréfactions est comparée à un voile de fibres (16) homogène (répartition statistique). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que dans l'unité de traitement (23) on utilise le traitement numérique d'image. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'on détecte le voile de fibres (16) passant librement entre le rouleau détacheur (6) et les rouleaux exprimeurs (7, 8) de la carde. 12. Dispositif selon l'une des revendications 14 2798398 1 à 11, caractérisé en ce que l'unité de traitement (23) est en liaison avec la commande de machine (24), par exemple un calculateur. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'unité de traitement (23) est en liaison avec un système électronique de contrôle et de surveillance prioritaire (28). 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la caméra (18) effectue une détection et un relevé du voile de fibres (16) dans la direction longitudinale (A) et dans la direction transversale (B,C). 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la caméra (18) peut être déplacée le long de la largeur (B, C) du voile de fibres (16). 16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les fibres de produit conformes et les interstices vides peuvent être détectés et relevés pas à pas par la caméra (18). 17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la caméra (18) effectue une détection et un relevé du voile de fibres (16) à la manière d'un échantillonnage au hasard. 18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que les résultats de mesure peuvent être traités par une méthode statistique. 19. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'il est possible d'effectuer 2798398 une détection et un relevé optique de la part de fibres de produit conformes et de la part d'interstices vides à l'aide de la caméra, de convertir les valeurs de mesure en signaux électriques, et en ce que l'unité de traitement (23) (calculateur de traitement d'image) est en mesure de déterminer la répartition par unité de surface des fibres de produit conformes dans le voile de fibres (16). 20. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que le dispositif de commande (24) de la carde ou machine à carder est un micro- ordinateur avec un microprocesseur. 21. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que l'unité de traitement (23) est un micro-ordinateur avec un microprocesseur.