Brevet FR2817615A1 — publié le 20020607

La présente invention concerne un procédé de sélection du fonctionnement d'un détecteur optique comprenant un système d'émission et un système de réception, ce dernier étant doté d'au moins un composant photorécepteur apte à délivrer un signal de réception significatif de la présence ou de la distance d'un objet sur le trajet d'un faisceau d'émission. De tels détecteurs optiques sont bien connus. Quand ils fonctionnent par détection de l'interruption d'un flux lumineux d'émission par l'objet à détecter, ils font partie d'un première famille de détecteurs: barrage, reflex non polarisé ou reflex polarisé. Il importe de noter que, par la suite, le terme "reflex" qualifiera aussi bien un détec- teur reflex non polarisé qu'un détecteur reflex polarisé. Dans le cas d'un fonction- nement en barrage, le détecteur ne comprend pas de système d'émission et une source lumineuse externe doit être alignée avec l'axe du composant photorécep- teur. Dans le cas d'un fonctionnement reflex, le détecteur comprend un système d'émission dont l'axe est voisin de celui du composant photorécepteur, tandis qu'un réflecteur doit être aligné avec l'axe d'émission pour renvoyer un faisceau réfléchi vers le composant. Quand les détecteurs optiques utilisent la réflexion diffuse sur l'objet à détecter du faisceau émis par leur système d'émission, ils font partie d'une deuxième famille de cellules exploitant soit une mesure d'énergie dans une sous-famille dite de "proxi- mité", soit une mesure de déplacement de la tâche lumineuse reçue par le compo- sant photorécepteur, par effet de triangulation, dans une sous-famille dite de "proximité avec effacement d'arrière-plan". Le document EP 923 140 décrit une cellule optique dotée d'un composant photoré- cepteur unique configurable pour pouvoir fonctionner en mode reflex ou en mode proximité, en réponse à une sélection volontaire. Il s'avère dans certains cas sou- haitable d'obtenir une telle configuration de manière semi-automatique ou automati- que. L'invention a pour but de permettre à un détecteur optique de fonctionner dans au moins deux modes de fonctionnement pris parmi les modes barrage, reflex, proxi- 2 2817615 mité ou proximité avec effacement d'arrière-plan, en se plaçant de luimême dans le mode approprié en fonction de l'environnement qu'il constate. Selon l'invention, le détecteur est configurable pour être activé, soit dans un premier mode de fonctionnement à interruption de faisceau du type barrage ou reflex, soit dans un deuxième mode de fonctionnement à réflexion diffuse, de type proximité ou proximité avec effacement d'arrière-plan; le détecteur est initialement activé dans le premier mode de fonctionnement (par son système d'émission et par son sys- tème de réception), et le système de réception effectue une reconnaissance du premier mode, puis le système de réception, et éventuellement le système d'émis- sion, du détecteur est confirmé dans le premier mode de fonctionnement ou com- muté dans le deuxième mode de fonctionnement selon qu'il y a ou non reconnais- sance du premier mode. La confirmation dans le premier mode ou commutation dans le deuxième mode est subordonnée à une validation qui peut être automati- que ou qui, de préférence, résulte d'une manoeuvre d'un opérateur. Le détecteur est ainsi apte à autodéterminer son mode de fonctionnement de manière séquen- tielle. Quand le détecteur a été configuré dans le deuxième mode de fonctionnement, on peut souhaiter qu'il se place automatiquement dans un sous-mode approprié. A cet effet, le système de réception mesure la distance d'arrière-plan, puis, en fonction de la distance mesurée, se met dans l'état "proximité" (avec détermination de l'énergie du faisceau de réception par rapport à un seuil), ou dans l'état "proximité avec effa- cement d'arrière-plan" (avec traitement de position du faisceau de réception). L'invention concerne aussi un détecteur optique multimode comprenant des moyens matériels et logiciels de détection et de configuration aptes à engendrer la configuration décrite. La description va être faite ci-après d'un mode de réalisation non limitatif de I'invention, en regard des dessins annexés. 3 2817615 La figure 1 représente schématiquement un détecteur optique multimode et ses diverses possibilités d'utilisation. La figure 2 représente schématiquement un composant utilisable dans le détecteur de la figure 1 dans deux modes de fonctionnement distincts. La figure 3 montre schématiquement un diagramme illustrant le procédé selon l'in- vention. La figure 4 est un organigramme illustrant la séquence du procédé de mise en oeu- vre du détecteur selon l'invention dans une forme d'exécution quadrimode. Le détecteur optique multimode de la figure 1 comprend un système d'émission 10 doté d'un circuit électronique 11, de moyens logiciels associés et d'un organe pho- toémetteur 12 afin d'émettre un faisceau d'émission E. Il comprend aussi un sys- tème de réception 13 doté, pour exploiter un faisceau de réception R1 ou R2, d'un organe photorécepteur 14 d'axe X, d'un circuit électronique de traitement 15 et de moyens logiciels associés. Deux modes de fonctionnement mettent en oeuvre une opération préalable d'ali- gnement: un mode barrage B, dans lequel le faisceau R1 provient d'une source lumineuse externe 16, à la condition que cette source soit convenablement alignée, le faisceau étant occulté quand un objet O s'intercale sur l'axe de réception X. Et un mode reflex R, dans lequel le faisceau R1 provient de la source lumineuse interne constituée par l'organe 12, après réflexion sur un réflecteur 17, à la condition que ce réflecteur soit convenablement aligné. Le faisceau est là encore occulté quand un objet s'intercale sur l'axe X et le circuit 15 commute une sortie du détecteur en fonction de cette occultation. D'autres modes de fonctionnement ne nécessitent pas d'alignement sur un réflec- teur ou un émetteur et exploitent la réflexion diffuse de la lumière sur l'objet, dans un mode "proximité" P ou un mode "proximité avec effacement d'arrière plan" S. L'objet O renvoie un faisceau R2 qui produit sur le composant une tâche lumineuse. Dans le mode proximité P, le circuit électronique 15 traite la variation d'intensité de 4 2817615 la tâche pour détecter l'objet. Dans le mode proximité avec effacement d'arrière plan S, il y a exploitation en triangulation de l'inclinaison du faisceau réfléchi et c'est la variation de position de la tâche sur l'organe photorécepteur 14 qui est exploitée. Le détecteur comprend des moyens matériels et logiciels de détection et de confi- guration 18 qui sont associés aux systèmes d'émission 10 et de réception 13. D'une part, les moyens 18 configurent le système d'émission 10 en fonction du mode de fonctionnement souhaité: pas d'émission en mode barrage B (état 1 OB) puisqu'une source externe est alors active, émission dans une première longueur d'onde en mode reflex R (état 10OR), émission dans la première longueur d'onde ou dans une deuxième longueur d'onde en mode proximité P ou proximité avec effa- cement d'arrière plan S (état 10P/S). D'autre part, les moyens 18 configurent le système de réception 13 en fonction du mode de fonctionnement souhaité: état 13B/R en mode barrage B et en mode reflex R, état 13P en mode proximité P et état 13S en mode proximité avec effacement d'arrière plan S. Pour mieux comprendre la configuration du système de réception 13, un exemple de composant photorécepteur 14 approprié à la mise en oeuvre de l'invention a été représenté sur la figure 2. Ce composant présente deux zones, I'une 14a active dans les modes de fonctionnement barrage B et reflex R et l'autre 14b active dans les modes de fonctionnement proximité P ou proximité avec effacement d'arrière plan S. Dans les modes P et S, la zone 14a peut aussi rester active. Le composant présente ainsi plusieurs zones ou voies de sortie activées par le circuit 15 en fonc- tion du mode choisi et exploitées par ce circuit. On peut aussi utiliser à titre de composant 14 deux composants photorécepteurs voisins l'un de l'autre, par exem- pie en juxtaposant deux composants appropriés, par exemple une photodiode pour la zone 14a, active en mode B ou R, et un composant PSD ("position sensing de- vice") pour la zone 14b, active en mode P ou S. Il convient de rappeler qu'un com- posant PSD fonctionne avec amplification de ses grandeurs de sortie et comparai- son des grandeurs amplifiées. 2817615 Les moyens matériels et logiciels de détection et de configuration 18 comprennent un microcontrôleur ou autre organe logique apte à traiter et évaluer le signal de réception Sa pour générer par comparaison à un ou plusieurs seuils Sax un signal de reconnaissance, à savoir un signal SA significatif d'une réception correspondant à un premier mode de fonctionnement, ou ne correspondant pas à ce premier mode. En fonction de l'état du signal de reconnaissance, le microcontrôleur com- mute le système de réception 13 et éventuellement le système d'émission 10 vers un état correspondant au premier mode ou au second mode de fonctionnement. La figure 3 explicite le procédé. Les systèmes d'émission 10 et de réception 13 du détecteur sont initialement mis dans les états 1 OB ou 1 OR et 13B/R correspondant au premier mode de fonctionnement M1 (mode B ou R). Les moyens de détection et configuration 18 détectent si le niveau du signal reçu Sa est supérieur à un seuil (réception significative du premier mode) ou inférieur à ce seuil (réception significa- tive du second mode), puis une action de validation VA, soit automatique et utilisant un moyen de temporisation 18a, soit de préférence exercée par l'opérateur au moyen du poussoir 19, est effectuée. Cette action confirme la configuration du dé- tecteur dans le premier mode M1 si la réception est significative ou commute le système d'émission 10 du détecteur dans l'état 1 OP/S et le système de réception 13 dans un état 13P ou 13S correspondant au deuxième mode M2 (qui peut être le mode P ou le mode S) si la réception n'est pas significative. Le choix effectué entre l'état 13P et l'état 13S est décrit plus loin. La figure 4 illustre un exemple de séquence de configuration utilisée pour sélection- ner le mode de fonctionnement souhaité d'un détecteur optique apte à fonctionner dans les quatre modes B,R,P,S. Il va de soi que la séquence est plus simple lors- qu'on désire rendre le détecteur optique apte à fonctionner seulement dans deux ou trois modes: par exemple seulement en reflex R et proximité P, ou reflex R et proximité avec effacement d'arrière plan S, ou encore en reflex R / proximité P / proximité avec effacement d'arrière plan S. Lors d'une initialisation 20, produite à l'installation du détecteur ou par un reset de l'utilisateur, le détecteur entre dans une étape de recherche d'alignement 21. Dans cette étape, le système d'émission 10 du détecteur alterne des cycles de fonction- 6 2817615 nement en mode barrage B (état 10B: absence d'émission) et en mode reflex R (état 10OR: émission de lumière par l'organe 12); pendant ce temps, I'utilisateur aligne le détecteur avec un émetteur externe 16 ou un réflecteur 17 s'il souhaite mettre en oeuvre le mode B ou R ou n'aligne rien s'il souhaite mettre en oeuvre le mode P ou S. L'opération d'alignement fait intervenir une ou plusieurs diodes élec- troluminescentes visibles sur le boîtier et reliées au circuit 15. Si le système de ré- ception 13 détermine au terme de quelques cycles la présence de l'émetteur 16 en réponse à ses absences d'émission ou la présence du réflecteur 17 en réponse à ses émissions, il présélectionne le détecteur dans le mode barrage B ou dans le mode reflex R. Lorsque l'utilisateur exerce dans une étape 22 une action volontaire de confirmation VA, par exemple au moyen d'un poussoir de validation 19, les systèmes d'émission et de réception du détecteur sont verrouillés en 23 dans le mode barrage B ou en 24 dans le mode reflex R selon le résultat de l'étape 21. Cette action est exercée localement ou à distance. Si le système de réception 13 n'a pas vu d'émetteur ni de réflecteur, les systèmes d'émission et de réception du détecteur passent en 25, en réponse à l'action de validation VA, à une étape 26 de fonctionnement en réflexion diffuse. Les transitions 23, 24 et 25 se traduisent par une configuration, appropriée au mode sélectionné, du système d'émission 10, par exemple avec commutation de la longueur d'onde d'émission, et du système de réception 13, par activation de zones photoréceptrices ou voies de sortie du ou des composants 14. Dans la phase 26 de réflexion diffuse a lieu, en réponse à l'émission d'un faisceau de longueur d'onde appropriée, une mesure 27 de la distance d'arrière plan par le circuit 15. Selon le résultat de la mesure, le système de réception 13 commute en 28 le détecteur en mode proximité P (état 13P: traitement de l'énergie reçue relati- vement à un seuil donné) ou en 29 en mode proximité avec effacement d'arrière plan S (état 13S: traitement de la position de la tâche lumineuse sur le composant photorécepteur). Typiquement, les moyens 18 comparent le signal reçu Sa avec un seuil haut et un seuil bas. De la sorte, si la distance d'arrière plan est située dans un intervalle pré- déterminé (par exemple entre 30 cm et 130cm), le système de réception 13 est 7 2817615 configuré dans l'état 13S "proximité avec effacement d'arrière plan "et, si la dis- tance d'arrière plan est située hors de cet intervalle, le système de réception est configuré dans l'état 13P "proximité ". Selon le(s) composant(s) photorécepteur(s) utilisés dans le système de réception 13, la configuration affecte l'aire réceptrice 14a,14b ou les voies de sortie 14c,14d de ce(s) composant(s). Quand la configura- tion résultant du choix 28,29 est réalisée, le détecteur entre dans une étape d'ap- prentissage 30 qui, selon le mode de fonctionnement en cours, apprend l'émetteur externe, le réflecteur ou l'arrière plan. Il va de soi que des variantes peuvent être apportées aux modes de réalisation dé- crits. 8 2817615 Revendications 1. Procédé de configuration du mode de fonctionnement d'un détecteur optique, le détecteur comprenant un système d'émission et un système de réception, le dé- tecteur étant configurable pour être activé, soit dans un premier mode de fonction- nement, soit dans un deuxième mode de fonctionnement, caractérisé par le fait que - le premier mode de fonctionnement (M1l) est de type dit barrage ou reflex (B,R), et le deuxième mode de fonctionnement (M2) est de type proximité ou proximité avec effacement d'arrière-plan (P,S), - le détecteur est initialement activé dans le premier mode de fonctionnement (M1), puis le système de réception (13) du détecteur effectue une reconnaissance (21) du premier mode, puis en fonction de cette reconnaissance le système de réception du détecteur est confirmé dans un état (13B/R) propre au premier mode de fonction- nement (M1) ou commuté dans un état (13P, 13S) propre au deuxième mode de fonctionnement (M2). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le détecteur est con- firmé dans le premier mode de fonctionnement (M1) ou commuté dans le deuxième mode de fonctionnement (M2) en réponse à une opération (VA) de validation. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'en fonction de la re- connaissance (21) le système d'émission (10) du détecteur est confirmé dans un état (10B, 10OR) propre au premier mode de fonctionnement (M1) ou commuté dans un état (1 OP/S) propre au deuxième mode de fonctionnement (M2). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pendant la recon- naissance (21) d'émetteur ou de réflecteur qui intervient dans le premier mode de 9 2817615 fonctionnement (M1), le système d'émission (10) oscille de l'état barrage (10B) à l'état reflex (1 OR) par activations et désactivations alternées. 5. Procédé de configuration selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le deuxième mode de fonctionnement (M2) comporte une étape (27) de mesure de la distance d'arrière-plan, puis, en fonction de la distance mesurée, le système de réception (13) est mis dans l'état proximité (13P), avec détermination de l'énergie du faisceau de réception par rapport à un seuil, ou dans l'état proximité avec effa- cement d'arrière-plan (13S), avec traitement de position du faisceau de réception. 6. Détecteur optique multimode comprenant un système d'émission (10) et un sys- tème de réception (13), le système de réception étant doté d'au moins un compo- sant photorécepteur (14) et étant apte à délivrer un signal de réception significatif de la présence ou de la distance d'un objet sur le trajet d'un faisceau d'émission, le détecteur étant capable d'opérer dans un premier mode de fonctionnement (M1l) ou un deuxième mode de fonctionnement (M2), caractérisé par le fait que: - le premier mode de fonctionnement (M1) est de type barrage ou reflex (B,R), et le deuxième mode de fonctionnement (M2) est de type proximité ou proximité avec effacement d'arrière-plan (P,S), le système d'émission (10) et le système de récep- tion (13) étant agencés pour opérer dans l'un ou l'autre mode, - le détecteur comprend des moyens matériels et logiciels de détection et de confi- guration (18) aptes à traiter le signal de réception (Sa), à délivrer en conséquence un signal de réception (SA) significatif de la reconnaissance d'un émetteur externe ou d'un réflecteur, et, selon l'état du signal de reconnaissance, à confirmer ou commuter le système de réception (13) dans un état (13B/R) propre au mode de fonctionnement barrage ou reflex (B,R) ou dans un état (13P,13S) propre au mode de fonctionnement proximité ou proximité avec effacement d'arrière-plan (P,S), - les moyens de détection et de configuration (18) comprennent un moyen de vali- dation (18a,19) du mode de fonctionnement reconnu. 2817615 7. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens maté- riels et logiciels de détection et de configuration (18) commutent, selon l'état du si- gnal de reconnaissance (SA), les zones actives ou voies de sortie du ou des com- posants photorécepteurs (14). 8. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens maté- riels et logiciels de détection et de configuration (18) commutent, selon l'état du si- gnal de reconnaissance (SA), la longueur d'onde du système d'émission (10) dans le mode de fonctionnement présélectionné (B,R) ou (P,S). 9. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le moyen de valida- tion (19) est mis en ceuvre par un opérateur. 10. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le système d'émission (10) oscille de manière alternée du mode barrage au mode reflex par activations et désactivations alternées.