Brevet FR2852351A1 — publié le 20040917

L'invention concerne la commande du fonctionnement de barrières mobiles de sécurité, et plus particulièrement l'optimisation de la vitesse à laquelle de telles barrières s'ouvrent et se ferment. La vitesse à laquelle une porte de sécurité peut s'ouvrir et se fermer de façon sûre dépend de la longueur et de la masse de la porte. La vitesse de la porte est inversement proportionnelle à la longueur et à la masse de cette porte. Une porte pivotante de 2,4 m de longueur et de 10 masse modérée peut être ouverte et fermée en toute sécurité en 8 secondes. Par contre, une porte de 4,8 m de longueur ne peut être ouverte et fermée en toute sécurité qu'en 13 secondes ou plus. Le fait d'essayer d'obliger une porte à s'ouvrir ou se fermer à une vitesse supérieure à la 15 vitesse de sécurité soumet cette porte à des contraintes et des forces risquant de l'endommager ou de blesser les personnes se trouvant à proximité. L'un des inconvénients d'une porte ou barrière mobile de sécurité est que, à chaque fois qu'on doit la franchir, 20 il faut attendre qu'elle s'ouvre ou se ferme. De plus, il peut être pénible et frustrant d'avoir à franchir de nombreuses fois en une courte période de temps, par exemple lors d'une journée quelconque, une porte ou barrière de sécurité, car il faut s'arrêter et attendre que la porte 25 s'ouvre ou se ferme. Des essais visant à accélérer le mouvement de la porte peuvent aboutir à une situation dangereuse si la porte se déplace trop vite. Comme indiqué cidessus, une vitesse excessive du mouvement de la porte peut imposer une contrainte à la porte et provoquer un 30 défaut de fonctionnement ou une avarie. De plus, une vitesse excessive du mouvement d'une porte peut créer des situations dangereuses pouvant occasionner des blessures aux personnes se trouvant au voisinage de la porte ou franchissant l'ouverture qu'elle dégage. Dans le passé, pour éviter l'installation d'une porte de sécurité risquant de fonctionner à une vitesse excessive, les fabricants de portes de sécurité ont souvent produit des dispositifs de commande de porte limitant au plus petit dénominateur commun la vitesse d'une porte reliée au dispositif de commande. Le plus petit 5 dénominateur commun étant la vitesse à laquelle une porte de 4,8 m de longueur pourrait être ouverte. Si le dispositif de commande était mis en place avec une porte de 4,8 m de longueur, il actionnait la porte à sa vitesse maximale de sûreté. Par contre, si le dispositif de 10 commande était installé dans un emplacement pourvu d'une porte de 2,4 m, la porte n'était pas actionnée à sa vitesse optimale. Une variante a consisté à permettre de régler la vitesse lors de la mise en place du dispositif de commande avec la porte de sécurité. Cependant, Ceci était basé sur 15 le jugement de l'installateur du système ou du propriétaire du système. Dans de telles situations, il est apparu qu'ils ont tous tendance à régler le mouvement de la porte à une vitesse excessive qui tend à provoquer une détérioration de la porte et à occasionner des blessures aux utilisateurs du 20 système. Il en est évidement résulté des réclamations portant sur la fiabilité du produit et d'autres problèmes. Par conséquent, pour éviter ces problèmes, la plupart des fabricants de portes de sécurité établissent à l'avance la vitesse à laquelle le dispositif de commande fonctionnera à 25 une valeur qui rendra sûre l'installation prévue ou à la plus basse vitesse de sécurité. On a donc besoin d'un système et d'un procédé permettant d'établir la vitesse optimale de sécurité à laquelle fonctionne une porte de sécurité. Un tel système 30 et un tel procédé devraient être à sécurité intrinsèque et devraient permettre l'établissement automatique de la vitesse de sécurité la plus élevée à laquelle peut fonctionner la porte particulière avec laquelle le dispositif de commande est installé. La présente invention a pour objectif de procurer un système et un procédé permettant d'établir une vitesse de sécurité pour le fonctionnement d'une porte tout en la faisant cependant fonctionner à sa vitesse optimale la plus élevée. Un autre objectif est de procurer un système qui est inviolable, et qui peut détecter la dimension de la 5 porte et établir la vitesse appropriée de fonctionnement sur la base de divers critères préétablis. La présente invention atteint ces objectifs en proposant un appareil de commande du mouvement d'une barrière, appareil comportant: a) un dispositif de mesure 10 par ultrasons positionné de façon à mesurer la longueur d'une barrière; b) une unité d'analyse destinée à déterminer diverses caractéristiques de la barrière, en association de communication avec le dispositif de mesure par ultrasons, laquelle unité génère un signal d'état basé 15 sur une information obtenue à partir du dispositif de mesure par ultrasons; et c) une unité de commande de barrière qui, en réponse à un signal d'état provenant de l'unité d'analyse, commande les caractéristiques de fonctionnement de la barrière sur la base du signal d'état. 20 Un autre aspect de l'invention est de proposer un dispositif de mesure par ultrasons qui peut être choisi dans un groupe comprenant: une unité maître-esclave positionnée pour la mesure de la longueur de la barrière; une unité à réflecteur d'émetteur-récepteur positionnée 25 pour une mesure de la longueur de la barrière; ou une unité à émetteur, une unité à réflecteur et une unité à capteur positionnées pour la mesure de la longueur de la barrière. L'invention sera décrite plus en détail en regard des 30 dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: La figure 1 est un graphique d'un profil de vitesse de porte pour une longueur de porte, basé sur un calcul utilisant la longueur et la masse de la porte; La figure lA est un organigramme d'un procédé pour déterminer et établir une vitesse sur la base du graphique de la figure 1; Les figures 2A, 2B et 2C sont des graphiques de trois 5 exemples de profils de mouvement d'une porte en fonction du temps basés sur la longueur de la porte; La figure 3 est une vue schématique d'un premier exemple d'une installation du dispositif de mesure par ultrasons selon l'invention; La figure 4 est une vue schématique d'un deuxième exemple d'une installation du dispositif de mesure par ultrasons selon l'invention. La figure 5 est une vue schématique d'un troisième exemple d'une installation du dispositif de mesure par 15 ultrasons selon l'invention; La figure 6 est une vue en coupe partielle d'une entretoise creuse de porte dans laquelle est incorporée une mesure par ultrasons; La figure 7 est une vue schématique d'une installation 20 de porte de sécurité qui comprend l'entretoise de la figure 6. L'invention propose un procédé et un appareil pour établir la vitesse optimale de fonctionnement d'une porte ou barrière de sécurité, en utilisant un système qui, lors 25 de l'installation, détermine la longueur et, si nécessaire, la masse de la porte. La longueur de la porte est déterminée par l'utilisation de dispositifs de mesure basés sur des ultrasons, devant être décrits en détail cidessous. La masse peut être déterminée de diverses manières 30 différentes. Certains des systèmes et des procédés qui peuvent être utilisés pour déterminer la masse sont décrits dans des Demandes de Brevets simultanément pendantes, qui sont la propriété de la Demanderesse, ayant les numéros de série 10/280 523 et 10/280 524 déposés le 24 octobre 2002. 35 Le système comprend une méthode de calcul d'un graphique 21 de vitesse optimale comme illustré sur la figure 1. Sur la figure 1, la vitesse du mouvement est indiquée sur l'axe Y et la longueur de la porte est indiquée sur l'axe X. Dans sa forme la plus simple, le graphique 21 de vitesse optimale d'une porte est un 5 graphique à ligne droite qui est déterminé par une combinaison de la masse W d'une porte particulière, de sa longueur L et d'une constante K. Ainsi, la vitesse est calculée par le système à l'aide de l'équation suivante Vitesse = M-L + K (sans la masse) Vitesse = M L W + K (avec la masse [W]) Le système basé sur l'équation ci- dessus calcule alors un graphique de vitesse comme illustré sur la figure 1 et 15 établit, sur la base de ce graphique et de la longueur de la porte, la vitesse maximale à laquelle on peut faire fonctionner la porte en toute sécurité et de façon optimale. Par exemple, dans une installation, le système 20 pourrait être calibré de manière qu'une porte de 2,432 m (8 pieds) de longueur se déplace de façon optimale entre les positions ouverte et fermée en huit secondes et qu'une porte de 6,08 m (20 pieds) de longueur se déplace entre les positions ouverte et fermée, de façon optimale en treize 25 secondes. Sur la base des valeurs établies pour une porte de 2,432 m et une porte de 6,08 m, on peut calculer la formule mathématique pour une ligne droite comme illustré sur la figure 1. Dans cette situation, on considère "l'opérateur linéaire proportionnel" en tant que pente de 30 la ligne. Celle-ci serait calculée de la manière suivante, o X indique la distance et Y le temps du déplacement M = pente = 13s-8s =1,376,08 m - 2,432 m m Etant donné qu'on travaille avec une équation pour une ligne droite, c'est-à-dire Y=MX+B, la valeur B pour un décalage devrait être calculée, et serait la suivante B=décalage=- (M*longueur@8s-8s) = 4,672 Vitesse souhaitée = (1,37-)-(longueur de porte) + 4,672 m La formule ci-dessus a deux constantes de proportionnalité à M en secondes par mètre et un terme de 10 décalage B en secondes. Les valeurs de M et B sont déterminées par les vitesses souhaitées maximale et minimale de fonctionnement pour des longueurs maximale et minimale de la porte. Une unité centrale de traitement CPU pourrait alors calculer la vitesse comme indiqué dans 15 l'organigramme de la figure lA. La mesure de la longueur de la porte est déterminée en 91. Si la longueur de la porte est inférieure à la longueur minimale, l'unité CPU utilise la longueur minimale pour le calcul de L, en 93. Par contre, si la porte n'a pas une longueur inférieure à la 20 longueur minimale, on passe à l'étape 94 et s'il est déterminé qu'elle est d'une longueur maximale ou supérieure à la longueur maximale, on utilise la longueur maximale pour L et la vitesse est donc calculée en conséquence, en 96. Il existe évidemment une limite inférieure de 8 25 secondes pour une porte de 2,432 m ou moins, et il existe une vitesse maximale de 13 secondes pour une porte de 6,08 m ou plus. Pour les longueurs intermédiaires, le système établit la vitesse comme indiqué sur le graphique de la figure 1 par la méthode indiquée sur la figure lA. Le système et le procédé de l'invention utilisent des transmissions ultrasoniques ou par ultrasons pour mesurer la longueur d'une porte. Comme cela est connu dans la technique, les ultrasons sont des ondes sonores transmises au-delà de la bande audible par l'homme. La fréquence de 35 ces transmissions sonores est supérieure à 20 000 Hz. Les transmissions ultrasoniques ou par ultrasons offrent de nombreux avantages par le fait qu'elles ne sont pratiquement pas affectées par les conditions météorologiques et la visibilité et qu'elles peuvent être 5 rendues inoffensives pour l'homme. De plus, elles constituent un outil de mesure très précis. Une description détaillée d'émetteurs d'ultrasons, d'émetteurs-récepteurs d'ultrasons ou d'un milieu réfléchissant les ultrasons n'est pas incluse ici car ces sujets sont bien connus dans 10 la technique. Les figures 2A, 2B et 2C montrent trois graphiques de profils de vitesse de fonctionnement de portes de longueur variable. La vitesse de fonctionnement de chaque porte est indiquée sur l'axe y et le temps mis par chaque porte pour 15 se déplacer entre les positions ouverte et fermée ou viceversa est indiqué sur l'axe X. Comme on peut le voir, la porte 23 la plus longue (figure 2A) met 20 secondes pour se déplacer entre les positions ouverte et fermée. De plus, sa vitesse maximale, comme on peut le voir sur le graphique, 20 n'atteint que le niveau 1 sur le graphique 2A. Par contre, le profil de fonctionnement d'une porte 25 de dimension moyenne, illustré sur la figure 2B, correspond à un mouvement entre les positions ouverte et fermée en 10 secondes et atteint une vitesse maximale de niveau 2. 25 Enfin, la porte 27 la plus courte, figure 2C, atteint une vitesse maximale de niveau 3 et se déplace entre les positions fermée et ouverte pendant 8 secondes. La figure 3 montre une vue d'une installation d'une version du dispositif de mesure par ultrasons selon 30 l'invention, représentant une chaussée ou une voie de circulation 31, une barrière fixe 33, une porte mobile 35 et un dispositif 37 de commande de porte. De plus, un émetteur-récepteur 39 d'ultrasons est positionné sur le dispositif 37 de commande de porte et un milieu 40 35 réfléchissant les ultrasons est positionné sur le côté opposé de la porte 35. Par conséquent, lorsque l'émetteur- récepteur 39 d'ultrasons génère des ondes ultrasonores, ce qu'il effectue lors de l'installation ou à n'importe quel moment ensuite, les ondes sont réfléchies par le milieu réfléchissant 40 et renvoyées à l'émetteurrécepteur 37. 5 Dans le cas typique, une unité d'analyse 43 détermine la longueur de la porte par le temps de parcours des ondes entre l'émetteurrécepteur 39 et le milieu réfléchissant 40. Le moteur de la porte et le système d'engrenage, qui transmet la puissance générée par le moteur pour déplacer 10 un bras 44 faisant pivoter la porte 35 afin de l'ouvrir, ne sont pas représentés car ces aspects du système sont bien connus dans la technique. La figure 4 représente une autre version du dispositif de mesure par ultrasons. Seuls les aspects du dispositif 15 illustré sur la figure 4 qui sont différents de ceux de la figure 3 portent de nouvelles références numériques, les autres références numériques étant identiques à celles de la figure 3. Sur la figure 4, un émetteur 51 d'ultrasons est placé sur un boîtier 51 de service de porte et des 20 faisceaux d'ondes ultrasonores sont dirigés vers une unité esclave 53 placée à l'autre extrémité de la porte 35. L'unité esclave 53 est en liaison de communication par une ligne 55 avec l'unité maître 51 de l'émetteur. A la réception par l'unité esclave 53 d'émissions ultrasonores, 25 cette unité esclave 53 transmet cette information à l'unité maître 51 en passant par la connexion 55. Sur la base de cette information, une unité d'analyse 44 peut calculer la longueur de la porte. Sur la figure 4, la porte 35 est une porte à deux venteaux pivotants. La figure 5 montre une troisième version du dispositif de mesure par ultrasons. Dans ce cas, il est constitué d'un émetteur 71 d'ultrasons, d'un milieu réfléchissant 73 et d'un capteur séparé 75 d'ultrasons. l'information portant sur le temps mis par le signal ultrasonore pour se déplacer 35 depuis l'émetteur 71, pour être renvoyé par réflexion par le milieu 73 et pour être reçu par le capteur 75, est utilisée par une unité d'analyse 44 qui, sur la base de cette information, peut déterminer la longueur de la porte 35. La figure 6 représente une autre variante de 5 l'agencement pouvant être adopté par le dispositif de mesure par ultrasons. Dans cette variante, un émetteurrécepteur 71 est placé dans la structure de porte ellemême. La figure 6 est une vue en coupe partielle d'une traverse de porte. Les ondes ultrasonores générées par 10 l'émetteur-récepteur parcourent la traverse 81, sont réfléchies à l'extrémité intérieure 85, et l'écho est détecté par l'émetteur-récepteur 79. Une unité d'analyse 83 exécute les calculs appropriés pour déterminer la longueur et communique celle-ci à l'actionneur de la porte. La 15 figure 7 est une vue d'une porte 91 qui est formée en partie par la traverse 81. L'émetteur-récepteur 79 émet des ondes ultrasonores le long de la traverse 81 jusqu'à son extrémité 85 qui les renvoie à l'émetteur-récepteur 79, lequel capte les ondes réfléchies. Dans de nombreux cas, 20 des portes de ce type sont réalisées en aluminium extrudé à âme creuse pour constituer une porte robuste et durable qui est également relativement légère et aisée à déplacer. Une autre méthode pour calculer la vitesse optimale d'ouverture et de fermeture de la porte sur la base de sa 25 longueur, qui utilise une approximation de ligne droite comme utilisée ci-dessus, est la suivante étant donné la formule Y =M * X + B pour une équation d'une ligne droite o Y = point calculé et M = (Ymax-Ymin) / (Xmax-Xmin) étant donné Y = temps (ou, en variante, couple, vitesse du moteur, etc.) minimal et maximal et X = longueur de porte (ou, en variante 35 masse*longueur de porte) minimale et maximale et B = Ymax - M*Xmax La vitesse optimale peut être calculée entre les vitesses minimale et maximale une fois que la longueur de la porte est connue. Si le constituant X de l'équation est écrit pour la longueur et la masse, la masse est alors 5 déterminée et multipliée par la longueur. Pour cet exemple, on utilise simplement la longueur et on introduit Y sous la forme d'un temps en secondes. Etant donné : Ymax = 15 secondes pour une longueur de porte Xmax de 6,08 mètres et Ymin = 8 secondes pour une 10 longueur de porte Xmin de 1,824 mètres (6 pieds), M = (15-8) / (6,08-1,824) = 7/4,256 = 1,64 B = 15 - (1, 64x6,08) = 15-10 = 5 Si la longueur X de la porte est déterminée comme étant de 3,648 mètres (12 pieds), la vitesse optimale Y=1,64x3,648+5 est alors calculée comme étant de 11 secondes. Il convient de se rappeler que Y n'est pas limité à un temps en secondes, mais pourrait être calculé pour 20 produire un couple ou une vitesse de moteur ou toute autre valeur souhaitée donnant le temps optimal pour ouvrir ou fermer la porte. Un exemple de logiciel en pseudo code est donné # définit M 1,64 # définit B 5 # définit Xmax 6,08 # définit Xmin 1,824 Obtenir longueur porte (X) ; //lecture de la longueur de porte -* X Si (X > Xmax) //vérifier les longueurs minimales et maximales X = Xmax Si (X Par exemple, et selon des variantes du mode de 5 réalisation, les caractéristiques de fonctionnement comprennent des types de mouvement de la barrière. Selon une autre variante, la barrière est choisie dans un groupe comprenant une grille coulissante, une grille pivotante, une barrière qui se déplace dans une direction 10 verticale ou une porte. Selon encore une autre variante, le type de mouvement est une vitesse à laquelle la barrière se déplace lorsqu'elle s'ouvre et se ferme. Selon une autre variante, la vitesse est inversement 15 proportionnelle à la longueur de la barrière ou à la longueur et à la masse de la barrière. REVENDI CATIONS 1. Appareil de commande du mouvement d'une barrière, caractérisé en ce qu'il comporte a) un dispositif de mesure par ultrasons positionné de façon à mesurer la longueur d'une barrière (35) ; b) une unité d'analyse (43) destinée à déterminer diverses caractéristiques de la barrière, en connexion de communication avec le dispositif de mesure par ultrasons, laquelle unité génère un signal d'état basé sur une 10 information obtenue à partir du dispositif de mesure par ultrasons et; c) une unité (37) de commande de barrière qui réagit à un signal d'état provenant de l'unité d'analyse et qui commande les caractéristiques de fonctionnement de la 15 barrière sur la base du signal d'état. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de mesure par ultrasons est choisi dans un groupe comprenant une unité maître et esclave (51, 53) positionnée pour mesurer la longueur de la barrière; 20 une unité à émetteur-récepteur et réflecteur (39, 40) positionnée pour mesurer la longueur de la barrière; ou une unité à émetteur (71), une unité à réflecteur (73) et une unité à capteur (75) positionnées pour mesurer la longueur de la barrière. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif destiné à déterminer la masse de la barrière, l'unité de mesure comprenant ledit signal d'état envoyé au dispositif de commande de la barrière. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les caractéristiques de fonctionnement comprennent une vitesse de manoeuvre de la barrière. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les caractéristiques de fonctionnement comprennent 35 des types de mouvement de la barrière. 6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la barrière est choisie dans un groupe comprenant une grille coulissante, une grille pivotante, une barrière qui se déplace dans une direction verticale ou une porte. 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le type de mouvement est une vitesse à laquelle la barrière se déplace lorsqu'elle s'ouvre et se ferme. 8. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vitesse est inversement proportionnelle à la 10 longueur de la barrière. 9. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vitesse est inversement proportionnelle à la longueur et à la masse de la barrière. 10. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en 15 ce que l'unité de mesure par ultrasons comporte un transducteur à ultrasons placé à une première extrémité de la barrière et une unité réfléchissant les ondes ultrasonores, positionnée en communication par réflexion avec le transducteur à une seconde extrémité de la 20 barrière. 11. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de mesure par ultrasons comporte une unité maître (51) à ultrasons capable d'émettre des ondes ultrasonores, placée à une première extrémité de la 25 barrière, et une unité esclave (53) à ultrasons recevant des ondes ultrasonores, placée dans une position de réception par rapport à l'unité maître à une seconde extrémité de la barrière, et l'unité maître est une seconde liaison de communication (55) autre que par ultrasons avec 30 l'unité esclave pour recevoir ainsi une confirmation de la réception de signaux à ultrasons par l'unité esclave. 12. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de mesure par ultrasons comporte un émetteur d'ultrasons placé à une première extrémité de la barrière 35 et une unité réfléchissant les ondes ultrasonores, placée en communication par réflexion avec un capteur à ultrasons positionné de façon à être adjacent à l'émetteur d'ultrasons à la première extrémité de la barrière. 13. Procédé pour établir une vitesse optimale d'une porte de sécurité, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent: A. à déterminer la longueur d'une porte de sécurité (35) ; B. à déterminer si la longueur mesurée de la porte de sécurité est inférieure à une longueur minimale et, si 10 elle l'est, à établir une vitesse de fonctionnement de la porte et les vitesses maximales préétablies; C. à déterminer si la porte de sécurité est d'une longueur supérieure à une longueur maximale préétablie et, si elle l'est, à établir la vitesse prédéterminée de la 15 porte à une vitesse minimale préétablie; D. à déterminer si la porte de sécurité a une longueur comprise entre le maximum préétabli et, si tel est le cas, à établir la vitesse de fonctionnement de la porte à une valeur équivalente à la valeur préétablie prise dans 20 une gamme de valeurs, déterminée par la longueur réelle de la porte. 14. Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que la gamme préétablie, à partir de laquelle la vitesse optimale de la porte est établie, qui a une 25 longueur déterminée de façon à être comprise entre les valeurs maximale et minimale préétablies de la porte, est prise à partir d'un graphique d'une fonction, cette fonction étant déterminée par une relation biunivoque entre la longueur de la porte et une vitesse optimale de 30 fonctionnement. 15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la longueur de la porte comprend l'étape d'utilisation d'un dispositif à ultrasons pour déterminer la longueur.