Brevet FR2914095A1 — publié le 20080926

DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif de détection pour la saisie d'objets, avec un capteur optique et avec un capteur ultrasonore, comprenant un émetteur d'ultrasons émettant des ondes ultrasonores et un récepteur d'ultrasons recevant des ondes ultrasonores. Un tel dispositif de détection est connu du document DE 20 2005 020 654 U1. Le dispositif de détection qui y est décrit sert à la détection d'étiquettes sur un matériau de support et comprend un capteur optique ainsi qu'un capteur ultrasonore qui sont activables au choix par l'intermédiaire die moyens de commutation pour la détection des étiquettes. Aussi bien le capteur optique que le capteur ultrasonore travaillent selon une mesure de transmission, c'est-à-dire que l'émetteur et le récepteur du capteur optique, d'une part, et l'émetteur d'ultrasons et le récepteur d'ultrasons, d'autre part, sont chaque fois disposés de part et d'autre d'un plan de détection dans lequel le matériau de support avec les étiquettes est guidé relativement au dispositif Le dispositif de détection est disposé dans un boîtier en forme de fourche avec deux bras de fourche entre lesquels s'étend le plan de détection. Les composants du capteur optique et du capteur ultrasonore sont disposés dans ce boîtier de façon que l'axe de faisceau des ondes ultrasonores qui sont émises par l'émetteur d'ultrasons et l'axe optique des rayons lumineux d'émission qui sont émis par l'émetteur se coupent dans le plan de détection. De cette manière, le lieu de mesure et l'instant de mesure pour la détection des étiquettes ne dépendent pas du fait que l'on utilise pour ce faire le capteur ultrasonore ou le capteur optique. Etant donné que ce dispositif de détection permet d'utiliser au choix un capteur ultrasonore ou un capteur optique pour la détection des étiquettes, on obtient avec lui une détection d'étiquettes sûre pour un large éventail de matériaux d'étiquettes et de support. -2- L'invention a pour but de mettre à disposition un dispositif de détection du type mentionné en introduction qui présente une sûreté de détection plus élevée avec une faible complexité de construction. La présente invention a pour objet un dispositif de détection pour la saisie d'objets tel qu'évoqué en introduction à la présente, caractérisé en ce que des moyens de déviation pour focaliser les ondes ultrasonores dans un plan de détection sont placés après l'émetteur d'ultrasons. L'invention peut en outre, le cas échéant, faire état d'une ou plusieurs des caractéristiques additionnelles suivantes : - des moyens d,e déviation au moyen desquels les ondes ultrasonores sont focalisées sur le récepteur sont placés avant le récepteur d'ultrasons. -le capteur optique présente un émetteur qui émet des rayons lumineux d'émission le long d'un axe optique et un récepteur qui reçoit des rayons lumineux de réception. 20 - l'axe optique du capteur optique et l'axe de faisceau des ondes ultrasonores se coupent dans le plan de détection. - le capteur optique et/ou le capteur ultrasonore est ou sont activable(s) au choix pour la détection d'objets. - on effectue une mesure de transmission avec le capteur ultrasonore et/ou le capteur optique pour détecter un objet dans le plan de détection. - celui-ci est intégré dans un boîtier en forme de fourche avec deux bras de 30 fourche s'étendant parallèlement l'un à l'autre, le plan de détection s'étendant entre les bras de fourche, parallèlement à ceux-ci. - l'émetteur d'ultrasons et l'émetteur sont intégrés dans un premier bras de fourche du boîtier et le récepteur d'ultrasons et le récepteur dans un 35 deuxième bras de fourche du boîtier. 25 -3- - les axes optiques de l'émetteur et du récepteur s'étendent perpendiculairement au plan de détection. - les axes longitudinaux de l'émetteur d'ultrasons et du récepteur 5 d'ultrasons s'étendent chacun en direction de l'axe longitudinal du bras de fourche associé. - l'angle d'inclinaison des ondes ultrasonores par rapport au plan de détection peut être prédéfini par les moyens de déviation associés à 10 l'émetteur d'ultrasons et au récepteur d'ultrasons. - les moyens de déviation sont de forme paraboloïdale. - les moyens de déviation sont formés par des plaques de guidage. 15 - un trou d'épingle, à travers lequel les rayons lumineux d'émission sont guidés, est prévu dans chacune des plaques de guidage. - les moyens de déviation sont formés par des miroirs semi-transparents sur 20 lesquels les ondes ultrasonores sont entièrement réfléchies et que les rayons lumineux d'émission traversent en partie. - l'émetteur d'ultrasons et l'émetteur sont commandés par une unité de commande. - une unité d'évaluation, dans laquelle un signal de détection d'objet est généré en fonction des signaux de réception du récepteur d'ultrasons et/ou du récepteur, est. associée au récepteur d'ultrasons et au. récepteur. 30 - celui-ci permet: de saisir des structures d'objets à plusieurs épaisseurs et/ou plusieurs couches. - les objets à détecter sont des étiquettes disposées sur un matériau de support. 25 35 -4- - les signaux de réception du récepteur d'ultrasons et/ou du récepteur sont comparés avec une valeur seuil pour générer un signal de détection d'objet binaire. Le dispositif de détection selon l'invention sert à saisir des objets et présente un capteur optique et un capteur ultrasonore. Le dispositif de détection comprend en outre un émetteur d'ultrasons émettant des ondes ultrasonores et un récepteur d'ultrasons recevant des ondes ultrasonores. Des moyens de déviation sont placés après l'émetteur d'ultrasons pour focaliser les ondes ultrasonores dans un plan de détection. Les moyens de déviation placés après l'émetteur d'ultrasons assurent non seulement une orientation des ondes ultrasonores de façon que celles-ci soient guidées selon un angle d'incidence prédéfini sur la surface de l'objet à détecter, mais aussi une focalisation des ondes ultrasonores dans un plan de détection dans lequel l'objet à détecter se trouve. Cette focalisation augmente considérablement la sensibilité de détection. De manière particulièrement avantageuse, des moyens de déviation correspondants sont placés avant le récepteur, au moyen desquels les ondes ultrasonores venant de l'objet sont focalisées sur le récepteur. Cet effet de focalisation supplémentaire augmente encore une fois la sensibilité de détection du dispositif de détection. Le capteur ultrasonore et le capteur optique du dispositif de détection selon l'invention sont avantageusement disposés de façon que l'axe optique le long duquel s'étendent les rayons lumineux d'émission émis par l'émetteur et l'axe de faisceau des ondes ultrasonores se coupent dans le plan de détection dans lequel l'objet à détecter est disposé. Il est ainsi garanti que l'objet respectif sera détecté à la même position indépendamment du fait que le capteur ultrasonore et/ou le capteur optique soit/soient activé(s). Dans le dispositif de détection selon l'invention, le capteur ultrasonore et/ou le capteur optique peuvent être activés au choix. De préférence, on détermine pendant un processus d'apprentissage lesquels des signaux du capteur ultrasonore et/ou du capteur optique sont les mieux appropriés pour la détection de l'objet et, en fonction de cela, on décide d'activer le capteur ultrasonore et/ou le capteur optique. De préférence, -5- pendant le processus d'apprentissage, on analyse avec le capteur ultrasonore et le capteur optique un objet qui devra être saisi dans le mode de travail ultérieur du dispositif de détection. A partir des signaux du capteur ultrasonore et du capteur optique générés à cette occasion, on détermine ensuite si le capteur ultrasonore, le capteur optique ou les deux capteurs seront activés pour le mode de travail ultérieur. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, les objets sont saisis au moyen d'une mesure de transmission aussi bien avec le capteur ultrasonore qu'avec le capteur optique. Dans une forme de construction particulièrement appropriée à cet effet, le dispositif de détection selon l'invention est intégré dans un boîtier en forme de fourche avec deux bras de fourches s'étendant parallèlement, le plan de détection s'étendant entre les bras de fourche parallèlement à ceux-ci. Grâce à l'intégration des composants du capteur ultrasonore et du capteur optique dans les bras de fourche, ceux-ci se trouvent dans une position de consigne l'un par rapport à l'autre, de sorte qu'un alignement manuel de ces composants n'est pas nécessaire. De manière particulièrement avantageuse, l'émetteur d'ultrasons et l'émetteur sont intégrés dans un premier bras de fourche et sont commandés par une unité de commande commune. De façon correspondante, le récepteur d'ultrasons et le récepteur se trouvent dans le second bras de fourche, les signaux de réception du récepteur d'ultrasons et du récepteur étant évalués dans une unité d'évaluation. La double utilisation aussi bien de l'unité de commande que de l'unité d'évaluation permet de minimaliser la complexité électronique du dispositif de détection. Dans cette forme de réalisation du dispositif de détection selon l'invention, il est possible de maintenir aussi la complexité mécanique à un niveau extrêmement faible. L'émetteur et le récepteur qui composent le capteur optique sont intégrés dans les bras de fourche du boîtier de façon que leurs axes optiques soient orientés perpendiculairement au plan de détection et donc aussi aux axes longitudinaux des bras de fourche. Les axes longitudinaux de l'émetteur d'ultrasons et du récepteur d'ultrasons qui composent le dispositif de détection s'étendent par contre chacun en direction de l'axe longitudinal du bras de fourche -6-respectif. Les ondes ultrasonores émises par le capteur ultrasonore, qui s'étendent d'abord en direction longitudinale du bras de fourche, sont déviées par les moyens de déviation placés après l'émetteur d'ultrasons de façon à être guidées selon un angle d'inclinaison prédéfini sur l'objet dans le plan de détection. Cette disposition permet d'éviter de complexes perçages en biais dans les bras de fourche pour recevoir les composants du capteur ultrasonore et du capteur optique car il est possible, avec les seuls moyens de déviation, de guider les rayons lumineux d'émission et les ondes ultrasonores selon différents angles d'inclinaison sur la surface de l'objet. Les moyens de déviation peuvent être réalisés sous forme de plaques de guidage et sont par conséquent très simples et peu coûteux à fabriquer. Afin que les rayons lumineux d'émission puissent être guidés à faible distance des ondes ultrasonores, des trous d'épingle sont prévus de préférence dans les plaques de guidage associées à l'émetteur d'ultrasons et au récepteur d'ultrasons, à travers lesquels les rayons lumineux d'émission sont guidés. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse, les plaques de guidage sont remplacées par des miroirs semi-transparents sur lesquels les ondes ultrasonores sont entièrement réfléchies mais que les rayons lumineux d'émission traversent en partie. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prévoir des trous d'épingle dans les moyens de déviation pour pouvoir guider les rayons lumineux d'émission à travers ceux-ci. Le dispositif de détection peut être utilisé pour détecter différents objets. Le dispositif de détection peut, en particulier, être utilisé pour détecter des structures d'objets à plusieurs couches et/ou plusieurs épaisseurs. De telles structures d'objets peuvent être formées, par exemple, par des feuilles simples ou des feuilles multiples superposées. Une évaluation de valeur seuil des signaux de réception du récepteur d'ultrasons et/ou du récepteur permet alors de déterminer si on est en présence d'une feuille simple ou d'une feuille multiple. De façon correspondante, le dispositif de détection peut être utilisé pour détecter des étiquettes appliquées sur des matériaux de support. -7- L'invention est expliquée ci-après à l'aide des dessins. Sont montrées figure 1 : une coupe longitudinale à travers un dispositif de détection avec un capteur ultrasonore et un capteur optique pour la détection d'étiquettes appliquées sur des matériaux de support, figure 2 : une vue de dessus du dispositif selon la figure 1. La figure 1 montre la structure d'un dispositif de détection 1 qui comprend un capteur ultrasonore et un capteur optique. Le dispositif de détection 1 est intégré dans un boîtier 2 en forme de fourche. Les bras de fourche 2a, 2b du boîtier 2 s'étendent parallèlement à distance l'un de l'autre en direction horizontale. Un émetteur 4 émettant des rayons lumineux d'émission 3 est prévu dans le bras de fourche inférieur 2a du boîtier 2 comme premier composant du capteur optique. Un récepteur 5 recevant des rayons lumineux de réception 3 est intégré dans le bras de fourche supérieur 2b comme autre composant du capteur optique. L'émetteur 4 est formé, par exemple, par une diode électroluminescente, le récepteur 5 est une photodiode ou analogue. L'émetteur 4 est monté dans le bras de fourche inférieur 2a de façon que son axe optique, selon lequel les rayons lumineux d'émission 3 sont émis, s'étende en direction verticale. De façon correspondante, le récepteur 5 est monté dans le bras de fourche supérieur 2b de façon que son axe optique s'étende en direction verticale. Les axes optiques de l'émetteur 4 et du récepteur 5 coïncident. Le capteur optique travaille selon le principe de la barrière photoélectrique. Si aucun objet ne se trouve entre les bras de fourche 2a, 2b, les rayons lumineux d'émission 3 émis par l'émetteur 4 parviennent librement au récepteur 5. Si un objet se trouve entre les bras de fourche 2a, 2b, les rayons lumineux d'émission 3 sont au moins partiellement réfléchis sur l'objet, de sorte que la part réfléchie des rayons lumineux d'émission 3 ne parvient plus au récepteur 5. Un émetteur d'ultrasons 7 émettant des oncles ultrasonores 6 est intégré dans le bras de fourche inférieur 2a du boîtier 2 comme premier composant du capteur ultrasonore. Un récepteur d'ultrasons 8 recevant des ondes ultrasonores 6 est intégré dans le bras de fourche supérieur 2b comme -8-deuxième composant du capteur ultrasonore. L'émetteur d'ultrasons 7 et le récepteur d'ultrasons 8 présentent chacun un transducteur ultrasonore. Le capteur ultrasonore est monté dans le bras de fourche inférieur 2a de façon que son axe longitudinal, c'est-à-dire son axe le long duquel les oncles ultrasonores 6 sont émises, s'étende en direction longitudinale du bras de fourche inférieur 2a, c'est-à-dire en direction horizontale. Le récepteur d'ultrasons 8 ,est intégré dans une position de montage horizontale correspondante dans le bras de fourche supérieur 2b. L'émetteur 4 et l'émetteur d'ultrasons 7 sont commandés par une unité de commande 9 qui est intégrée dans le bras. de fourche inférieur 2a. Les signaux de réception générés aux sorties du récepteur d'ultrasons 8 et du récepteur 5 sont évalués dans une unité d'évaluation 10. L'unité de commande 9 et l'unité d'évaluation 10 peuvent être formées chacune par un microprocesseur. L'unité de commande 9 permet d'activer au choix l'émetteur d'ultrasons 7 et/ou l'émetteur 4. Dans l'unité d'évaluation 10, un signal de détection d'objet est généré en fonction des signaux de réception du récepteur 5 et/ou du récepteur d'ultrasons 8. Le signal de détection d'objet est délivré via une sortie 11. Pour guider les ondes ultrasonores 6 émises par l'émetteur d'ultrasons 7 dans la zone de surveillance entre les deux bras de fourche 2a, 2b, une première plaque de guidage 12 servant de premier moyen de déviation est placée après l'émetteur d'ultrasons 7. La plaque de guidage 12 présente une forme paraboloïdale. De façon correspondante, une deuxième plaque de guidage 13 servant de deuxième moyen de déviation et présentant également une firme paraboloïdale est placée avant le récepteur d'ultrasons 8. La plaque de guidage 12 placée après l'émetteur d'ultrasons 7 dévie les ondes ultrasonores 6 de façon à les focaliser dans un plan de détection E dans lequel les objets à détecter sont disposés. Les ondes ultrasonores 6 sont guidées par la première plaque de guidage 12 de façon. qu'elles convergent dans une plage d'angle d'inclinaison prédéfinie sur le plan de détection. Ce faisant, les ondes ultrasonores 6 et les rayons lumineux d'émission 3 se coupent dans le plan de détection. Si aucun objet ne se trouve dans le plan de détection, les ondes ultrasonores 6 parviennent librement à la deuxième plaque de guidage 13 où elles sont focalisées sur le récepteur d'ultrasons 8. Avec le capteur ultrasonore aussi, on effectue une mesure de transmission, -9- c'est-à-dire que l'on enregistre l'affaiblissement des ondes ultrasonores 6 lors de leur passage à travers l'objet. Afin que les rayons lumineux d'émission 3 puissent être guidés de manière à se croiser avec les ondes ultrasonores 6 dans le plan de détection, il faut que les rayons lumineux d'émission 3 soient guidés dans les régions des plaques de guidage 12, 13. Les plaques de guidage 12, 13 présentent à cet effet chacune un trou d'épingle 12a, 13a à travers lequel les rayons lumineux d'émission 3 sont guidés. A la place de plaques de guidage 12, 13, il est possible aussi de prévoir des miroirs serai-transparents comme moyens de déviation. Les ondes ultrasonores 6 sont entièrement réfléchies sur ces miroirs semitransparents, mais les rayons lumineux d'émission 3 traversent en partie les miroirs semi-transparents, de sorte que dans ce cas il n"est pas nécessaire de prévoir des trous d'épingle 12a, 13a dans les moyens de déviation. Le dispositif de détection 1 sert dans le cas présent à la détection d'étiquettes 15 disposées sur un matériau de support 14. Comme il est visible sur la figure 2, le matériau de support 14 est transporté avec les étiquettes 15 le long d'une direction de transport F. Le matériau de support 14 avec les étiquettes 15 est transporté dans le plan de détection E entre les bras de fourche 2a, 2b du boîtier 2 du dispositif de détection 1 (figure 1). Selon que seul le matériau de support 14 ou une étiquette 15 appliquée sur le matériau de support 14 est détecté(e), les rayons lumineux d'émission 3 et/ou les ondes ultrasonores 6 sont affaiblis plus ou moins fortement lors d,e leur passage à travers ces objets. Un évaluation de valeur seuil des signaux de réception du récepteur d'ultrasons 8 et/ou du récepteur 5 permet de générer dans l'unité d'évaluation 10, comme signal de détection d'objet, un signal logique binaire dont les états logiques indiquent si une étiquette l.5 est présente ou non. Les valeurs seuils nécessaires pour l'évaluation de valeur seuil sont déterminées lors d'un processus d'apprentissage qui est exécuté avant le début du mode de travail du dispositif de détection 1. Dans ce processus d'apprentissage, on mesure de manière particulièrement avantageuse le -10-matériau de support 14 avec et sans étiquette 15, de sorte que l'on peut déduire les valeurs seuils des signaux de réception obtenus par ce moyen du récepteur d'ultrasons 8 et du récepteur 5. De manière avantageuse, on décide aussi dans l'unité d'évaluation 10 si le capteur optique et/ou le capteur ultrasonore doit/doivent être activé(s) pour le mode de travail ultérieur. Par exemple, on peut activer dans l'unité d'évaluation 10 le capteur pour lequel on a obtenu la plus grande excursion de signal lors de la détection du matériau de support 14 seul et avec une étiquette 15 pendant le processus d'apprentissage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection pour la saisie d'objets, avec un capteur optique et avec un capteur ultrasonore, comprenant un émetteur d'ultrasons émettant des ondes ultrasonores et un récepteur d'ultrasons recevant des ondes ultrasonores, caractérisé en ce que des moyens de déviation pour focaliser les ondes ultrasonores (6) dans un plan de détection sont placés après l'émetteur d'ultrasons (7). 2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens de déviation au moyen desquels les ondes ultrasonores (6) sont focalisées sur le récepteur (5) sont placés avant le récepteur d'ultrasons (8). 3. Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur optique présente un émetteur (4) qui émet des rayons lumineux d'émission (3) le long d'un axe optique et un récepteur (5) qui reçoit des rayons lumineux de réception (3). 4. Dispositif de détection selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'axe optique du capteur optique et l'axe de faisceau des ondes 20 ultrasonores (6) se coupent dans le plan de détection. 5. Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le capteur optique et/ou le capteur ultrasonore est ou sont activable(s) au choix pour la détection d'objets. 6. Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on effectue une mesure de transmission avec le capteur ultrasonore et/ou le capteur optique pour détecter un objet dans le plan de détection. 7. Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que celui-ci est intégré dans un boîtier (2) en forme de fourche avec deux bras de fourche (2a, 2b) s'étendant parallèlement l'un à 25 30-12- l' autre, le plan de détection s'étendant entre les bras de fourche (2a, 2b), parallèlement à ceux-ci. 8. Dispositif de détection selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'émetteur d'ultrasons (7) et l'émetteur (4) sont intégrés dans un premier bras de fourche (2a) du boîtier (2) et le récepteur d'ultrasons (8) et le récepteur (5) dans un deuxième bras de fourche (2b) du boîtier (2). 9. Dispositif de détection selon l'une des revendications 7 ou 8, 10 caractérisé en ce que les axes optiques de l'émetteur (4) et du récepteur (5) s'étendent perpendiculairement au plan de détection. 10. Dispositif de détection selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les axes longitudinaux de l'émetteur d'ultrasons (7) et 15 du récepteur d'ultrasons (8) s'étendent chacun en direction de l'axe longitudinal du bras de fourche (2a, 2b) associé. 11. Dispositif de détection selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison des ondes ultrasonores (6) par rapport au 20 plan de détection peut être prédéfmi par les moyens de déviation associés à l'émetteur d'ultrasons (7) et au récepteur d'ultrasons (8). 12. ]Dispositif de détection selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de déviation sont de forme paraboloïdale. 13. Dispositif de détection selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de déviation sont formés par des plaques de guidage (12, 13). 30 14. Dispositif de détection selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'un trou d'épingle (12a, 13b), à travers lequel les rayons lumineux d'émission (3) sont guidés, est prévu dans chacune des plaques de guidage (12, 13). 35 15. Dispositif de détection selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de déviation sont formés par des miroirs semi- 25- 13 -transparents sur lesquels les ondes ultrasonores (6) sont entièrement réfléchies et que les rayons lumineux d'émission (3) traversent en partie. 16. Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'émetteur d'ultrasons (7) et l'émetteur (4) sont commandés par une unité de commande (9). 17. Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'une unité d'évaluation (10), dans laquelle un signal de détection d'objet est généré en fonction des signaux de réception du récepteur d'ultrasons (8) et/ou du récepteur (5), est associée au récepteur d'ultrasons (8) et au récepteur (5). 18. Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que celui-ci permet de saisir des structures d'objets à plusieurs épaisseurs et/ou plusieurs couches. 19. Dispositif de détection selon la revendication 18, caractérisé en ce que les objets à détecter sont des étiquettes (15) disposées sur un 20 matériau de support (14). 20. Dispositif de détection selon l'une des revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que les signaux de réception du récepteur d'ultrasons (8) et/ou du récepteur (5) sont comparés avec une valeur seuil pour générer 25 un signal de détection d'objet binaire.