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Il Apparu'.1 automatique de comparaison et d'enregistrement à cellules photéelctriques, plus particulièrement adapté au contrôle de bobines de fil "
La présente invention a pour objet un comparateur à cellule photoélectrique, et plus spécialement un comparateur à cellule photoélectrique enregistreur destiné à examiner plusieurs objets semblables et à enregistrer des informations essentielles pour la détection de défauts de fabrication-'de ces objets.
Les dispositifs photoélectriques desinés à déceler les variations de dimensions sont bien connus des électroniciens. Cependant, il est parfois important, non seulement de connaître les variations de dimensions entre
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673040 plusieurs des éléments examinés, mais aussi d'utiliser les résultats de cet examen pour déceler un ou plusieurs défauts de fabrication produits en un ou plusieurs points éloignés. Les déterminations de cette nature ont de l'importance dans le cas d'une fabrication automatisée, comme par exemple l'enroulement d'un l'il sur des bobines dans lequel l'analyse de la forme des bobines est en relation directe avec les défectuosités des opérations d'enroulement automatique sur ces bobines.
Un autre domaine dans lequel ces déterminations ont de l'importance, est celui du remplissage de réservoirs transparents dans lesquels des variations dans les quantités de liquides introduites dans lesdits réservoirs sont en relation directe avec les défauts de fonctionnement survenant en divers postes de remplissage du liquide. Du fait du nombre croissant d'opérations de fabrication complètement automatisées et ocmmandéex par calculatrices, il est également important qu l'information enregistrée à la suite d'une analyse photoélectrique le soit de manière telle qu'elle soit compréhensible pour les ensembles calculateurs, autrement dit, soitenregistrée sous forme binaire.
La nécessité d'un enregistrement binaire de l'information est la conséquence du fait que le système décimal n'est pas le procédé optimal utilisable avec les éléments de calculatrices électroniques, par exemple des relais, des tubes à vide* des transistors, des noyaux de mémoire en ferrite, etc.. Tous ces composants électriques ont en principe deux états stables. Bien qu'on puisse réali- ser certains dispositifs afin qu'ils aient plus de deux états stables, l'emploi de dispositifs numériques binaires est largement imposé par des considérations techniques
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673040 conduisant à une plus grande sécurité de fonctionnement.
Le système-de numération binaire, de base 2, est utilisé par conséquent dans les ensembles calculateurs,'et il est nécessaire de convertir les grandeurs ou -:quantités des données, exprimées dans le système décimal de base 10 de manière à pouvoir les employer dans ces ensembles.
L'invention a, par conséquent, pour objet un appareil du type comparateur photoélectrique qui doit enregistrer des différences de façon que les défauts de fonctionnement produits en un point éloigné puissent être déterminés, l'invention concerne également un procédé pour déterminer des différences par des procédés photoélectriques et enregistrer des comparaisons dans le système d'informationbinaire:
un appareil du type comparateur photoélectrique selon l'invention enregistre les différences dans le système binaire, différences qui sont compréhensibles pour les calculaireces et cet appareil permet de déterminer la fin des opérations d'enroulement d'une bobine, en particulier sur un équipement comportant des dispositifs d'enroulement et de guidage automatique,
On a découvert qu'un comparateur photoélec- trique permettant de déterminer les dimensions de plusieurs objets, et l'enregistrement d'informations convenant pour la constatation de défauts de fonctionnement dans la fabrication des objets examinés en des points plus ou moins éloignés, peuvent être réalisés en mettant-en circuitavec un comparateur photoélectrique convenant pour une détermination continue, à l'aide de plusieurs mesures,
des dimensions (Ne plusieurs objets - un convertisseur analogique
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numérique qui émet une impulsion pour chaque niveau jusqu'à et y compris, le niveau le plus élevé représenté par le signal provenant du comparateur photoélectrique.
La ou les impulsions provenant du convertisseur analogique numérique sont introduites dans un réseau de circuits logiques qui est de préférence un groupe de circuits "porte", et encore mieux un groupe d'interrupteurs unipolaires à deux posi tions. Une impulsion isolée provenant du circuit logique est alors . convertie du système décimal au système binaire, par passage à travers un dispositif convertisseur constitué par exemple par une matrice de diodes classiques, et le signal de sortie sert à acionner un enregistreur approprié, comme par exemple des enregistreurs à bande perforée, des cartes perforées , etc..
D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre et des dessins sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique en partie en traits pointillés, du comparateur photoélectrique selon l'invetoin associé à un ensemble d'enlèvement de bobines.
La fleure 2 est un schéma de circuit de comparateur photoélectrique selon l'invention.
La figure 3 eet un schéma fonctionnel de comparateur photoélectrique selon l'invention.
Sur la figure l, les bobines 1 portant le fil enroulé sont montées sur un transporteur continu à bande 2.
Il doit être entendu, bien que le comparateur photoélectriques selon l'invention puisse être utilisé pour une grande variété d'opérations de fabrication, que ce comparateur photoélectrique selon l'invention convient en particulier pour être employé en liaison avec un appareillage
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d'enlèvement automatique de.. bobines, tels ceux décrits dans les brevets EUA n 3.112.601; 3.116.586; 3.123.967 respectivement du
Le transporteur 2 à bande est un ensemble caractéristique des dispositifs qui ont été mentionnés ci-dessus. Le transporteur 2 est muni de tiges ou d'organes de support de bobines 3 et 4 et d'un contacteur 5 qui sert à définir le début et la fin d'un cycle de déplacement de bobine.
Lorsque les bobines enroulées avancent en direction du couloir 6, la tige 3, qui est toujours sans bobine dans le cycle d'enlèvement viendra en contact avec le palpeur en saillie de l'interrupteur 7, indiquant ainsi qu'une bobine 1 est en position pour être détectée par le comparateur photoélec- trique 8, ét egalement pour mettre ledit comparateur en circuit. Le circuit du comparateur photoélectrique qui est fermé par la manoeuvre de l'interrupteur 7 est constitué par une source lumineuse unique 8, des cellules photoélec- triques 9 et 10 et un pont 11.
La lumière émise par la source lumineuse 8 en direction de la cellule photoélectrique
9 est interceptée par la bobine vide 18, donnant ainsi une constante de référence.La lumière émise par la source lumineuse 8 en direction de la bobine 1 portant du fil est affaiblie dans une proportion plus ou moins grande suivant la quantité de fil enroulé sur chaque bobine 1, projetant ainsi un flux lumineux qui peut varier d'un échantillon à l'autre sur la cellule, photoélectrique 10.
Les courants recueillis aux bornes de sortie des cellules photoélectriques 9 et 10 sont ensuite appliqués au pont 11, le taux de déséquilibre existant entre les deux cellules
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photoélectriques étant proportionnel a la quantité de fil enroulé sur la bobine 1. Lorsque la tige 3 avance en direction du couloir 6 d'évacuation, un palpeur dépassant de l'interrupteur 12 vient en contact avec la tige 3 et le dispositif 13 d'enregistrement est mis en circuit. La disposition mécanique des palpeurs dépassant des interrup- teurs 7 et 12 est telle que la tige 3 reste en contact avec le palpeur de l'interrupteur 7 pendant toute la durée du contact entre la tige 3 et le palpeur de l'interrupteur 12.
La disposition mécanique des palpeurs des interrupteurs 7 et 12 est également telle que la tige 3 cesse d'être en contact avec le palpeur de l'interrupteur 12 avant de cesser d'être en contact avec le palpeur de l'interrupteur 7. Les interrupteurs 7 et 12 sont disposés mécaniquement de façon à empêcher le signal résultant de la comparaison photo- électrique de disparaitre avant son enregistrement. Bien que les dispositifs enregistreurs 13 puissent être très divers, on a observé que les dispositifs à bandes perforées et à moteur conviennent particulièrement pour les applications de la présente invention. L'information enregistrée sur la bande d'enregistrement du dispositif à perforations 13 est définie par le signal recueilli à la sortie du pont 11.
Le signal provenant du pont 11, passe après une amplification appropriée dans un convertisseur 14 analogique numérique associé à un circuit 15. L'information dans le système décimal fournie par le circuit logique 15 est ensuite traduite en informations binaires par un convertisseur 16 de décimal en binaire. Les signaux de sortie provenant du convertisseur
16 sont ensuite 'traduits par des perforations appropriées de la bande du dispositif enregistreur 13. Il est bien entendu que l'appareil de la figure 1 est représenté
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en pointillés pour faciliter les explications et que l'ensemble de la cellule photoélectrique et de la lampe doit être logé dans un boîtier 17, qui est évidemment indispensable dans le but d'empêcher la lumière provenant de source parasite de provoquer des erreurs affectant le système d'analyse.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, l'interrupteur 5 indique, par l'intermédiaire de circuits appropriés, le début et la fin de chaque cycle d'enroulement, qui doivent à titre de référence, être enregistrés sur la bande du dispositif enregistreur 13 à ruban perforé. Pour faciliter les explications, le câblage de l'interrupteur 5 n'a pas été représenté tandis que le câblage des autres composants électriques a simplement été représenté sous forme de schèma fonctionnel. L'enregistrement sur la bande perforée de l'enregistreur 13 permet de mettre en corréla- tion la mesure de la forme de chacune des bobines 11 avec les conditions existant aux divers points d'enroulement du fil sur les bobines. La bande perforée de l'enregistreur 13 contient des informations représentées par un certain nombre de perforations pour chaque bobine.
Le nombre de perforations correspond à la quantité de fil enroulé sur chaque obine.
Si, par exemple, on examine une bobine sur laquelle une quantité réduite de fil est enroulée à la suite d'une rupture de fil au cours de l'opération d'enroulement, l'information qui sera perforée sur la bande sera différente de l'informa- tioneprésentant une bobine sur laquelle la quantité normale de fil est enroulée.
Comme on peut le voir d'après la description ci-dessus, l'appareil selon l'invention peut être commodément subdivisé en cinq ensembles distincts qui sont :(a) le compa- rateur photoélectrique (b) le convertisseur analogique numéri- que, (c) le circuit logique (d) le convertisseur décimal linéaire et (e) le dispositif enreGistreur.
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Le comparateur photoélectrique.
Le comparateur photoélectrique représenté sur la figure 2 ust un ensemble classique dans lequel on utilise deux cellules photoélectriquosphotoconductricos 39 et 40. Le courant pour les cellules photoélectriques 39 et 40 provient do préférence d'une source de courant 38 qui peut être une pile sèche.
Les cellules photoélectriques 39 et 40 sont également en circuit avec des tubes amplificateurs 36 et 37, respectivement, faisant partie d'un pont. Les cellules photoélectriques 39 et 40 sont intercalées dans un circuit en pont avec des résistances 34 et 35 et une résistance variable 30, et également en circuit avec des résistances 32 et 33.
L'équilibre du pont dépend de l'influence de la lumière sur signal de. sortie des cellules pho- toélectriqes 39 et 40. On réalise électriquement un équilibrage exacte des flux lumineux correspondant aux zéros, en agissant sur la prise d'une résistance variable 30 qui est en circuit avec le bloc d'alimentation 29. Apre.:
. le réglage du zéro, l'importance du déséquilibre qui existe.entre la sortie de la cellule photoélectrique 39 et la sortie de la cellule photoélectrique 40 a pour origine les différences des flux lumineux ocultés par les étalons de référence, par exemple une bobine vide, et par une bobine sur laquelle est enroulée du fil, Le courant est amplifié par les tubes amplificateurs. 36 et 37 du pont, et on fait passer le courant ainsi amplifié par le convertisseur analogique numérique. Si le déséquilibre dans le circuit est dû. à des écarts existants entre le tube amplificateur 36 et le tube amplificateur 37 du pont, le réglage du zéro peut être établi par un choix correct de la prise sur la résistance variable 31 qui est en circuit avec le blocd'alimentation 38.
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Convertisseur..analogique- numérique.
Comme on le voit sur la figure 2, le convertisseur analogique numérique contient six enroulements do signal de relais à palette 41. A chaque enroulement do signal de relais à palette 41 correspond un enroulement de verrouillage 41' ( les enroulements de verrouillage sont indiqués individuellement de a à f) reliés à un rhéostat 42 correspondant (les rhéostats sont indiqués individuellement de a à fè les enroulements de verrouillage 47,sont destinés à maintenir formes les interrupteurs à palette 41" (les interrupteurs à palettes sont indiqués individuellement de a à f) mais sont incapables de provoquer' la fermeture de l'interrupteur sans l'aide de l'enroulement de signal 41. Etant donné que tous les enroulements de signal 41 sont en série, ils sont tous parcourus par le même courant.
Par conséquent, à un instant donné, tous les enroulements de signal 41 fournissent la même force magnétomotrice composante qui ferme leur interrupteur 41" à palette correspondant. En réglant les rhéostats 42 pour différentes intensités du courant dans chacun des enroulements de verrouillage correspondant 41, on régi : la sensiblilité de chaque relaie de verrouillage 41' de façon à provoquer la fermeture du l'interrupteur correspon- dant pour un courant de signal différent. Le premier interrupteur 41' a est fermé pour un courant inférieur à celui provoquant la fermeture de l'interrupteur 41'b, la même progression continuant jusqu'au niveau f.
Tous les rhéostats 42 sont réglés dans l'ordre, de façon qu'il y ait un écart de un volt d'un niveau au suivant. Pour les applications de la présente invention, les ajustements sont théoriquement tels que l'interrupteur 41'a se ferme pour un signal de 6, tandis que chaque interrupteur qui lui succède se ferme pour un volt de plus jusqu'à 10 volts pour
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l'interrupteur 41'e.
Le rhéostat 42b est réglé pour un signal de 12 volts de façon à signaler un élément de dimensions exces- sives, comme par exemple: une bobine sur laquelle est enroulée une quantité trop grande de fil.11 est bien entendu que les tensions indiquées ne le sont qu'à titre d'exemples non limitatifs.
En mettant en corrélation le circuit du convertisseur analogique numérique avec le circuit du comparateur photoélectrique, on voit que le courant qui circule et qui est fonction du taux de déséquilibre existant entre la cellule photoélectri- que 39 et la cellule photoélectrique 40 passe à travers tous les enroueetns de signal 41 branchés en série. Suivant l'intenstité du courant, tous les interrupteurs à palettes corres- pondant 41" sont formés, la fermeture étant limitée à l'intensité de courant correspondant au réglage de la tension du rhéostat 42 correspondant au niveau le plus élevé.
On intercale un circuit spécial entre le comparateur photoélectrique et le convertisseur analogique numérique, @ le circuit étant constitué par les transistors 43 et 44 tur les bornes des enroulements 41 branchés en série et les une ificatieurs 36 et 37 du pont respectivement, les tran- sisseru 43 et 44 servant à adapter les impédances et ainsi à préer les tubes amplificateurs 36 ut 37 du pont.
Dans le but de protêger les transistors 43 et 44. on intercale des diodes 45 et 46 entre le transistor 43 et le tube amplificateur du pont 36, et entre le transistor 44 et le tube amplificateur du pont 37 respectivement. Les diodes servent à protéger les transistors contre les tensions inverses.
Une résistance de-polarisation ferme le circuit entre la diode 46 et le transistor 43, et, de même, le circuit entre la diode 45 et le transistor 44 est fermé par la résistance de polarisation 47 La comparateur photoélec-
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trique protégé par les circuits mentionnés ci-dessus transmet ainsi un courant à un convertisseur analogique numérique qui, par fermeture de l'interrupteur à nalette approprié transmet un courant au circuit logique.
Circuit logique.
Le circuit logique est constitué par un relais 49 (les relais 49 étant numérotés individuellement de a à f), chaque relais étant en circuit avec .un interrupteur à palette 41' du niveau correspondant du convertisseur analogique numérique.
La mise sous tension des relais 49 actionne l'interrupteur unipolaire à deux directions correspondant 50 (les interrupteurs 50 sont numérotés individuellement de a à f ) ; à chaque relais 49 correspond un interrupteur 50 unipolaire à deux positions. Le bloc d'alimentation 52 alimente en énergie les relais 49, le bloc d'alimentation 52 étant mis en circuit avec les relais 49 par les interrupteurs à palette 41' Le circuit utilisé en liaison avec l'interrupteur 50 unipolaire à deux directions est unique on son genre du fait do l'excitation de plusieurs relais 49, et par conséquent la manoeuvre de plusieurs interrupteurs 50 unipolaires à deux positions, ferme un seul circuit.
Un moyen simple d'énoncer ce fait consiste à dire s'il y a un courant de sortie pour un niveau qui n'est pas excitera condition que tous les niveaux extérieurs soient excités. Bien que, pour simplifier l'exposé, tous les -commutateurs aient été représentés à l'état non excité, on comprend la fonction du circuit logique en considérant la situation hypothétique dans laquelle le courant sortant du comparateur photoélectriques est tel qu'il ferme l'interrupteur à palette 41'c.
Le courant qui passe, dans le relais 49c du circuit logique actionne l'interrupteur 50c unipolaire à deux positions, et actionne de même les interrupteru 50b et 50a unipolaires à deux positions,
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respectivement, a la suite de la fermeture des interrupteurs à palette 41b et 41'a. Cependant, le passage d'un courant, du fait de la manoeuvre de ces trois interrupteurs, est assuré à un niveau isolé détorminé et plus spécialement, au niveau correspondant à la position de repos de l'interrupteur 50 unipolaire à deux directions. Le courant pour le circuit ainsi fermé est fourni par le bloc d'alimentation 51 qui sert également à commander le dispositif enregistreur.
Pour l'emploi dans un système calculateur, l'information obtenue 1 par le circuit logique exprimé ci-dessus, doit être transformée en information binaire* Convertissour décimal binaire
Le convertisseur décimal binaire est simplement destiné à transformer le signal d'entrée du circuit logique en nombre correct de signaux de sortie destinés à un dispositif d'information binaire. Ce système comporte plusieurs matrices normalisées de diode 53 émettant le nombre correct de signaux de sortie, et un circuit destiné à introduire le signal de sortie au point correct dans l'ensemble enregistreur.
EMI12.1
Dispositif onr:isbrc:ur.
Le ou lus courants provenant du système conver- tisseur décimal-binaire sont dos impulsions qui sont transformées on signaux mécaniques, et ensuite, en enregistrement permanent d'un type convenable, comme par exemple une bande perforée, à l'aide du dispositif enregistreur 54, qui est représenté sur la figure 2, sous forme do plusieurs trous do porforatinns. Il est bien entendu, cependant, que le dispositif enregistreur n'est pas obligatoirement à bande, perforée mais peut être do tout type d'enregistreur à bande magnétique ou à transposition d'in- formation sur carte perforée appropriée, par exemple "IBM",
ou tout autre type d'enregistrement permanent pouvant être introduit dans une calculatrice électronique . Un modèle de dispositif en-
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registreur qui convient à la présente invention est le dispositif à moteur et ruban perforé "FRIDON SP-3" fabriqué par FRIDON Inc. de Rochestcr, E.U.A.
Le circuit de la figure 2 comportant les cinq éléments distincts décrits ci-dessus est commandé par des interrupteurs 55 et 56 correspondant aux éléments 7 et. 12 ros- poctifs de la figure 1.
La fermeture de l'interrupteur -55 met le bloc d'alimentation 57 on circuit et agit sur le circuit comparateur photoélectrique. La fermeture do l'interrupteur 56 actionne le relais 58 qui ferme l'interrupteur 59 mettant en circuit le bloc d'alimentation 51, lequel est utilisé pour le dispositif d'enregistrement 52 et dans certaines parties du circuit et du convertisseur décimal binaire.
- En résume, on comprend facilement le fonctionnement du comparateur photélecrtrique selon l'invention en se reportant à la figure 3-sur laquelle un comparateur photoélectri- que 61 est commandé par un interrupteur 67 qui mot également le comparateur 61 photoélectrique en circuit avec le convertisseur 64 analogique numérique. A la suite de l'examen effectué par le comparateur photoélectriques 61, un signal est émis en direction' du convertisseur analogique numérique 64, dans ces conditions, l'interrupteur 62 est actionné, mettant en circuit le dispositif à bande perforée 63.
Le convertisseur 64 analogi-. que numérique convertit le signal provenant du comparateur pho- toélectrique 61 en un ou plusieurs signaux désignés par a,b,c, d,- et f de l'ensemble 64 analogique numérique. La ou les impulsions provenant du convertisseur 64 analogique numérique sont ensuite transmises à un circuit logique du type intersection 65, des circuits inhibiteurs-intersection 66, et un seul circuit
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inverseur 68.
Tous les circuits intersection 65 où l'intensité du courant est inférieure ou égale à l'intensité du signal provenant du convertisseur 64 analogique numérique seront cependant actionnés seul le circuit inhibiteur intersection 66 correspondant le plus élevé, c'est-à-dire le circuit 66 qui correspond au circuit intersection 65 actionné le plus élevé transmettra un signal au convertisseur décimal-binaire 69. Dans le cas où le signal provenant de l'ensemble convertisseur analogique numérique 64 est inférieur au signal le plus faible qui sera admis par le circuit d'intersection 65, le signal sera transféré au circuit inverseur 68 et atteindra ainsi le convertisseur décimalbinaire 69.
Le signal isolé transmis soit par le circuit inhibiteur intersection 66 soit par le circuit inverseur 66 est traduit par le convertisseur 69 en un ou plusieurs signaux, et par conséquent, enregistré par les opérations mécaniques appropriées exécutées par le dispositif à bande perforée 63. Il convient de noter que l'appareil à bande perforée 63 et le comparateur photoélectrique 61 sont en circuit avec l'interrupteur 70 qui définit la fin et le début du cycle mécanique étudié comme par exemple, le début et la fin d'un cycle d'enroulement. L'in- terrupteur 70 sert également à déclencher l'avancement de la ban- de de l'enregistreur à bande perforée 63, servant ainsi à pro- voquer des manoeuvres et des enregistrements sur la bande du dis- positif enregistreur à bande perforée 63.