CH653654A5

CH653654A5 - Dispositif de commande automatique d'une operation de trancanage.

Info

Publication number: CH653654A5
Application number: CH3466/83A
Authority: CH
Inventors: Bruno Buluschek
Original assignee: Maillefer Sa
Priority date: 1983-06-24
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1986-01-15
Also published as: FI842501A0; FI76048C; EP0129926A3; FI842501A; EP0129926A2; FI76048B; ATE56682T1; JPH0229580B2; US4570875A; EP0129926B1; DE3483221D1; JPS6097168A

Description

La présente invention concerne l'enroulement de câbles de grand diamètre sur des bobines. Par câble de grand diamètre, on entend des câbles électriques isolés dont le diamètre extérieur est supérieur à 10 mm. Cependant, en général, le diamètre des câbles ne dépasse pas 60 mm. Normalement, ces câbles sont produits en segments dont la longueur est aussi grande que possible et ils sont enroulés sur des bobines dont les dimensions atteignent souvent plusieurs mètres de diamètre. Les bobinoirs supportant ces bobines et les entraînant en rotation sont des appareils de grande masse nécessitant pour leur entraînement des moteurs puissants et volumineux. Le brevet CH N° 576392, par exemple, décrit un bobinoir de ce genre dans lequel le chariot de trancanage est supporté par un rail parallèle à l'axe du support de bobine et le support de bobine lui-même comporte deux montants indépendants l'un de l'autre et susceptibles de se déplacer sur des rails également parallèles au même axe. On peut ainsi réaliser soit des opérations de trancanage dans lesquelles le chariot de trancanage et par conséquent le guide-câble se déplacent parallèlement à l'axe de la bobine sur toute la longueur de cette dernière, soit des opérations dites d'autotrancanage dans lesquelles le chariot de trancanage reste fixe et c'est l'ensemble du support de bobine qui se déplace en translation devant le chariot de trancanage.

On sait depuis longtemps réaliser des opérations de trancanage automatiques sur des bobinoirs de petites dimensions prévus pour la formation de bobines de fils téléphoniques par exemple, ces bobines ayant des joues atteignant un diamètre de 40 cm. Dans ce cas, le chariot de trancanage est mobile devant le support de bobine et son entraînement est connecté à l'entraînement de la bobine de sorte que la vitesse du trancanage est proportionnelle à la vitesse de l'enroulement.

Toutefois, lorsqu'il s'agit d'enrouler des câbles de grandes dimensions, il n'est pas possible de commander une opération de trancanage automatique en rendant simplement la vitesse du chariot de trancanage proportionnelle à la vitesse de rotation de la bobine et, jusqu'à maintenant, il était nécessaire que l'opération de trancanage soit surveillée de façon constante par un opérateur. Pour illustrer les conditions mécaniques dans lesquelles les spires successives du câble se déposent sur le fût de la bobine, on considérera tout d'abord la fig. 1 qui montre de façon schématique une bobine 1 sur laquelle un câble 2 est en train de se déposer spire par spire. La bobine 1 comporte un fût cylindrique 3 et deux flasques d'extrémité 4 et 5, aussi appelées joues, ayant la forme de disques. Le câble 2 est accroché par son extrémité dans un trou 6 ménagé dans le fût 3 de la bobine 1. Celle-ci est entraînée en rotation dans le sens de la flèche A, de sorte qu'une première spire se dépose au contact du flasque 4. Toutefois, à la fin de la première spire, le câble 2 doit effectuer un mouvement de déviation sur la gauche afin que la seconde spire vienne se placer parallèlement et au contact de la première. Ainsi, l'enroulement du câble sur le fût de la bobine n'est pas constitué d'hélices successives parallèles mais forme une série de courbes irrégulières. Dans les bobinoirs connus sur lesquels l'opération d'enroulement est contrôlée constamment par un opérateur, on maintient le brin d'ar5

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rivée du câble, désigné par 7, sous un angle convenable appelé l'angle de retard et désigné à la fig. 1 par r. Evidemment, lorsque le dépôt d'une couche de spires est terminé, l'angle du brin 7 par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de la bobine doit être modifié et, pendant le dépôt de la dernière spire d'une couche, cet angle doit être amené à zéro. Lorsque la première spire de la couche suivante a été formée, il faut ensuite guider le brin 7 du câble de façon que l'angle de retard se renverse puisque, pendant le dépôt d'une couche se formant de gauche à droite, cet angle doit être inversé par rapport à la valeur qu'il a au cours du dépôt d'une couche se formant de droite à gauche.

La présente invention a pour but de créer un dispositif de commande automatique d'une opération de trancanage susceptible d'équiper des bobinoirs de grandes dimensions capables de supporter et d'entraîner des bobines destinées à recevoir de grandes longueurs de câbles d'un diamètre supérieur à 10 mm.

Dans ce but, la présente invention a pour objet un dispositif de commande automatique d'une opération de trancanage, capable de commander la formation d'un enroulement à spires et couches successives par un câble provenant d'une ligne de production ou de traitement, sur le fût d'une bobine auquel le câble est accroché, la bobine étant entraînée en rotation autour de son axe sur un support, et le câble traversant un guide-câble qui est mobile par rapport au support de bobine dans le sens dudit axe et qui guide le câble avec un angle de retard déterminé, caractérisé en ce qu'il comporte:

— des moyens de projection pour former sur une surface de réception une image de la silhouette d'une zone de l'enroulement,

— des moyens détecteurs sensibles à ladite image et capables de former un signal électrique représentatif de ladite silhouette,

— des moyens d'analyse dudit signal électrique capables d'élaborer des signaux de commande, et

— des moyens d'entraînement réagissant auxdits signaux de commande de manière à provoquer des déplacements relatifs entre le guide-câble et le support de bobine, en fonction du résultat de l'analyse.

On va décrire ci-après à titre d'exemple une forme d'exécution du dispositif selon l'invention en se référant au dessin annexé, dont:

la fig. 1 est une vue schématique d'une bobine en cours d'enroulement déjà décrite ci-dessus,

la fig. 2 est une vue en coupe par un plan perpendiculaire à l'axe de la bobine d'un bobinoir équipé de ladite forme d'exécution du dispositif de commande,

la fig. 3 est une vue en plan de dessus du bobinoir représenté à la fig- 2,

la fig. 4 est une vue schématique du système optique incorporé au dispositif de commande,

la fig. 5 est une vue schématique à échelle agrandie montrant une grille d'éléments photo-électriques utilisée dans le dispositif de commande décrit,

la fig. 6 est un schéma électrique des éléments essentiels du dispositif de commande, et la fig. 7 est un diagramme explicatif d'un algorithme du programme.

On commencera par décrire succinctement l'installation de bobinage représentée aux fig. 2 et 3. Le fût 3 et le flasque gauche 5 de la bobine 1 sont visibles en coupe par un plan perpendiculaire à l'axe de la bobine à la fig. 2. Le flasque 5 est supporté par une broche 8 (fig. 3) portée elle-même par un palier 9 solidaire du montant gauche 10 du bobinoir. La traverse supérieure 11 du bobinoir (fig. 2) s'étend parallèlement à l'axe de la bobine 1 et guide l'extrémité supérieure du montant 12 qui comporte un palier 13 guidant lui-même une broche 14 supportant le flasque droit 4 de la bobine 1. Les deux montants 10 et 12 du bobinoir reposent sur des embases 15 et 16, munies de galets 17 qui roulent sur deux rails parallèles 18. Les galets 17 sont liés à des moyens d'entraînement permettant de déplacer l'ensemble du bobinoir en va-et-vient sur les rails 18, tandis que des moyens d'entraînement de la bobine 1 (non représentés) font tourner l'une des broches 8 ou 14 munie d'éléments d'accouplement au flasque correspondant de la bobine. Les moyens d'entraînement de la bobine sont capables de faire tourner cette dernière autour de son axe à une vitesse constante ou variable en fonction de conditions qui peuvent être prédéterminées. Ainsi, par exemple, l'entraînement 5 de la bobine peut avoir lieu à couple de résistance constant.

Devant le bobinoir proprement dit est placé un support de trancanage qui comporte un montant vertical rigide 19 muni de moyens de guidage représentés au dessin par une gorge à queue d'aronde 20 s'étendant verticalement et apte à guider un bras horizontal 21 qui io peut ainsi être déplacé verticalement de haut en bas et de bas en haut sur le montant 19. Ce bras de support 21 présente lui-même dans sa face supérieure une gorge de guidage 22 dans laquelle coulisse un chariot de trancanage 23. Ce dernier porte deux rouleaux cylindriques d'axes verticaux 24 disposés parallèlement l'un à l'autre à une 15 distance telle l'un de l'autre que le brin d'arrivée 7 du câble 2 est guidé étroitement entre ces deux rouleaux. Des moyens d'entraînement non représentés permettent de déplacer le chariot 23 de gauche à droite et de droite à gauche parallèlement à l'axe de la bobine 1 devant cette dernière, le brin 7 du câble étant en outre guidé dans le 20 sens de la hauteur entre deux rouleaux horizontaux 25 également distants l'un de l'autre d'une distance égale au diamètre du câble. Les rouleaux 25 sont supportés à leurs extrémités par des montants

26 qui reposent sur le bras de support 21. Un autre bras de support

27 solidaire du socle horizontal 21 permet de fixer au-dessus de ce 25 socle une caméra 28 dont le principe du système optique est représenté schématiquement à la fig. 4. Cette caméra 28 possède un objectif 29 dont l'axe du système optique est orienté horizontalement et perpendiculairement à l'axe de la bobine 1. Comme le bras 27 est supporté par le socle 21 qui est lui-même mobile en hauteur, la

30 hauteur de l'axe de l'objectif 29 peut être choisie à volonté et,

comme on le verra plus loin, elle est commandée de façon que cet axe soit tangent à la dernière couche complète de l'enroulement formé sur la bobine 1. Bien entendu, selon les circonstances, on peut aussi choisir pour l'axe de l'objectif 29 une direction différente de 35 celle qui vient d'être définie, notamment une direction légèrement inclinée, la règle de la tangence à la dernière couche complète de l'enroulement étant toutefois une règle générale.

Finalement, l'installation de bobinage décrite comporte une rampe lumineuse 30 disposée verticalement en regard de la caméra 40 28 mais de l'autre côté de la bobine. On se rend compte que cette rampe lumineuse a pour effet de projeter dans une direction perpendiculaire à l'axe de la bobine l'image de la silhouette de l'enroulement, c'est-à-dire l'image que l'on obtient si l'on coupe l'enroulement en cours de formation par un plan verttical passant par l'axe 45 de la bobine.

On décrira maintenant le principe de la caméra 28. Il s'agit d'un appareil optique d'un type connu en soi, notamment d'un appareil de la marque Reticon vendu par la société EG & G. Inc. à Wellesley (Mass., USA). Cet appareil dénommé système de détection 50 d'images, comporte un objectif 29 du type zoom permettant de varier la distance focale et le grossissement de l'appareil. L'image formée par l'objectif est réfléchie par un miroir à 45° 31 et projetée en image réelle sur une surface de réception 33. Cette surface de réception 33 est matérialisée par une grille 34 qui, dans la forme d'exé-55 cution décrite, est carrée et constituée par une série de cellules pho-todétectrices. Ces cellules, par exemple des diodes photosensibles, sont connectées dans un circuit matérialisé par un microprocesseur MP. Dans la forme d'exécution décrite, on a trouvé qu'une grille 34 formée de 1024 cellules réparties sur un carré de 32 cellules de côté 60 permettait une détection suffisamment fine pour répondre aux conditions de fonctionnement. En effet, la rampe 30 projette sur l'objectif 29 l'ombre de la silhouette de l'enroulement. L'objectif 29 permet lui-même de choisir la grandeur de la zone de l'enroulement qui sera projetée sur la grille 34, et on a constaté en particulier qu'un grossista sement tel que la zone de l'enroulement qui est projetée sur la grille 34 à l'allure représentée à la fig. 5 était un grossissement convenable. A cette fig. 5, on voit sur la grille 34 formée de 1024 cellules photo-détectrices l'image de la silhouette d'une partie de l'enroulement

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comportant quatre spires de câbles désignées par A, B, C et D, et faisant partie de la dernière couche complète déposée sur la bobine, et l'image des deux dernières spires E et F de la couche en cours de formation, la spire F étant une spire partielle et la disposition géométrique étant telle que la partie de la silhouette désignée par F représente l'endroit où le brin 7 du câble 2 vient précisément se déposer sur l'enroulement. On constate que les cellules sont ajustées de façon que leur état (conducteur ou non conducteur) change selon qu'elles sont exposées au rayonnement de la rampe 30 ou que, pour elles, la rampe 30 est masquée par l'enroulement. De préférence, les 1024 cellules seront réparties en séries correspondant chacune à une colonne de sorte que, par une commutation convenable du circuit électronique MP, on pourra, à chaque instant, effectuer une opération de balayage au cours de laquelle tous les éléments détecteurs de la grille 34 seront explorés successivement, par exemple par colonnes successives. Cette exploration donnera naissance à un signal électrique composé d'une suite d'impulsions en code binaire donnant pour chaque élément de la grille 34 son état éclairé ou caché. De préférence, les photodiodes de la grille 34 seront explorées par séries successives, chaque série étant composée par les éléments d'une même colonne.

La fig. 5 donne à titre d'exemple le résultat d'une telle exploration. Sur cette figure, les 1024 éléments photodéteteurs de la grille 34 sont représentés sous la forme d'une matrice carrée numérotée par lignes et par colonnes. Chacun de ces éléments est désigné par le chiffre 35. L'image de la silhouette d'une zone prédéterminée de l'enroulement telle qu'elle apparaît sur cette grille est clairement représentée à cette fig. 5. La silhouette de deux spires A et B de la dernière couche complète déposée sur l'enroulement est clairement visible dans la partie de gauche de l'image, de même qu'une partie de la silhouette d'une spire C appartenant à la même couche. Une quatrième spire D de la dernière couche complète est entièrement noyée dans la partie de l'image pour laquelle les éléments sont à l'état masqué. Au-dessus de cette couche complète, on voit apparaître deux spires E et F de la couche en cours de formation. Telle qu'elle est visible au dessin, cette couche en formation se forme par spires successives allant de droite à gauche, bien que cela puisse correspondre en réalité à une couche se formant de gauche à droite par suite du renversement de l'image.

L'enroulement en cours de formation masque sur la grille 34 les cellules 35 qui se trouvent à droite et en dessous, à la fig. 5, d'une ligne limite G. Cette ligne enveloppe en effet les profils des spires A, B, C, F et E. Par l'analyse de l'état des cellules voisines de la ligne G, un élément de programme, introduit dans le microprocesseur MP, peut déterminer la position sur la grille 34, à un instant quelconque, du point S de cette ligne correspondant au sommet de l'angle droit rentrant défini par les profils des spires B, C et F. Les caractéristiques essentielles de l'image détectée sont donc représentées par les coordonnées Y et X du point S sur la grille 34.

Le point central de la grille étant déterminé par des coordonnées de consigne Cl et C2, l'ordonnée Y désigne le niveau auquel se trouve la ligne supérieure de la couche formée par les spires A, B, C et D, tandis que l'abscisse X désigne la position le long de l'axe des X du flanc libre de l'image de la spire F. Après comparaison des résultats d'un balayage de la grille 34 avec les valeurs de consigne prédéterminées Cl et C2, le circuit électronique peut émettre des signaux de commande qui vont agir sur les différents moyens d'entraînement que comporte le dispositif, afiin de corriger la position du point S déterminé par les coordonnées X et Y et l'amener à coïncider avec le centre de l'image, c'est-à-dire avec les coordonnées Cl etC2.

De façon plus précise, on a représenté à la fig. 6 le schéma fonctionnel du dispositif de commande décrit et on indiquera maintenant comment le résultat de l'analyse de l'image formée sur la grille 34 à chaque balayage des photodiodes 35 est traité pour agir sur les moyens d'entraînement. On voit à cette fig. 6 le microprocesseur MP qui reçoit les informations des différents moyens détecteurs et qui fournit les ordres aux moyens d'entraînement. Un tableau de commande 36 comporte un certain nombre de boutons de commande 37 associés à des lampes témoins 38 permettant de mettre le dispositif dans l'état voulu pour que les différents programmes de commande puissent se dérouler. Les différents moyens d'entraînement sont représentés par les cases 39 marquées respectivement x, y, z et !. La case marquée ! est un signal d'alarme et appelle l'attention du personnel surveillant lorsqu'une situation non prévue par l'un des programmes se présente. Le moyen d'entraînement marqué z est un moteur qui agit sur le chariot de trancanage 23 déjà décrit précédemment en relation avec la fig. 2. Ce moteur peut par exemple entraîner un pignon 40 en prise avec une crémaillère 41 portée par le socle 21. Celui-ci se déplace verticalement sur le montant 19 du dispositif de trancanage. On voit à la fig. 6 la caméra 28 qui est supportée dans une position fixe dans le sens horizontal, mais mobile dans le sens vertical par le socle 21. Le moteur de commande z permet de déplacer les deux cylindres de guidage 24 dans le sens horizontal par rapport à la caméra 28. L'engrenage à crémaillère 40, 41 est également équipé d'un détecteur de position qui, par une ligne 42, fournit au circuit MP une information sur la position instantanée des cylindres 24 entre lesquels passe le câble par rapport au socle 21 et par conséquent à la caméra 28.

Le moteur d'entraînement y agit, d'une façon qui n'est pas représentée en détail à la fig. 6, sur le socle 21 pour le déplacer le long du montant 19. Un détecteur 43 lui est également associé afin que, par une ligne 44, une information sur la hauteur du socle 21 et par conséquent de la caméra 28 puisse être transmise au circuit MP.

Finalement, le moteur x agit sur les embases 15 et 16 du bobinoir à portique et commande les galets 17, provoquant ainsi un déplacement d'ensemble du bobinoir sur les rails 18. Un repère de position 45 et un détecteur incorporé à la commande des galets 17 permettent de transmettre au circuit MP, par une ligne 46, une information sur la position instantanée du bobinoir le long des rails 18.

Le moteur qui entraîne en rotation la bobine 1 est représenté schématiquement à la fig. 6 et désigné par 47. Normalement, ce moteur n'est pas commandé directement en fonction des résultats de l'analyse de l'image apparaissant sur la grille 34. En effet, il doit répondre à d'autres conditions. Sa vitesse sera réglée, par exemple en fonction de la résistance que le câble rencontre dans la ligne dont il provient, et ce moteur assurera la rotation de la bobine, par exemple avec un couple de résistance constant. Il peut aussi travailler à vitesse de rotation constante. Néanmoins, à ce moteur est associé un détecteur d'orientation représenté schématiquement à la fig. 6. Une roue 48, tournant à la même vitesse que la bobine 1, peut être pourvue de taquets 49 régulièrement espacés, de façon à fournir des signaux en passant à proximité d'un détecteur de position 50, ces signaux étant transmis par une ligne 51 au circuit MP dans lequel ils atteignent un compteur qui mémorise ainsi à chaque instant l'orientation de la bobine.

Il reste maintenant à expliquer comment le dispositif décrit ci-dessus peut être programmé de façon à commander le dépôt régulier spire par spire et couche par couche du câble 2 sur la bobine 1, alors que l'image projetée sur la grille 34 ne représente qu'une zone de faible dimension du profil de l'enroulement.

Avant de mettre en route le dispositif de commande, l'opération de bobinage devra être préparée en accrochant tout d'abord le câble par son extrémité dans l'ouverture 6 (fig. 1), cette ouverture étant située à une extrémité du fût 3 qui peut être l'extrémité droite ou l'extrémité gauche, et la bobine étant placée de façon que cette ouverture se trouve sur la génératrice horizontale supérieure du fût. Le dispositif de trancanage, c'est-à-dire plus exactement le socle 21, sera placé de façon que la caméra 28 dont l'axe de l'objectif 29 est fixe se trouve nettement au-dessus du fût de la bobine. Tel qu'il est représenté au dessin, cet axe est orienté horizontalement et perpendiculairement à l'axe de la bobine, bien que des axes différents puissent aussi être choisis. Il convient cependant que tout déplacement du bobinoir ou du socle 21 portant la caméra maintienne cet axe parallèle à lui-même. Un autre réglage essentiel à effectuer avant la mise en route du dispositif consiste à ajuster le grossissement du système s

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optique 29 de la caméra 28 en fonction du diamètre du câble. C'est pour permettre ce réglage que la caméra 28 est équipée d'un objectif à distance focale variable 29. Le grossissement sera donc ajusté de façon que l'image projetée sur la grille 34 corresponde en longueur à environ 4 spires. Les conditions de la fig. 5 correspondent approximativement à des conditions réelles et l'on voit que la ligne G formée de segments de droites à angle droit qui limitent les photodiodes excitées par rapport à celles qui ne le sont pas donne une image analogique de la silhouette réelle du profil de l'enroulement.

Pour permettre la mise en route du dispositif de commande automatique, il convient tout d'abord d'abaisser la caméra 28 et d'enclencher un programme qui amène la génératrice supérieure du fût de la bobine à se trouver au centre de l'image, c'est-à-dire que l'ordonnée Y est amenée à être égale à la valeur de consigne Cl. Ce résultat est obtenu en agissant sur le moteur y qui déplace le socle 21. Ensuite, on déplace le bobinoir en agissant sur le moteur x afin que l'image du flasque au voisinage duquel le câble est accroché apparaisse au centre de la grille, c'est-à-dire que l'abscisse X soit égale à C2.

Le programme de préparation au fonctionnement du dispositif automatique de commande comporte le réglage de la position de départ du chariot 23. Ce dernier doit être déplacé sur le socle 21 par commande du moteur z, et cela de façon que l'abscisse Z soit égale à zéro ou, autrement dit, que le centre de la distance entre les deux rouleaux 24 coïncide avec un plan vertical de référence qui marque l'axe de l'objectif de la caméra 28. Dans ces conditions, le moteur d'entraînement 47 de la bobine 1 peut être mis en route. La première spire se dépose sur le fût de la bobine le long du flasque et, après trois quarts de tour environ, qui sont détectés par le détecteur 48, 49, 50, un déplacement du chariot de trancanage 23 d'une distance z=D/2 (D étant égal au diamètre du câble) est commandé afin de passer à la formation de la seconde spire de l'enroulement. Le début de cette seconde spire est immédiatement détecté sur la grille 34 par le fait que l'abscisse X qui repère le flanc libre de la dernière spire de l'enroulement (spire F) diffère de la valeur C2. Comme la grille 34 subit une opération de balayage à intervalles répétés, par exemple toutes les 20 ms, cette détection est opérée immédiatement et,

suivant les résultats de l'analyse, des signaux de commande sont envoyés sur l'un ou l'autre des moteurs x ou z, ou éventuellement sur les deux moteurs en même temps. De plus, des signaux peuvent aussi être envoyés sur le moteur y conjointement ou séparément des signaux envoyés sur les moteurs x et z.

En effet, une des particularités importantes du dispositif décrit est que, suivant l'importance ou suivant la rapidité de la variation de l'image détectée par rapport à l'image de consigne qui correspond aux conditions désirées, des signaux de commande différenciés agissant soit sur le moteur x, soit sur le moteur z seront émis par le circuit MP. Normalement, la position du chariot de trancanage 23 par rapport à l'axe de l'objectif 29, c'est-à-dire la coordonnée Z, sera réglée de façon à correspondre à une valeur de consigne donnant l'angle r désiré. Lors du dépôt de la première spire, cet angle est réglé de façon à être nul, puis il prend la valeur d'un angle de retard déterminé conformément aux conditions d'enroulement pour assurer le dépôt régulier des spires suivantes les unes contre les autres. Toutefois, lors de la détection de conditions anormales, cet angle peut être modifié passagèrement. Il suffit pour cela de programmer l'analyse des signaux représentant l'image portée sur la grille 34 afin que les signaux de commande émis agissent sur le moteur z. Grâce au fait que l'équipage mobile 23, 24, possède une inertie beaucoup plus faible que la bobine et son support, le moteur z permet d'effectuer des corrections rapides de l'angle r. Toutefois, après tout écart anormal, le programme incorporé au circuit MP tendra à rétablir l'angle r optimal en agissant sur le moteur z et en même temps sur le moteur x, afin que l'ensemble de la bobine défile progressivement devant l'objectif 29 de la caméra 28.

Un programme de commande d'inversion est enclenché automatiquement lorsqu'une couche formée par les spires A, B, C et D est pratiquement complète. La terminaison d'une couche de spires est détectée par le fait que le flasque opposé au flasque de départ, ou plus exactement la face interne de ce flasque, apparaît sur l'image projetée sur la grille 34. On se rend compte facilement que cette circonstance peut être détectée par le fait que l'ensemble des photodio-5 des de l'une ou de plusieurs des colonnes extrêmes de la grille sont masquées au moment où ce flasque apparaît dans l'image. Cette situation commande la mise en œuvre du programme d'inversion qui comporte les opérations suivantes :

io — déplacement du chariot de trancanage afin d'amener l'angle r à la valeur zéro,

— détection de l'apparition d'une première spire d'une nouvelle couche au voisinage du flasque et commande du moteur y afin d'élever le socle 21 et ramener ainsi l'ordonnée Y à la valeur Cl, dé-

15 tection d'une rotation d'environ % tour de la bobine 1,

— commande du chariot de trancanage 23 afin de déplacer latéralement le câble d'une distance z=D/2,

— commande des moteurs z et/ou x afin d'amener le flanc libre de la spire en cours de dépôt à l'abscisse C2,

20 — rétablissement de l'angle de retard r, toutefois avec une orientation inverse de celle de la couche précédente.

Lorsque le programme d'inversion a été exécuté et contrôlé, le dispositif de commande réenclenche automatiquement le pro-25 gramme de contrôle d'enroulement qui se déroule jusqu'à ce que la nouvelle couche soit pratiquement complète et que la surface interne du flasque opposé apparaisse à nouveau dans l'image.

Le dépôt de spires successives d'un câble sur le fût d'une bobine ou sur des couches d'enroulement déjà formées peut présenter de 30 nombreuses irrégularités, de sorte que la détection de la situation réelle et la discrimination entre une situation normale et une situation anormale qu'il convient de corriger exigent une grande précision dans l'analyse de l'image de la silhouette de l'enroulement. On a constaté toutefois que, grâce à l'utilisation d'une caméra qui forme 35 l'image de cette silhouette sur une grille d'éléments photodétecteurs, tels que des photodiodes, des dispositifs connus permettaient de donner au problème posé une solution fiable. En limitant l'image de la silhouette à une zone de dimensions prédéterminées de l'enroulement et en choisissant une caméra ayant une résolution relativement 40 petite, il était possible de prévoir une grille ayant un nombre non excessif d'éléments photodétecteurs et d'observer avec suffisamment de précision l'image du profil des spires. Ainsi, le dispositif décrit permet d'agir immédiatement et de corriger les écarts anormaux sans que, par exemple, le nombre de connexions à établir et la complica-45 tion des circuits de balayage n'atteignent des valeurs incontrôlables. C'est ainsi qu'une grille de 32 éléments en longueur et 32 éléments en largeur, donc 1024 éléments au total, s'est révélée être une grille suffisamment fine pour pouvoir piloter et commander les paramètres variables qu'il convient de maîtriser dans des conditions satisfaisan-50 tes.

Un autre élément important du dispositif décrit est le fait que, grâce à l'utilisation d'un objectif à distance focale varialbe (zoom), le champ de l'image portée sur la grille peut être réglé à volonté en fonction du diamètre du câble. Autrement dit, quel que soit le dia-55 mètre du câble, on peut obtenir sur la grille 34 une ligne G enveloppant un nombre constant de spires formées ou en cours de formation. Cela permet d'utiliser le même dispositif de commande pour bobiner des câbles de différents diamètres et représente un avantage considérable lors de l'utilisation pratique du dispositif. 60 Les essais ont montré que le déroulement du programme répétitif résumé par le diagramme de la fig. 7 permettait de contrôler et de commander automatiquement le dépôt d'un câble sur des bobines pesant plusieurs tonnes et atteignant plusieurs mètres de diamètre, ce qui simplifie considérablement le déroulement de ces opérations. 65 L'élément de base du programme consiste dans le fait que, au moment de la formation d'une nouvelle spire, le point S se déplace par rapport au point de coordonnées Cl, C2. Cet écart de réglage, exprimé par un certain nombre de cellules 35 obscurcies, est détecté

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par le microprocesseur et un signal est transmis à l'un des moteurs de réglage afin de rattraper l'écart détecté.

Des algorithmes spéciaux commandent automatiquement les trois opérations essentielles qu'il y a lieu d'effectuer au cours du dépôt du câble:

1) Mettre le point S aux coordonnées Cl, C2.

2) Elever le socle 21, renverser le sens du trancanage et modifier l'angle r au moment du changement de couche.

3) Détecter que les spires de la dernière couche se trouvent à la périphérie des flasques de la bobine et arrêter l'enroulement à la fin de cette couche.

On notera que toutes les opérations normales décrites ci-dessus peuvent se faire presque uniquement sur la base des données détectées lors de l'analyse de la ligne G. La seule donnée extérieure intervenant au cours de ces opérations est la mesure d'une rotation de Va tour depuis le début de chaque spire, pour la préparation au décalage de spire. Les détecteurs de fin de course décrits plus haut fonctionnent comme des éléments de sécurité.

Bien que l'on ait décrit ci-dessus une caméra à système optique qui peut comporter une grille 34 ayant 3x3 mm de surface, il est évident que les moyens de projection aptes à former sur la surface de réception l'image d'une zone prédéterminée de l'enroulement pourraient être des moyens d'un autre type, utilisant d'autres rayonnements que les rayons lumineux visibles, par exemple des rayonnements infrarouges ou le cas échéant des ultrasons.

D'une façon générale, on entend par l'expression «moyens de projection» tout agencement ayant pour effet qu'un rayonnement subit une occultation partielle par le profil de l'enroulement au voisinage du point d'enroulement, et utilisant cette occultation pour déli-5 miter sur la surface de réception deux régions dont l'une représente le profil de l'enroulement et l'autre l'environnement extérieur de ce profil.

On a trouvé qu'un moyen de projection particulièrement avantageux consistait en une lampe, fixée immédiatement sous l'objectif de 10 la caméra, dirigeant un faisceau lumineux selon un axe parallèle à celui de cet objectif, et en un panneau plan qui présente des propriétés réfléchissantes pour la lumière de la lampe et qui est disposé verticalement et parallèlement à l'axe de la bobine, à l'emplacement de la rampe 30, en lieu et place de celle-ci. Comme panneau réfléchis-IS sant, on peut utiliser n'importe quelle surface plane revêtue d'une feuille de matière présentant des propriétés catadioptriques, comme les feuilles connues sous le nom de Scotchlight. Dans certains cas, par exemple si la bobine se trouve devant un mur de couleur claire ou devant une baie vitrée, on peut même se passer de la lampe et du 20 panneau réfléchissant, les moyens de projection étant alors constitués par le mur ou la baie et la lumière ambiante. Dans d'autres cas, par exemple si l'environnement de la bobine est sombre, la lampe placée sous l'objectif de la caméra peut avoir un contraste suffisant en éclairant la bobine pour que le profil de celle-ci apparaisse en ton 25 clair, par rapport à l'environnement sombre, sur la surface de réception garnie de la grille de photodétecteurs.

R

5 feuilles dessins

Claims

653 654

1. Dispositif de commande automatique d'une opération de trancanage, capable de commander la formation d'un enroulement à spires et couches successives par un câble provenant d'une ligne de production ou de traitement, sur le fût d'une bobine auquel le câble est accroché, la bobine étant entraînée en rotation autour de son axe sur un support, et le câble traversant un guide-câble qui est mobile par rapport au support de bobine dans le sens dudit axe et qui guide le câble avec un angle de retard déterminé, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de projection pour former sur une surface de réception une image de la silhouette d'une zone de l'enroulement, des moyens détecteurs sensibles à l'image et capables de former un signal électrique représentatif de la silhouette, des moyens d'analyse du signal électrique capables d'élaborer des signaux de commande, et des moyens d'entraînement réagissant aux signaux de commande de manière à provoquer des déplacements relatifs entre le guide-câble et le support de bobine, en fonction du résultat de l'analyse.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'analyse sont agencés de manière que les déplacements relatifs entre le guide-câble et le support de bobine ont pour effet de maintenir l'angle de retard constant.

2

REVENDICATIONS

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le guide-câble et le support de bobine sont mobiles indépendamment l'un de l'autre dans le sens de l'axe de la bobine par rapport aux moyens de projection et à la surface de réception, et en ce que les moyens d'analyse sont agencés de façon à élaborer des signaux de commande de déplacement du guide-câble et/ou des signaux de commande de déplacement du support de bobine en fonction des résultats de l'analyse.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection des positions relatives du guide-câble et du support de bobine par rapport aux moyens de projection, et en ce que les moyens d'analyse sont agencés de manière que l'élaboration des signaux de commande utilise des signaux de détection donnant lesdites positions relatives.

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de projection et les moyens détecteurs comportent les premiers un système optique et les seconds une grille d'éléments photodétecteurs placés sur la surface de réception, et en ce que le système optique est agencé de manière que la zone prédéterminée dont l'image est formée sur la grille comporte la silhouette d'un nombre prédéterminé de spires et d'un nombre de couches, ce nombre étant indépendant du diamètre du câble.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite image est de forme rectangulaire et comporte la silhouette d'une zone de l'enroulement comprenant environ quatre spires en longueur et environ deux couches en hauteur.

7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens détecteurs comportent des moyens de balayage qui sont actionnés périodiquement et forment à chaque actionnement une suite d'impulsions représentant en code binaire l'état des éléments photodétecteurs.

8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système optique et la grille d'éléments photodétecteurs sont mobiles conjointement en hauteur par rapport au support de bobine et sont liés à des moyens d'entraînement les déplaçant selon un axe vertical, et en ce que les moyens d'analyse sont agencés de manière à élaborer des signaux de commande capables d'agir sur les moyens d'entraînement dans le sens vertical afin de maintenir au milieu de la hauteur de la grille la ligne formée dans l'image par le bord supérieur de la dernière couche complète de l'enroulement.

9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'analyse sont agencés de manière que les signaux de commande agissent sur les moyens d'entraînement du guide-câble et du support de bobine par rapport aux moyens de projection, afin de maintenir au centre de la grille l'angle interne formé dans l'image de la silhouette de l'enroulement par le bord libre de la dernière spire de la couche supérieure en cours de formation et par le bord supérieur de la dernière couche complète de l'enroulement.

10. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les moyens d'analyse sont agencés de manière à élaborer des signaux de commande d'une inversion du trancanage quand l'image de la silhouette de la zone de l'enroulement comporte une extrémité du fût de la bobine.

11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de l'orientation de la bobine par rapport à un plan de référence contenant l'axe de rotation de la bobine, et en ce que les signaux d'orientation émis par le détecteur sont utilisés dans la commande de l'inversion du trancanage.