EP4103362A1 - Method for detecting a change in the environment of a cable - Google Patents

Method for detecting a change in the environment of a cable

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Publication number
EP4103362A1
EP4103362A1 EP21703951.0A EP21703951A EP4103362A1 EP 4103362 A1 EP4103362 A1 EP 4103362A1 EP 21703951 A EP21703951 A EP 21703951A EP 4103362 A1 EP4103362 A1 EP 4103362A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cable
electrical
capacitance
detection
animal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21703951.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Lanto Rasolofondraibe
Bernard Pottier
Sylvain Acoulon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETIM SA
Centre Technique des Industries Mecaniques CETIM
Universite de Reims Champagne Ardenne URCA
Original Assignee
CETIM SA
Centre Technique des Industries Mecaniques CETIM
Universite de Reims Champagne Ardenne URCA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETIM SA, Centre Technique des Industries Mecaniques CETIM, Universite de Reims Champagne Ardenne URCA filed Critical CETIM SA
Publication of EP4103362A1 publication Critical patent/EP4103362A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/086—Proximity sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/027—Electromagnetic sensing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0078—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics actuated by cables
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/14—Ropes or cables with incorporated auxiliary elements, e.g. for marking, extending throughout the length of the rope or cable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
    • F16P3/12—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine
    • F16P3/14—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact
    • F16P3/148—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact using capacitive technology
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/22—Electrical actuation
    • G08B13/26—Electrical actuation by proximity of an intruder causing variation in capacitance or inductance of a circuit

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting a modification of the environment of a traction, lifting or delimitation cable linked to the proximity of an individual, animal or object of this cable, and a device for placing implement this process.
  • Parallel cable robots have a promising future in the industry. Indeed, they allow the lifting and handling of loads or work tools, which can be heavy and / or bulky. These robots are parallel mechanisms made up of at least two cables linked to a base and a pod or effector. The lifting or pulling cables of parallel cable robots can reach lengths of more than ten meters. The proximity of an obstacle, especially a human, with one of these traction or lifting cables represents a real danger. There is a need to ensure security around these robots.
  • these cables make them difficult to detect by visual detection means. Indeed, the cables being long and of relatively small diameters compared to their length, their detection by image analysis is inefficient. P is also useful to be able to ensure the safety of a zone delimited by a cable, for example of a safety barrier with reel, in order to avoid any intrusion into this zone.
  • the invention aims to meet all or part of these needs and it achieves this, according to one of its aspects, by virtue of a method for detecting a modification of the environment in the vicinity of at least a portion of the invention. 'a lifting, traction or delimiting cable, electrically conductive, this modification of the environment being linked to the relative movement of at least one individual, animal or object with respect to said portion, comprising the step of in detecting a variation in the capacitance of said portion representative of said displacement.
  • the cable can in particular be a lifting or traction cable, of a parallel cable robot or of another type of lifting or traction device such as a crane, the modification of the environment being linked to the coming close to said portion of the individual, animal or object, causing a risk of collision with the latter and thus forming a potential obstacle.
  • the invention makes it possible to automatically detect the presence of an obstacle near a cable from the observation of variations in the capacitance of said portion of cable.
  • An advantage of the invention is that it makes it possible to overcome external disturbances, in particular related to ambient humidity without necessarily carrying out regular calibrations, thus increasing the reliability of detection.
  • the electrically conductive portion of cable is subjected to a predefined variable potential and emits a radial electric field around it. An intrusion causes a variation of this electric field which can result in a variation of the specific capacitance of the portion of electrically conductive cable.
  • the analysis of the variation of this voltage by electronic means makes it possible to detect the presence of an obstacle near the portion of cable. conductor of electricity, or even to identify and / or determine the distance from the obstacle.
  • One of the advantages of the method according to the invention is that it allows the secure operation of the area in which the cable is moving, without physically preventing access to this area by people. This is for example the area of operation of a parallel cable robot or the area near a crane.
  • the cable is a delimiting cable
  • the modification of the environment is linked to the proximity of said portion of an individual, animal or object, resulting in a risk of intrusion.
  • the invention then makes it possible to secure an area delimited by at least one delimiting cable which may be difficult to monitor, for example of great length.
  • the cable can define the area, for example surround it or be present on an access passage to the area.
  • the cable extends at least partially around a guide, drive and / or winding system.
  • This guide, drive and / or winding system may include at least one pulley, and / or at least one reel and / or at least one support structure, for example a bracket.
  • the guide, winding and / or drive system may be subject to electrical influences from the mechanical elements constituting the system. These electrical influences create capacitive couplings capable of disturbing the capacitive detection of said displacement.
  • a screen, brought to the potential of the cable, can extend at least partially around one or more of these mechanical elements, in particular extend at least partially around the system for guiding, driving and / or winding the device. cable.
  • the cable advantageously extends over at least part of its length facing a screen brought to said predefined potential, in particular via a voltage follower.
  • This screen brought to the potential of the cable makes it possible to reduce, or even cancel, the capacitive coupling of the cable with the elements making up the guide, drive and / or winding system.
  • the capacitive coupling is much greater than the cable's own capacitance.
  • the disadvantage in the absence of the screen is that the ratio C 0 bstacie / C c ABIE is much lower in the presence of the screen, thus reducing the sensitivity of the capacitive sensing.
  • the capacitance of this part of the cable located opposite the screen brought to the predefined potential is advantageously always the same, preferably zero, for a given cable length G.
  • the screen can also be surrounded at least partially by a grounded shield. The part of the cable facing the screen and the shielding is then isolated from external electrical influences.
  • the guide, drive and / or winding system can be electrically isolated from the cable, in particular by being covered with an electrically insulating material.
  • the cable can be unwound from a winding and / or drive system, and the detection of the variation in the capacitance of said at least one conductive portion can be carried out with compensation for the variation in the load. induced by a modification of the length l of unwound cable.
  • This length l of unwound cable can in particular be defined at any time by means of an angular encoder for example.
  • the part of the coiled cable can be isolated by means of a screen brought to the predefined potential of the cable and / or an earthed shield.
  • both of a quantity representative of the variation in capacitance of said portion of cable and of a quantity representative of a movement of the cable, in particular a winding or unwinding can make it possible to determine whether the variation of the capacitance is due mainly to a movement of the cable and / or to the presence near the cable of an individual, animal or object likely to constitute an obstacle for example.
  • the electrically conductive portion of the cable can be electrically influenced by other external elements.
  • the cable can, for example, be hooked to an element.
  • the latter can be a fixing system and / or a load and / or a work tool and / or a nacelle, or any other element which can be fixed to the cable.
  • the portion of the cable in contact with this element can then be subjected to electrical influences from said element.
  • the portion of electrically conductive cable may extend over a length less than that of the cable; preferably, the distal portion of the cable does not emit an electric field.
  • the element since the element is not attached to an electrically conductive portion, no electrical influence disturbs the capacitive detection of said displacement.
  • said electrically conductive portion extends to a distal end of the cable.
  • the electrically conductive portion can in this case be the cable as a whole. Detection of said displacement can then be carried out all along the cable.
  • said portion may be in electrical contact with an electrically conductive portion of the element, to which the cable is attached.
  • the element attached to the cable is, for example, covered with a conductive paint or a conductive rubber to make it conductive of electricity.
  • the cable may comprise at least one electrical conductor for supplying the element moved by the cable, the element optionally comprising an effector, which can be supplied electrically by the cable, for example via a socket located on the element, in especially on a nacelle.
  • This electrical supply conductor may be surrounded by at least one screen brought to said predefined potential, said at least one conductive portion being located outside this screen.
  • an earthed shield may surround this screen, said at least one conductive portion being located outside this shield.
  • the cable then makes it possible, in addition to towing and / or lifting the element, to supply it with electricity.
  • This element may include a working tool such as, for example, a painting robot, a riveter or a drill.
  • the variations in capacitance over time and / or as a function of cable movement can be compared with reference data, with a view to detecting the presence of the individual, animal or object, identifying it and / or estimating the distance between the cable and the individual, animal or object.
  • the reference data can include any representative values of the cable capacitance, or of the variation in capacitance, read and recorded for a given situation.
  • the benchmark data may include a voltage variation detected when an individual, animal or object is located at a distance of d from the cable.
  • the detection of a voltage variation substantially equal to this variation recorded can make it possible to alert the presence of the individual, animal or object located at a distance d from the cable.
  • Baseline data may include a set of voltage variations seen when an individual, animal or object is located at different distances d from the cable. Comparison with these data can then make it possible to estimate the distance to the individual, animal or object for example.
  • Reference data can also include a set of capacitance values taken while rewinding the cable for given lengths of unwound cable, in the absence of a person, animal, or object, or in an operating environment with obstacles. static.
  • the detection of a capacitance different from that contained in the reference data, for a given length, may indicate the presence of the individual, animal or object or of a malfunction.
  • the reference data can be read when the cable performs a predefined path, and / or for a given cable length, and / or when the cable is in the presence of the individual, animal or object located at a given distance from the cable.
  • the reference data may depend on parameters such as the length of the cable, and / or a distance between the individual, animal or object and the cable, and / or the presence of static obstacles near the cable and / or the presence of 'an element attached to the cable.
  • the reference data can be voltages, capacitances, currents, or be unitless, for example voltage ratios.
  • the variation in capacitance can be determined by acquiring at least one voltage delivered by an electronic circuit, in particular by an electronic conditioner.
  • Reference data can be obtained by means of a calibration step in the operating area of the cable.
  • the method according to the invention may include the acquisition of reference data acquired by causing the individual, animal or object to move in a predefined manner relative to said portion of cable, these reference data also being called “imprint. capacitive ”. This acquisition then makes it possible to obtain the change in capacitance induced by the relative displacement of the individual, animal or object with respect to the cable when the individual, animal or object is located at a distance d from the cable which varies.
  • this influence of the individual, animal or object on the capacitance of the cable as a function of the distance between the cable and the individual, animal or object, this influence being independent of the cable length.
  • the reference data characteristic of the footprint of an individual, animal or object varies significantly depending on, for example, the size and / or the surface of the individual, animal or object, it is advantageous to determine a limit upper and / or lower limit of the variation in capacitance and / or voltage, in order to establish the reference data.
  • the acquisition of reference data can advantageously make it possible to identify the individual, animal or object detected near the cable, by comparison with reference data corresponding to as many different individuals, animals or objects.
  • the reference data preferably includes a capacitive footprint of a human on the cable.
  • the capacitive footprint of a human on the cable can for example be approximated by a decreasing voltage variation in l / d for increasing d, d being the distance separating the human from the cable.
  • the method according to the invention can also include the acquisition of reference data by causing the cable and / or an element attached to the cable to perform a predefined movement, in particular to take account of the variation in capacitance induced by the presence of a static environment in which the cable operates, these reference data being called “capacitive signature”.
  • a capacitance change rate can be determined to define the capacitance change expected for a decrease or increase l ⁇ Al in cable length. This makes it possible to estimate the expected variation in capacitance between two points Mi and Mi + i in the absence of an individual, animal or object.
  • Detection based on this rate of change makes it possible in particular to overcome slow disturbances in relation to the acquisition time, such as, for example, variations in air humidity.
  • the method according to the invention comprises the step of performing at least one predefined action in the event of detection of the proximity of the individual, animal or object with said portion of the cable, this action being chosen in particular from the generation a visual, audible or tactile alert, a stop of the movement of the cable and / or the element moved by the cable, a start and / or restart prohibition.
  • the speed of movement of the cable can be reduced over the distance traveled by the cable before a possible collision with the obstacle and / or the path of the cable can be changed before a possible collision with the obstacle.
  • the invention is advantageously implemented to detect a risk of collision between a human and at least part of the cables of a parallel cable robot or to detect the approach or the avoidance of a human with respect to a cable of delimitation, for example present in a roller safety barrier.
  • an audible alert is preferably generated, warning that an individual is approaching, or crossing the cable.
  • An alert can also be sent, by a means of communication in order to warn of the detection a modification of the environment of the cable relating to the arrival of an individual, animal or object near this cable.
  • an individual, animal or object If an individual, animal or object is detected, the latter can then be identified by means of an optical sensor, in particular by means of an image recognition system.
  • the identification of the individual, animal or object can make it possible to adapt the action to be implemented, especially when there is an obstacle.
  • a recording of data from the identification of the individual, animal or object and the variation in capacitance detected can enrich the reference data, for example by defining a capacitive footprint of the individual, animal or object.
  • a device according to the invention is advantageously configured to comply with a safety standard, such as EN ISO 13849-1 and / or IEC 61508 and / or the EMC directive 2014/30 / EU and / or the Low voltage directive 2014/35 / UE, preferably by covering at least a low performance level PLa and / or a low safety integrity level SIL1 respectively, better by covering a high performance level PLe and / or a high safety integrity level SIL3 respectively .
  • a safety standard such as EN ISO 13849-1 and / or IEC 61508 and / or the EMC directive 2014/30 / EU and / or the Low voltage directive 2014/35 / UE, preferably by covering at least a low performance level PLa and / or a low safety integrity level SIL1 respectively, better by covering a high performance level PLe and / or a high safety integrity level SIL3 respectively .
  • Random failures depend in particular on the reliability of the components of the device, defined for example by means of an average time to failure (MTTF), a failure rate Ui and / or a lifetime of the components; the architecture of the components, preferably the architecture being redundant, preferably respecting the loo2 or category B to 4 architectures of the standards EN ISO 13849-1 and IEC 61508 respectively and / or the EMC directive 2014/30 / EU and / or the Low Voltage Directive 2014/35 / EU, and / or including component operation monitoring; and monitoring the operation of the device.
  • MTTF average time to failure
  • the operation of the device is preferably monitored when the device is started up and / or periodically during the operation of the cable.
  • the cable preferably comprises at least one element allowing, when the cable is used in a lifting or traction or delimitation device, an operation monitoring of the device, in particular the at least one element being fixed on the cable and arranged to be detected. by a sensor present at the input of a reel of the device and / or near the cable.
  • This element is for example a conductive ring enclosing the cable or an RFID tag located on the cable, an RFID reader being present at the input of the reel.
  • the element Monitoring can be configured to be detected by an electromechanical detector or by an inductive detector.
  • a monitoring element may be a ring, for example metal, enclosing the cable, or an RFID tag attached to the cable, an RFID reader being located at the reel and / or near the cable.
  • monitoring elements can be located inside the cable.
  • monitoring elements can be located nearby (on the nacelle or the effector) or in the travel envelope, of the cable (s).
  • the monitoring elements of the device make it possible to verify that no drift over time calls into question the detection values of an individual, animal, object or obstacle measured.
  • the detection of a failure and / or drift by one of these monitoring elements preferably results in the operation of the cable being stopped and / or an alert, for example audible and / or visual.
  • the monitoring elements allow the proper functioning of the cable to be monitored independently of other cables and / or the environment of the cable.
  • cable structures can be used for implementing the method according to the invention.
  • the term "cable” should not be understood in a limiting sense and encompasses any flexible elongate structure capable of being wound up and unwound.
  • the cable can be sized to take up the tensile forces to which it may be subjected.
  • the cable can be brought directly to a predefined potential, the electrically conductive portion of the cable then being the cable as a whole.
  • This is, for example, a steel cable.
  • the cable may include at least one electrical conductor brought to the predefined potential, in particular different from the core or strands which take up the tensile force.
  • the cable comprises at least two electrical conductors each brought to a predefined potential.
  • the two conductors can extend over the same portion of cable. The redundancy of electrical conductors makes it possible in particular to detect possible breakdowns or damage to at least one of the conductors.
  • the two conductors can extend over two distinct portions of the cable, the two portions possibly being distinct in terms of length, width, and / or positioning along the cable. The portions can be contiguous, partially overlap or be disjoint.
  • a cross section of the cable is not limited to a circular section.
  • a cable according to the invention may in particular have a rectangular section, or a section in the form of an angular sector, the cable being for example in the form of a flat sling. It may be a strap between two stems, the strap can be rolled up.
  • the cable may be made of steel, for example galvanized, multi-strand braided in a strand, for example in the form of a steel strap, braided or not, for example galvanized, of rectangular section.
  • the cable can also be in the form of a perforated or non-perforated metal strip of rectangular section.
  • the cable can be made of glass fibers, surrounded by a conductive sheet, in particular aluminum or copper, protected by an insulator, in particular rubber.
  • the cable can be made of rubber made conductive. This list is not exhaustive.
  • the cable may be bare or covered by an electrical insulator, for example vulcanized rubber, capable of withstanding mechanical stresses linked to the functions of the cable.
  • an electrical insulator for example vulcanized rubber, capable of withstanding mechanical stresses linked to the functions of the cable.
  • the electrically conductive portion is coated with an electrical insulator.
  • the electrical insulator makes it possible in particular to insulate the cable and in particular the electrically conductive portion, from electrical disturbances which would be induced by contact with external elements, in particular by the guide system, drive and / or d winding of the cable.
  • the cable comprises, for example, at least one core preferably arranged to take up tensile forces, said at least one electrically conductive portion comprising at least one electrical conductor separate from the core.
  • Said at least one electrical conductor of the cable may comprise one or more electrical conductors, in particular wires, strips, braids or tapes, electrically insulated from the core, in particular by being covered by an electrical insulator, for example a vulcanized rubber, and s 'extending along it.
  • an electrical insulator for example a vulcanized rubber
  • the electrical conductors can be electrical wires, for example multi-stranded copper wires, or metal strips.
  • the electrical conductors can be helically wound around the core.
  • the helical winding pitch is advantageously constant along the cable. The smaller the winding pitch, the greater the sensitivity of the detection. However, the greater the length of the conductors, the greater the inherent capacity. A compromise can be found in order to optimize the sensitivity of the capacitive detection.
  • the latter advantageously comprises a first conductive screen carried to the earth and covered with an insulator, the insulator itself being covered with a second conductive screen brought to the predefined potential.
  • this second screen being covered with an insulator.
  • the earthed screen circumscribes the electrical disturbances due to the flow of electric current in the cable.
  • the screen brought to the predefined potential increases the sensitivity of the capacitive detection.
  • the element driven by the cable can be supplied electrically by means of a power supply configured to deliver a direct voltage, for example approximately 24 V or 48 V approximately, a single-phase alternating voltage, for example approximately 230 V, or an alternating voltage. three-phase, for example around 400 V.
  • a cable as provided according to the invention makes it possible in particular to deliver a direct voltage or a single-phase or three-phase alternating voltage.
  • the cable advantageously comprises two conductive cores and a protective conductor (concerning electromagnetic compatibility).
  • the cable advantageously comprises two conductive cores conducting respectively the phase and the neutral, and a protective conductor (depending on the chosen neutral system and the protection of the connected terminal element).
  • the conductive cores as well as the protective conductor carried by the same cable can alternatively be carried by several separate cables of the device according to the invention, in particular three separate cables.
  • the cable comprises at least one protective conductor and four conductive cores, in particular conducting three phases and the neutral, the configuration of the neutral depending on the chosen neutral system (neutral to earth, neutral to neutral).
  • a cable thus defined makes it possible in particular to deliver an alternating voltage three-phase.
  • These conductive cores as well as the protective conductor can alternatively be carried by cables separate from the machine (parallel robot, gue, delimitation device, etc.), as mentioned above.
  • a cable according to the invention can carry analog or digital signals, via one or more wires preferably located in the core and covered with a first conductive screen carried to earth, itself covered with an insulator, the insulator. being covered with a second conductive screen brought to the predefined potential, itself covered with an insulator.
  • the cable can have at least two successive portions electrically isolated from one another, subjected simultaneously or sequentially to the predefined variable potential, so as to detect the possible presence near each of them of the individual, animal or object. and be able to locate the individual, animal or object along the length of the cable.
  • the location of the individual, animal or object has the advantage of making it possible to trigger a security measure better suited to the situation, for example by modifying the path of the cable in the case of the detection and location of an obstacle nearby. of a parallel cable robot.
  • the method according to the invention comprises a step in which a capacitive detection is carried out on the one hand over the entire length of the cable and on the other hand over at least one section of the length of the cable, the position of which is known. , better on at least two successive sections of the length of the cable, the respective positions of which are known.
  • the individual, animal or object can be located relative to the cable and / or identified with the aid of at least one optical sensor, for example from an image recognition system.
  • Said at least one portion of electrically conductive cable can be brought to a predefined potential V by being connected to an electronic circuit comprising in particular a voltage generator.
  • the variation in capacitance is for example detected by measuring the current injected into this portion of cable.
  • the surface electric charges of the cable being provided by a current I, the latter can be indirectly defined by measuring the voltage at the terminals of a resistor of the electronic circuit, arranged in series with the voltage generator.
  • the sensitivity of the detection advantageously depends on the value of the intensity of the current flowing through the cable, and therefore on the potential to which the cable is carried, on the frequency of the voltage generator supplying the cable, and on the value of the resistance.
  • Increasing the sensitivity of capacitive detection can be achieved by increasing the value of the preset potential, and / or the frequency, and / or by decreasing the value of the resistor.
  • the predefined potential is, for example, an alternating voltage, preferably of a frequency between 10 kHz and 100 kHz, in particular sinusoidal; the potential is preferably peak-to-peak amplitude between 10 V and 100 V.
  • the method according to the invention may include the step of performing a voltage measurement at the output of an electronic component connected to the cable, for example an instrumentation amplifier, making it possible to follow the current flowing through the electronic component to provide charges.
  • an electronic component connected to the cable for example an instrumentation amplifier
  • the capacitance can be deduced from the voltage detected.
  • the electronic circuit can include one or more operational amplifiers, for example JFET.
  • the current measured at the surface of said at least one electrically conductive portion is advantageously less than 1 mA.
  • the capacitance of the cable may be less than 1 nF, better still less than about 100 pF for a cable having a length between 10 m and 20 m.
  • the response time of the capacitive detection is advantageously adapted to the speed of movement of the cable and / or to the speed of movement of a human on foot.
  • the model of the capacitance of the entire capacitive detection device in the absence of an individual, animal or object can be expressed as follows for a predefined length l of unwound cable:
  • the method comprises a step of minimizing the parasitic capacitances Co, comprising for example a capacitance resulting from the presence of an electronic conditioner in the electronic circuit C p and / or the capacitance of a portion of coiled cable Cenrolled.
  • the Cenrouiée capacitance is negligible compared to the capacitance of the portion of the unwound electrically conductive cable kxl, in particular by virtue of a screen brought to the predefined potential and a screen brought to ground.
  • Cenourée is less than 10 pF.
  • the invention also relates, according to another of its aspects, to an installation, in particular a lifting device or a parallel cable robot, comprising at least one lifting or traction cable having at least one electrically conductive portion, a detection system configured to bring said portion to a predefined variable potential and to detect a variation in the capacitance of said portion representative of the presence of an obstacle in the vicinity thereof.
  • the installation can include at least three lifting or pulling cables each having at least one electrically conductive portion sensitive for capacitive detection of an obstacle.
  • the cables can each include at least one electrical conductor, and an associated detection system.
  • the detection systems may have at least part of the processing circuits in common, in particular to act on the cable drive means in the event of an obstacle being detected. It is also possible to have a detection system associated with at least two cables linked together, for example via the effector or the nacelle to be moved, with electrical continuity between these two cables.
  • the cables can supply electricity to a part attached to the cables.
  • Two cables are used, for example, to conduct the phase and the neutral respectively, and another cable a protective conductor.
  • the power supply can also be a low voltage power supply.
  • the invention also relates, according to another of its aspects, to a lifting or traction cable, comprising at least one core for taking up traction forces, at least one electrically conductive shielding electrically insulated from the core and at least one. electrical detection conductor, disposed outside the shielding, and itself electrically insulated.
  • the cable may have at least two electrical conductors suitable for capacitive sensing, extending together along at least part of the length of the cable.
  • the two electrical conductors suitable for capacitive detection extend over respective different lengths of the cable.
  • the two electrical conductors can each be brought to a predefined variable potential, simultaneously or sequentially, in order to implement the capacitive detection according to the invention.
  • the invention also relates to an installation, corresponding to a delimitation device, in particular a safety barrier with reel, comprising at least one delimiting cable having at least one electrically conductive portion, a system detection device configured to bring said portion to a predefined variable potential and to detect a variation in the capacitance of said portion representative of the movement of an individual, animal or object in the vicinity thereof and in relation to the latter.
  • a delimitation device in particular a safety barrier with reel
  • a system detection device configured to bring said portion to a predefined variable potential and to detect a variation in the capacitance of said portion representative of the movement of an individual, animal or object in the vicinity thereof and in relation to the latter.
  • Such an installation according to the invention can also, in more complex variants, supply, according to at least one of the embodiments described above, at least one system which is connected to it, integrated into the cable or externalized, such as a remote system. 'light and / or sound warning, by a direct or alternating voltage and / or include at least one monitoring
  • Figure 1 shows, partially and schematically, a parallel cable robot installation according to the invention
  • FIG. 2 illustrates the supply of a cable by a voltage generator
  • FIG. 3 illustrates the behavior of the cable of FIG. 2 when approaching an individual, animal or object
  • Figure 4 shows the change in the intensity of the electric field as a function of the distance from the cable, and the change in the voltage intensity as a function of the distance from the cable,
  • Figure 5 illustrates the effect of a screen on a portion of cable positioned opposite this screen
  • Figure 6 shows, schematically, an electrically insulated cable winding system
  • FIG 7 is a view similar to Figure 1, of a variant of an installation according to the invention.
  • Figure 8 shows, partially and schematically, an installation variant where detection is carried out on two cables
  • Figure 9A is a section of an example cable
  • Figure 9B is a section of an example cable
  • Figure 9C is a section of an example cable
  • Figure 9D is a section of an example cable
  • Figure 9E is a section of an example cable
  • Figure 9F is a section of an example cable
  • Figure 9G is a section of an example cable
  • Figure 9H is a section of an example cable
  • Figure 91 is a section of an example cable
  • Figure 9J is a section of an example cable
  • Figure 9K is a section of an example cable
  • Figure 9L is a section of an example cable
  • Figure 9M is a section of an example cable
  • Figure 9N is a section of an example cable
  • Figure 90 is a section of an example cable
  • Figure 9P is a section of an example cable
  • FIG. 11 schematically represents an example of a cable allowing the localization of the individual, animal or object
  • Figure 12 shows an electronic circuit to ensure double detection
  • FIG 13 shows a block diagram of an example of an installation according to the invention
  • Figure 14 shows an example of the path of two cables attached to a load
  • Figure 15 is a table grouping together data, independent of the humidity of the medium, recorded during a calibration step,
  • FIG. 16 represents an example of reference data, in table form, translated into voltages, acquired for eight cables, each comprising two electrical conductors, performing a predefined movement,
  • Figure 17 is a graph illustrating the evolution of the capacitance of the cable for different surfaces of an individual, animal or object,
  • Figure 18 illustrates different relative configurations between a cable and a human
  • Figure 19 schematically shows an electrically insulated winding drum
  • Figure 20 shows schematically an electrically insulated pulley
  • FIG 21 shows schematically an installation of a roller safety barrier according to the invention
  • FIG 22a Figure 22 schematically represents a situation of intrusion by an individual
  • Figure 22b shows schematically a situation of bringing an individual closer to the cable
  • FIG 23 shows schematically a ring enclosing a cable according to the invention
  • FIG. 24 partially and schematically represents an installation variant where detection is carried out on two cables
  • FIG. 25 represents a block diagram of an example of an installation according to the invention
  • Figure 26 shows an example of a signal conditioner
  • Figure 27 illustrates two cables of an installation according to the invention connected to signal conditioners
  • Figure 28 shows an example of a signal conditioner
  • FIG 29 shows a block diagram of an example of an installation according to the invention.
  • FIG. 1 schematically and partially shows an example of a parallel cable robot 1, according to the invention, comprising a support structure 32, a winding system 31, and a cable 10 of which at least a portion 10a is conductive. electricity.
  • An element, in particular a load 11 can be attached to the distal end of the cable.
  • the other robot cables connected to load 11 are not shown.
  • the winding system 31 is advantageously arranged at the top of the support structure 32, making it possible to reduce electromagnetic disturbances and capacitive influences on the cable 10, in addition to reducing the length of the latter.
  • the winding system 31 is located elsewhere on the support structure 32, for example at the foot thereof.
  • the length l of the conductive portion may be less than that L of the cable, as in Figure 1.
  • the end of the cable is not electrically conductive.
  • the winding system 31 can include a motorized winder and / or an encoder in order to know the length of unwound cable.
  • the encoder is an absolute encoder implemented at the level of the winding system 31.
  • the electrically conductive portion 10a emits a radial electric field around it.
  • the presence of an obstacle causes a variation in the electric field and therefore a variation in the capacitance of the cable.
  • the capacitance C of the cable is substantially proportional to the unwound length l of the portion of conductive cable sensitive to the capacitive effects. This length l can vary when the cable 10 pulls or lifts the load 11.
  • FIG. 2 very schematically illustrates an electrically conductive cable 10 brought to a predefined potential V by being connected to a voltage generator V G of internal resistance.
  • V G voltage generator
  • the force of repulsion of surface electrical charges is equal to the injection force of the generator, the cable 10 being in electrostatic equilibrium, or quasi-static for a sinusoidal generator.
  • the surface electric charges are then distributed homogeneously over the entire length L of the cable 10.
  • FIG. 3 represents a cable 10 similar to the cable of FIG. 2 located near an individual, animal or object 20.
  • the electrical charges at the surface of the cable are no longer distributed evenly.
  • electric charges of opposite sign located on the surface of the individual, animal or object react with the cable.
  • the surface electric charges of the cable 10 no longer opposing the injection force of the generator, the latter then injects new charges in a quantity equal to those being in interaction with the individual, animal or object 20.
  • C Cpropre + C in v ext + Cmd, ani, obj, with Cpropre the inherent capacitance of the structure, the structure being the cable 10 in this example, Cenv ext the capacitance of an environment static, considered as zero in this example, and Cind, ani, obj the capacitance of the individual, animal or object 20.
  • C Cpropre + C in v ext + Cmd, ani, obj
  • the capacitance can be defined by:
  • the distance d ⁇ is for example equal to approximately 0.5 m.
  • the distance d ⁇ is greater than 2 m, better it is greater than 3 m.
  • the individual, animal or object 20 shown schematically in FIG. 3 is, for example, a human.
  • the electrical influence of the individual, animal or object on the cable varies in l / d, d being the distance separating the individual, animal or object from the cable.
  • the portion of cable wound on the winding system 31 presents no danger for an obstacle.
  • this portion of cable can be subjected to electrical influences from the mechanical elements constituting the winding system 31. These electrical influences can create capacitive couplings disturbing the capacitive detection of obstacles.
  • the winding system 31 is preferably surrounded by a protection system 40, shown in Figure 1, which decreases the surface density of electrical charges of the portion of the cable wound on this winding system.
  • the protection system 40 preferably comprises a screen 41 brought to the predefined potential of the cable V, itself surrounded by a shield 42 earthed.
  • FIG. 6 represents an example of a winding system 31 of the cable 10, comprising one or more pulleys 71 and a reel 72, surrounded by a protection system 40.
  • the latter comprises a screen 41 brought to the predefined potential of the cable 10, reducing the charge density at the surface of the portion of cable located opposite this screen 41, and a shielding 42 earthed, surrounding the screen 41 and protecting the cable from electromagnetic interference and from external capacitive couplings.
  • FIG. 5 schematically illustrates the effect of a screen 41 positioned opposite a portion of cable 10.
  • the screen 41 is brought to the predefined potential of the cable V by means of a voltage follower.
  • the density of surface electrical charges s' of this portion of cable 10b, of length G is less than the density of surface electrical charges s of the conductive portion of cable 10a not located opposite the screen brought to the predefined potential V.
  • the portion of cable 10b facing the screen 41 being at the same potential V as the screen 41, they are in total electrical influence. There is therefore no storage of electrical charges at the surface of this portion of cable 10b.
  • the capacity of the portion 10b of length G, placed facing said screen 41 is thus made negligible compared to the capacity of the portion of cable 10a of length l, not placed facing said screen 41: [Math 4]
  • the sensitivity of capacitive detection also depends on the distance d of the individual, animal or object 20 from the cable 10.
  • Figure 7 shows a variant of the structure 1 of Figure 1.
  • the load 11 attached to the distal end of the cable 10 is brought to the predefined potential V of the cable.
  • the electrically conductive portion of the cable corresponds to the cable as a whole.
  • the load 11 is made sensitive to the proximity of an obstacle 20 by capacitive detection.
  • the portion of the cable in contact with the support structure 32 and / or the winding and drive system 31 is electrically insulated, thanks to a screen 41 brought to the potential V of the cable and / or a shield 42 earthed. , as in the example of figure 6.
  • the portion of the cable in contact with the support structure 32 may be located inside a screen brought to the predefined potential V of the cable 10.
  • the possible fixings (s) as well as the load may be covered with a conductive material, for example a conductive paint or a conductive rubber.
  • the parallel cable robots can comprise at least three cables 101, 102, 103, and the load 11 can be supplied with electrical energy by means of these three cables 101, 102, 103, as shown schematically in FIG. 10.
  • a cable can be supplied with electrical energy.
  • Load 11 is for example supplied by an alternating voltage of 230 V, with a frequency of 50 Hz, under a current of 3A, in rms value.
  • the load 11 can alternatively be supplied with electrical energy by means of two cables or a single cable.
  • the load 11 is supplied by a direct voltage by means of two cables.
  • at least one cable is configured to allow the transmission of signals, for example by optical transmission or by line powerline.
  • a parallel cable robot comprises at least four cables.
  • the cable comprises a core consisting of an electrically conductive stranded copper wire, this wire being able to conduct the phase, the neutral or a protective conductor.
  • the stranded copper wire can have a diameter of about 0.8 mm.
  • the stranded copper wire is surrounded by an insulation, and preferably a shield surrounds the copper wire and the insulation surrounds the shield. The thickness of the insulation and the shield, together, is on the order of 0.6 mm, with the stranded copper wire with the insulation and the shield then having a diameter of about 2 mm.
  • Figure 8 shows two cables 101 and 102 similar to that of figure 7, working together to handle a load 11 to which they are connected, each of the cables being brought to a predefined potential.
  • the cables 101 and 102 have respective specific capacitances C1 and C2.
  • the predefined potential of each cable can be determined in order to limit these electrical influences with other cables, and / or the ground, and / or a load and / or a nacelle, and / or a fixing, in particular by varying the potential. predefined.
  • the portion or portions of conductive cables are subjected to respective variable potentials of different frequencies from one another.
  • the frequencies can be chosen with an integer non-multiple ratio between them to avoid disturbances due to harmonics.
  • the disturbances linked to the influence of other cables, and / or of the ground, and / or of a load and / or a nacelle, and / or fixing can be taken into account by the acquisition and the baseline data recording, then by comparison.
  • FIG. 24 represents a variant of the structure of FIG. 8, comprising two cables 101 and 102, of respective capacitances C1 and C2.
  • Each of the support structures 32 comprises a winding system 31, preferably comprising a motorized winder, implemented with an encoder 33.
  • the cables 101 and 102 have for example a length L of about 10 m and a radius r less than or equal to 4 mm.
  • each of the cables 101 and 102 comprises at least two electrical detection conductors, the electrical conductors preferably being electrically insulated, preferably by being coated in a vulcanized rubber.
  • the load 11 is provided with at least two electrical conductors, each of the at least two electrical conductors being the extension of a cable 101 and 102.
  • the load 11 is for example connected cables permanently, this load being for example a pallet attached to the cables.
  • the load 11 is removably attached to the cables, the electrical conductors of the load being temporarily connected to the electrical conductors of each cable.
  • Parallel cable robots can perform a wide variety of tasks, such as painting various parts of an aircraft or handling large and / or heavy loads. Depending on the application, parallel cable robots have different fixings and follow different paths.
  • the safety barriers can be installed for various reasons, the detection being able to be intended to detect a type of individual in particular, or a modification of the environment of the cable in particular, corresponding for example to the crossing of a barrier. by a human or the approach of an animal to a danger zone.
  • This learning phase includes the acquisition of reference data, which are specific to the application and then serve as comparison data with a view to detecting an obstacle, or even identifying it and / or determine the distance to the obstacle.
  • FIG. 14 illustrates an example of acquisition of reference data for a predefined cable movement, the cable being for example included in a parallel cable robot and the individual, animal or object representing a potential obstacle.
  • This movement is for example defined by a trajectory going from point Mi to point M n , passing through points Mi and M j .
  • the coordinates of the point Mi can be defined in Cartesian coordinates as follows:
  • the data represented in the table of figure 15 constitute an example of reference data, acquired by causing the cables and / or a load attached to the cables to perform a predefined movement, making it possible for example to take account of the variation in the induced capacitance. by the presence of G static environment in which the cable operates.
  • a rate of change can be determined to define the change in capacitance expected for a decrease or increase l ⁇ Al in the length of one of the cables.
  • the use of a capacitance variation rate makes it possible in particular to overcome slow disturbances in relation to the acquisition time, in particular variations in humidity.
  • the data shown in figure 15 may come from a calibration of a parallel cable robot comprising p cables. For each of the cables j, j belonging to the interval [1, p], a voltage is detected at the points Mi, i belonging to the interval [1, n]. From these data, it is then possible to determine AVs, j (Mi + i - Mi), representing the rate of variation of the voltage between two successive positions Mi and Mi + i. To determine the presence of an obstacle, we can compare the reference rates of change with the voltages recorded at an instant t, t preferably being the current instant:
  • K being a coefficient linked to the translation into voltage of the capacitance, depending for example on an electronic conditioner.
  • the calculation of a rate not only allows to be free from variations in the humidity of the medium but also to be free from dependence on the length of the unwound cable.
  • each cable j may include at least two electrical conductors used for capacitive detection, for example at least two electrical wires, for example wound helically along the cable.
  • Each electrical conductor has its own capacitance.
  • the capacitances of the electrical conductors of the same cable are close, preferably equal. Comparing the capacitances of the electrical conductors of a cable can detect the presence of a fault.
  • the table in Figure 16 represents the acquisition of reference data for a given path of a structure comprising eight cables operating in parallel, each cable comprising two electrical conductors.
  • the first line corresponds to the acquisition of the capacitance, translated into voltage, of the first conductor of each cable when the junction of the eight cables or the barycenter of the load fixed to these eight cables is located at point Mi.
  • the second line corresponds to the acquisition of the capacitance, translated into voltage, of the second conductor of each cable when the junction of the eight cables or the barycenter of the load fixed to these eight cables is located at point Mi.
  • the values of the first row of the table in Figure 16 are advantageously substantially equal to the values of the second row of the table.
  • the acquisition of reference data can also make it possible to determine a capacitive footprint relating to a particular individual, animal or object. It is possible to acquire reference data characteristic of the capacitive footprint of a human approaching a cable for a set of predefined distances separating the human from the cable, for example for distances less than 50 cm, for example. with a step of the order of 5 cm. Preferably, the maximum distance is the distance for which C (d ⁇ ) ⁇ 0.
  • FIG. 17 An example of reference data for measurements made when a human 20 approaches the cable 10 for a fixed length of cable l, is shown in figure 17.
  • the detection of an individual, animal or object 20 in the vicinity of the cable 10 makes it possible to affirm that said individual, animal or object 20 is located at a distance less than or equal to the range of the capacitive detection, d ⁇ d ⁇ .
  • the variations in capacitance recorded can be compared to benchmark data.
  • These reference data are, for example, voltage values Vs (Z, t) recorded at regular distance intervals Adn, and preferably sufficiently close in time for the variations in humidity to be negligible:
  • V s (d) / ⁇ (k X / + Ccharge) + Cenv ext ⁇ ⁇
  • the step consisting in calculating the influence of an individual, animal or object 20, in particular a human, can be repeated when the latter approaches the cable 10 by a distance DNA from a previous position d ⁇ - (n- 1) DNA:
  • An individual, animal or object 20 having a fixed surface and being located at a distance d from the cable 10 induces a modification of the capacitance of the cable which is advantageously always the same, in particular which does not vary as a function of the length of the cable.
  • the characteristic reference data of the capacitive footprint of a human varies substantially from one human to another depending, for example, on its surface area and / or its size, it is advantageous to determine an upper limit and an upper limit. lower limit of the voltage variation, in order to establish the reference data.
  • the upper and lower limits can be determined by adding, respectively removing, a certain percentage of the value, for example 5%:
  • the human AC influence of a human on the capacitance of the cable will always be the same, regardless of the sensitive Z length of unwound cable.
  • the sensitivity of the capacitive detection when approaching a human and more generally an individual, animal or object depends on the length l of sensitive cable by capacitive detection which is unwound:
  • the sensitivity is for example between 0.6% and 4.8% for 0 ⁇ l ⁇ 1 m, between 0.5% and 3.34% for 1 ⁇ l ⁇ 5 m, between 0.45% and 3% for 5 ⁇ l ⁇ 10 m, d H being between 5 and 30 cm, the total length of the cable being 15 m and the radius of the electrical conductors being 2 mm.
  • a predefined action is advantageously triggered when a variation in the capacitance between the minimum limit C m in and the maximum limit C m ax is detected, this action being chosen in particular from the generation of a visual, audible or tactile alert, a stop the movement of the cable and / or an element moved by the cable, a start and / or restart prohibition.
  • the detection of a variation of the capacitance greater than the maximum variation limit Cmax triggers an automatic stop of the movement of the cable.
  • r Cmd, ani, obj (d) / C P ropre (d, /).
  • the strength of the electric field depends in particular on the predefined potential V, to which the electrically conductive portion of the cable is brought.
  • the detection range of the change in the cable environment can be increased or decreased by varying the preset potential V.
  • the portion of electrically conductive cable behaves like a wire antenna with a shielded transmission cable, that is to say, the rms value of the current is substantially constant over the entire length of the portion of cable considered, before to decrease and reach a zero value at the end of the portion of cable considered.
  • Figures 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F, 9G, 9H, 91, 9J, 9K, 9L, 9M, 9N, 90, 9P show different possible structures of traction or lifting cables according to the invention. These cables emit a radial electric field E, as shown in Figures 9A-9D.
  • a traction or lifting cable according to the invention is preferably configured to withstand a traction force of at least 100 daN, and preferably up to 800 daN.
  • a traction or lifting cable according to the invention is preferably configured to withstand a force of at least 100 kgf, and preferably up to a force of 800 kgf.
  • the cable is configured to break only when moving a load of 1000 daN or more.
  • the cable is configured to break when the stress is 1000 kgf or more.
  • the cable can be configured such that it has a safety factor of at least 2, that is, there is a ratio of at least 2 between the loads to which the cable is subjected in its typical use and the load causing the cable to break.
  • the cable can be configured so that it can be wound around a drum, for example the drum having a diameter of about 20 cm.
  • the cable can be brought directly to a predefined potential, the electrically conductive portion of the cable then being the cable as a whole.
  • Figure 9A shows such a cable comprising an insulating sheath 12 and a shield 13 emitting an electric field E generated by a direct connection of the cable to a voltage generator, as shown schematically in the example of Figure 2.
  • the insulating sheath 12 can be a polyurethane sheath.
  • FIGS. 9B, 9C, and 9D show a cable comprising at least one core 15 for absorbing tensile forces, at least one electrically conductive shield 13 electrically insulated from the core, in particular thanks to an insulator 14.
  • the advantage of the cable shown in FIG. 9D compared to the cable of FIG. 9B, is that it makes it possible to generate a larger capacitive detection range when these two cables are brought to the same potential V.
  • the detection range capacitive can advantageously be increased, respectively decreased, by decreasing, respectively increasing, the area occupied by the shielding 13 in the cable.
  • the inherent capacitance of an electrical conductor is less than 150 pF, better still less than 110 pF.
  • the cable comprises an insulator 12 outside the shield 13, as shown in FIGS. 9B to 9J.
  • the cable may include at least one electrical conductor 16 brought to the predefined potential.
  • the cable comprises at least two electrical conductors carried each has a predefined potential.
  • the two conductors can extend over the same portion of cable or over two distinct portions of the cable.
  • Figures 91 and 9J show a cable comprising two sheathed cores of circular section 15a, 15b or semi-circular 15a ’, 15b’.
  • the cores can be wound in a helix. All of the two cores can be encased in an insulator 12. The presence of at least two cores allows for safe redundancy.
  • this insulating coating 12 at least one electrical conductor 16 can be included.
  • FIGS. 9E, 9F, 9G, and 9H show cables comprising at least one core 15 capable of undergoing tensile or lifting forces, an insulator 12 surrounding this core. At least one electrical conductor 16 is embedded in the insulation 12.
  • FIG. 9E shows a cable that can undergo tensile or lifting forces, comprising a core 15 being for example made of steel and coated with an insulator 12 which can withstand mechanical forces to which the cable is normally subjected, for example rubber.
  • a core 15 being for example made of steel and coated with an insulator 12 which can withstand mechanical forces to which the cable is normally subjected, for example rubber.
  • two electric wires 16 embedded in the insulation are helically wound along the core. Each of the electric wires can be connected to the capacitive detection system.
  • FIG. 9G represents a cable comprising two electrical conductors 16 having the shape of a ribbon, embedded in an insulator 12. These electrical conductors 16 can be arranged concentrically as shown in FIG. 9G. The two conductors 16 can be diametrically opposed.
  • FIG. 9H represents a cable also comprising two electrical conductors 16 in the form of a ribbon, and an insulator 12. The insulator 12 may be formed of two distinct shells, separated by the two electrical conductors, extending radially from the core 15. to the outer surface of the insulation 12.
  • the cable of FIG. 9G makes it possible to transmit analog or digital signals by means of at least one wire 17 positioned in the core 15.
  • the wire 17 is preferably covered with an insulation.
  • the wire may be a copper wire, for example multi-stranded, preferably having a diameter of the order of 0.2 mm, preferably covered with an insulation.
  • the insulation can be a sheath, for example having a thickness of around 0.3 mm.
  • the wire is an optical fiber covered with an insulating sheath.
  • the core of a cable according to the invention can be used to supply the load 11 fixed to the cable with electrical energy (single-phase or three-phase medium voltage current). It is also possible to supply the load 11 fixed to the cable with low voltage.
  • FIG. 9F shows a cable structure making it possible to supply the load 11 fixed to the cable with electrical energy.
  • the cable comprises three cores 15a, 15b, 15c, isolated from each other, making it possible to transport the phase, the neutral and a protective conductor respectively.
  • These three cores 15a, 15b, 15c, of cross sections in the form of angular sectors, preferably identical, are surrounded by a screen 18 grounded, surrounded by an insulator, the insulator itself being surrounded by a screen. 19 put to the potential of the cable, itself covered by an insulator.
  • the electric wires embedded in the insulator 12 are then protected from the electrical influences due to the supply of the load 11 with electrical energy by the cores 15a, 15b, and 15c.
  • a cable according to the invention may include a set of strands, each strand being composed of a set of wires, the wires being for example made of galvanized steel, as shown in the examples of FIGS. 9K to 9N.
  • the cable comprises for example 6 to 7 strands, each strand comprising 7 to 19 wires, the cable having a diameter d c of between 4 mm and 8 mm.
  • the cable is surrounded by an insulator 12, the thickness of the insulator being for example between 1 mm and 2 mm.
  • the cable comprises 7 strands each comprising 7 wires.
  • each wire of each strand is brought to a predefined variable potential by being subjected to an alternating voltage.
  • Such a cable allows great security redundancy.
  • a multi-strand electrical conductor 16 is positioned around the strands, the strands preferably being interlaced around the strands in a helical manner, the pitch depending on the winding pitch of the strands.
  • the diameter of a strand of the electrical conductor 16 d b can be about 0.3 mm.
  • the cable has two multi-strand electrical conductors 16 positioned around the strands allowing safe redundancy.
  • the strands are surrounded by an insulation.
  • Each strand can be brought to a predefined potential and thus form an electrical detection conductor.
  • the cable comprises two electrical conductors each being formed from three strands.
  • Other strand combinations are possible, such as, for example, groups of three adjacent strands.
  • one of the strands may be made of an electrically conductive multi-strand copper wire to allow the supply of electricity to the load 11.
  • Figures 90 and 9P show such a variant.
  • the central strand is a stranded copper wire surrounded by a first earthed shield, itself surrounded by a shield raised to the potential of the other strands.
  • the earthed shield can be replaced by a band rejector filter positioned at the output of a signal conditioner connected to an electrical conductor, for example on the frequency 50 Hz for a current passing through the electrical conductors of 50 Hz .
  • the multi-stranded copper wire for the power supply can be surrounded by a only shield grounded, and the strands can be brought to the potential of the electrical conductor.
  • Figure 9P Such an example is shown in Figure 9P.
  • the cable may include at least one core for taking up tensile forces, an electrical detection conductor separate from the core, and an electrical signal transmission conductor, the electrical transmission conductor being surrounded by a shielding. grounded, the core being located around the shield and brought to the potential of the electrical detection conductor, the electrical detection conductor being located around the core, and an insulator surrounding the electrical detection conductor.
  • the cable comprises at least two electrical conductors for capacitive detection, at least one electrical wire for the electrical supply of the load 11, the electrical wire being surrounded by an earthed shield, the earthed shield itself being surrounded by a screen brought to the potential of the electrical conductors, the electrical conductors being positioned around said screen.
  • the cable structures described above make it possible to detect an individual, animal or object near the cable. However, they do not make it possible to locate the individual, animal or object along the portion of the electrically conductive cable. In order to allow the location of the individual, animal or object along the cable, preferably over the entire length of the cable, several sensitive elements for capacitive detection can be positioned on portions of the cable, for example successive, preferably separated by an insulator. An example of such a cable structure is shown in figure 11.
  • the sensitive elements 61a, 61b, 61c are partitioned along the cable, isolated from each other by insulating elements 62a, 62b.
  • Each sensitive element is connected to a module 65 of the detection system capable of detecting the proximity of an individual, animal or object. After grouping together the information from each detection module 65 and processing the information by a processor, for example, it is possible to define a location of the individual, animal or object along the cable.
  • the conditioning circuits connected to the detection modules 65 can be multiplexed in order to distinguish each sensitive element along the cable.
  • FIG. 12 is an example of an electronic circuit making it possible to follow the variations in capacitance of two electrical conductors 16a and 16b of a cable like that shown in FIG. 9E.
  • the electronic circuit comprises in particular an electrical conditioner connected to the electrical conductors translating their capacitance into voltage.
  • the presence of at least two electrical conductors 16a and 16b allows safe redundancy in the detection of the individual, animal or object.
  • the cable is advantageously configured to cope with failures. These two electrical conductors can generate the same electric field.
  • the two electrical conductors 16a and 16b then return the same information, in the absence of an individual, animal or object. In the event that the information returned by the two electrical conductors diverges, an alert signal can be generated and / or a shutdown or maintenance measure can be implemented. Diverging information may be due to the presence of an individual, animal or object, damage to an electrical conductor, a breakdown or any other incident disrupting the detection of a modification of the environment of the cable by at least one drivers.
  • electrical conductors In normal operation and in the absence of an individual, animal or object, electrical conductors preferably always return the same information.
  • the damage to an electrical conductor, a failure or any other incident disturbing the detection of a modification of the environment of the cable by at least one of the conductors can be determined by comparison of the information returned by the electrical conductors and information returned by at least one electrical reference conductor, and / or predetermined reference data.
  • I ⁇ 1mA for a frequency equal to 100 kHz and a peak-to-peak voltage equal to 100 V. This current is not dangerous in the event of contact with a human.
  • the electronic circuit may include a high-pass filter, in particular filtering the 50 Hz network.
  • the electrical conductors 16a and 16b can be protected from electrical influences due, for example, to the supply of electricity to the load 11 via the core of the cable.
  • each cable is connected to a signal conditioner.
  • Each cable can be connected to a signal conditioner by means of a B NC plug (Bayonet Neill-Concelman connector).
  • B NC plug Boyonet Neill-Concelman connector
  • an installation according to the invention preferably comprises at least as many signal conditioners as there are cables.
  • An insulation can cover any system for guiding, driving and / or winding the cable, as in Figures 19 and 20.
  • a winding drum 72 is shown covered with an insulation 82.
  • a pulley 71 is shown covered with an insulator 82.
  • the pulley 71 may be entirely made of insulating material.
  • the pulley 71 can be made of metal covered with an insulating material 82; the metal can be brought to the potential V of the cable or ducted by a screen 41 brought to the potential V of the cable, the cable preferably being covered with an insulator.
  • the cable 10 may also include at least one element 91 making it possible to monitor the operation of the cable, for example when the latter is used in a lifting or traction device or a delimiting device.
  • This element can in particular be a ring, preferably metallic, enclosing the cable.
  • This element can in particular be detected by an electromechanical or inductive sensor located at the input of a system for guiding, driving and / or winding the cable or near the cable.
  • This element 91 can also be an RFID tag attached to the cable, the sensor located at the input of the system for guiding, driving and / or winding the cable or near the cable then being an RFID reader.
  • FIG. 21 represents an example of a safety barrier installation according to the invention, comprising a cable 10 extending between two support structures 32.
  • a structure is configured to detect a modification of the environment, in particular when a individual 20 approaches the barrier formed by cable 10, as shown in Figure 22b or crosses the barrier formed by cable 10, the individual passing for example under the cable, as shown in Figure 22a, or beyond. above the cable.
  • the capacitive influence of the support structures 32 is advantageously taken into account in the static environment of the cable.
  • a winding system 31 of the cable 10 can be located in at least one support structure 32, this system preferably being surrounded by a protection system 40.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example of the implementation of the method according to the invention.
  • a generator supplies the capacitive sensor (s) positioned on the cable (s) of a robot, a lifting and / or traction device or a safety barrier.
  • the processing system can include a processor, in particular a microcontroller, and analyze the data, in particular the variations of current passing through the cables, thus making it possible to define the presence or not of an individual, animal or object, better to locate the individual. , animal or object along at least one cable, even better to estimate its distance from the cable, in particular by comparing the voltages, currents or capacities recorded with reference data.
  • an alarm system is connected to the treatment system. The alarm system can be audible and / or visual.
  • the processing system can also be connected to a robot control interface, emergency measures can be programmed on said processing system, in particular an emergency stop or a change of trajectory.
  • FIG. 25 represents a block diagram of an example of an installation according to the invention comprising two cables each comprising two electrical conductors 16i and I6 2 configured for capacitive detection around the cables 101 and 102 of respective capacitances Ci and C 2 , and a reference cable also comprising two electrical conductors I6 1 ref and 16 2 rei. the reference cable being positioned in a place undisturbed by any obstacle.
  • the reference cable is at all times under the same environmental conditions as the cables 101 and 102 such as for example ambient humidity.
  • Each cable can be connected to a signal conditioner, preferably, as illustrated in FIG. 29, each cable 101, 102, is connected to at least two signal conditioners, making it possible to ensure safe redundancy.
  • the signal conditioners in the example of Figure 25 are for example similar to that of Figure 26, or Figure 28.
  • the example of a signal conditioner shown in FIG. 26 is connected to a cable comprising two electrical conductors 16i and I6 2 .
  • the same voltage V GBF is applied to the two inputs of the signal conditioner (operational amplifier).
  • the output voltage V s is then proportional to the difference in the capacitances of the electrical conductors Ci 6i (, t) and Ci62 (/, t). If the capacitances Ci 6i (/, t) and Ci62 (/, t) of the electrical conductors are equal, then V s is equal to 0 when no obstacle is located near the cable.
  • the signal conditioner may additionally include at least one capacitor Cond making it possible to set an operating point of the signal conditioner and to adjust the output voltage V s .
  • the signal conditioner comprises a printed circuit having a capacitance less than 4 pF, better still less than 3 pF.
  • the capacitance of the signal conditioner depends on the capacitance of the electrical conductors of the cable and the capacitance of the signal conditioner circuit board.
  • a relative humidity sensor is used, which preferably acquires the value of relative humidity periodically, for example every minute. We can then estimate the coefficient of the linear capacity of an electrical conductor:
  • e air-HR% is the permittivity of air as a function of relative humidity
  • eo is the permittivity of vacuum
  • d ⁇ is the distance for which C (d ⁇ ) ⁇
  • n is the radius of the conductor electrical, i G [1,2], the cable comprising in this particular example two electrical conductors.
  • linear capacitance coefficient of an electrical conductor can be defined by: [Math 16]
  • M refers to the spatial position of the cable
  • ki e nv ext x di corresponds to the influence of an element belonging to the external environment on the cable, the element being separated from the cable by a distance di.
  • C imp circuit is the capacitance of the printed circuit of the conditioner and Cond is the capacitance of the capacitor allowing to fix an operating point of the signal conditioner.
  • the conditioners in the example of FIG. 25 each comprise a capacitor Ca cti , Cai c ti, Ca2 cit making it possible to set an operating point and to adjust the output voltage of said conditioners.
  • the signal conditioner is preferably configured such that it exhibits a high voltage response stability, for example exhibiting a time drift of less than 3% of the voltage delivered for the detection of an obstacle. located at 30 cm and / or such that it allows the detection of a human located at 30 cm or less, the capacitance of the electrical conductors varying by less than 1% for a distance of 30 cm or less, and / or such that the response time of the signal conditioner is of the order of a few microseconds, preferably less than 50 microseconds.
  • An installation according to the invention may include at least one encoder C measuring the length of the portion of the electrically conductive cable l and / or a sensor relative humidity H and / or at least one reference cable connected to a reference conditioner, the reference cable being positioned in a place not disturbed by any obstacle and being, preferably, at all times in the same environmental conditions as cables 101 and 102 such as for example ambient humidity.
  • the installation comprises a cable encoder 101, 102, each encoder measuring the length of the portion of electrically conductive cable lm, lm of the cable to which it is connected.
  • the encoder can be of the absolute type or of the incremental type.
  • the encoder is an absolute encoder.
  • an incremental encoder the latter is implemented in the variants of the invention including an element 91 as shown in FIG. 23 making it possible to monitor the operation of the cable, for example a ring or an RFID tag. .
  • the humidity sensor H and / or the reference cable makes it possible to measure the humidity level, to check and / or correct a drift in the capacitive detection, to have reference values allowing for example to carry out comparisons voltage and / or correct the operation of the installation.
  • the installation described in the example of FIG. 25 comprises in particular two encoders C measuring the lengths of the portions of the electrically conductive cables lm, li02, a relative humidity sensor H and a reference cable connected to a conditioner of reference.
  • the installation includes at least one reference cable connected to at least one reference conditioner.
  • each encoder C is configured to comply with a safety standard, such as NF EN ISO 13849-1 and / or IEC 61508, preferably by covering at least a low performance level PLa and / or an integrity level of low safety SIL1 respectively, better by covering a high performance level PLd or PLe and / or a high safety integrity level SIL2 or SIL3 respectively.
  • a safety standard such as NF EN ISO 13849-1 and / or IEC 61508
  • the humidity sensor is configured to comply with a safety standard, such as NF EN ISO 13849-1 and / or IEC 61508, preferably by covering at least a low performance level PLa and / or a level of low safety integrity SIL1 respectively, better by covering a high performance level PLd or PLe and / or a high safety integrity level SIL2 or SIL3 respectively.
  • a safety standard such as NF EN ISO 13849-1 and / or IEC 61508
  • an installation according to the invention comprises a secure control unit, which can be connected to one or more output relays and / or buses, as illustrated in FIG. 25. The output relay or the bus can be triggered when ' an obstacle has been detected near at least one cable of the installation.
  • the installation in Figure 25 has two output relays Ri and R2.
  • the output relays can be connected to a control of an actuator configured to perform at least one predefined action upon detection of the proximity of an obstacle.
  • the output relays can be configured to act on the movement of the cable and in particular allow movement to be stopped if an obstacle is detected.
  • these output relays comply with a safety standard such as standard EN ISO 13849-2.
  • G secure control unit is connected to a safety bus, preferably configured to comply with a safety standard, such as ISO 13849-1 and / or IEC 61508, preferably by covering at minus a high performance level PLe and / or a high safety integrity level SIL3 respectively.
  • a safety standard such as ISO 13849-1 and / or IEC 61508, preferably by covering at minus a high performance level PLe and / or a high safety integrity level SIL3 respectively.
  • the secure control unit measures the voltage V ref at the output of the reference conditioner, the voltage Vi at the output of the conditioner 1, and the voltage V2 at the output of the conditioner 2, the voltage V ref depending on a reference cable, the voltage Vi depending on a cable 101 and voltage V2 depending on a cable 102.
  • the reference cable can have the same characteristics as at least one of the cables 101 and 102.
  • the reference cable has a fixed length L ref , preferably 1 m, 2 m, or more than 2 m.
  • the length L ref of the reference cable is substantially the same as the average length of the portion of at least one of the cables 101 and 102 electrically conductive lioi, I102, when said cable performs a particular movement.
  • the fixed length L ref of the reference cable is between, on the one hand, a minimum value of length among the minimum values of the electrically conductive portions of the cables 101, 102 and, on the other hand, a maximum value of length among maximum values of the electrically conductive portions of cables 101, 102.
  • the secure control unit can compare the measured voltages with a detection threshold, preferably the detection threshold depends on the length L of the cables 101 and / or 102, more preferably it depends on the length of the portion of the cable conductor electricity l. If at least one of the voltages Vi or V2 is greater than or equal to the detection threshold, at least one of the output relays Ri and R2 can be triggered, the better the two relays can be triggered.
  • the output relays can be triggered by a contact mechanically guided by a logic unit of the secure control unit, the relays preferably being positive logic.
  • the control unit can detect at least one, preferably all, voltage variations of cables comprising at least a portion of electrically conductive cable.
  • a variation can be compared with a fingerprint of a human, the fingerprint being determined beforehand.
  • the footprint of a human can be determined by: AV is of the order of 24 mV when human is 50 cm from the cable, AV is around 30 mV when a human is 40 cm from the cable, AV is around 42 mV when a human is 30 cm from the cable , AV is of the order of 60 mV when a human is located 20 cm from the cable, and AV is of the order of 93 mV when a human is located 10 cm from the cable.
  • the secure control unit calculates adjusted voltages Vi adjusted and V2 adjusted.
  • the adjustment of these voltages Vi and V2 preferably depends on the humidity of the medium.
  • the values of the adjusted voltages V 1 and adjusted V2 then depend on the measurements carried out by the relative humidity sensor H.
  • the adjusted voltages may depend on the ambient humidity, and / or on a predetermined voltage variation, for example via the determination of a footprint and / or a length of electrically conductive cable and / or d 'a reference cable.
  • the adjusted voltages can be compared to the detection threshold. If at least one of the adjusted voltages is greater than or equal to the detection threshold, at least one, the better the two output relays Ri and R2 are triggered.
  • the output relays Ri and R2 can be triggered if the voltage Vi, Y 2, Vi adjusted and / or V2 adjusted is less than or equal to a predefined value and / or greater than or equal to a predefined value. At least one of the output relays Ri and Ri can be triggered if the difference between the voltage Vi and the voltage Y 2 exceeds a predefined value and / or if the difference between the adjusted voltage Vi and the adjusted voltage V 2 exceeds a predefined value . Indeed, in the absence of any obstacle near the cables 101 and 102, the voltages Vi and V 2 are preferably substantially equal.
  • the preset value can depend on a preset distance between an obstacle and the cable.
  • the secure control unit advantageously has a redundant architecture.
  • the secure control unit is configured to have a fault tolerance level (HLT) of 1.
  • HLT fault tolerance level
  • the secure control unit is advantageously configured to comply with a safety standard, such as NL EN ISO 13849-1 and / or IEC 61508, preferably covering at least a low performance level PLa and / or a low safety integrity level SIL1 respectively, better by covering a high performance level PLd or PLe and / or an integrity level of high safety SIL2 or SIL3 respectively.
  • FIG. 29 represents a block diagram of another example of an installation according to the invention in which the two cables are each connected respectively to two signal conditioners, the electrical conductors I6 1 and I6 2 of a cable 101 and 102 being connected to each of the two conditioners connected to said cable.
  • FIG. 27 represents an exemplary embodiment comprising two independent and identical channels 35a and 35b each comprising a conditioner connected to a cable 101, 102.
  • the two channels 35a and 35b can operate sequentially.
  • Each conditioner comprises a connector 354 allowing the supply of operational amplifiers 356 and 357, the connector delivering for example a supply voltage of +/- 45 V.
  • the connector 354 can also control switches 351, 352, 353.
  • the switch 353 advantageously makes it possible to bring a part of the cable, for example the shielding of the cable, to the potential of the electrical conductors. This makes it possible in particular to avoid disturbances when the cable is used for supplying power to the load and / or for signal transmission.
  • a generator with two synchronized output channels delivers the input signals of the two channels VGBFI and VGBF2.
  • a Faraday screen surrounds each of the two conditioners, in order to avoid any capacitive coupling.
  • the GBF1 and GBF2 generators may not be surrounded by the screen.
  • at least one oscillator delivers the input signals.
  • the oscillator can be surrounded by the Faraday screen.
  • the oscillator can have a frequency of around 10 kHz.
  • the Faraday screen can be a housing comprising a conductive inner wall brought to the predefined variable potential of the electrical conductors, by means of the voltage follower amplifier 357 and an outer wall electrically insulated from the inner wall.
  • the generators can be connected to the screen by means of BNC plugs.
  • a BNC plug and a shielded cable can be used to connect each of the cables 101, 102 to its signal conditioner, the core of the shielded cable connecting the signal conditioner to the cable and the shield being brought to the preset variable potential of the electrical conductors of the cables.
  • cables 101, 102 for example by being connected to the voltage follower amplifier 357.
  • the signal conditioner circuit board that supports the components may be integral with the Faraday screen.
  • the printed circuit can be detached from the screen, allowing the components to be easily changed when necessary, for example when one of the components is defective.
  • the operational amplifiers are for example AOP 445. They can be positioned on 14-pin DIP tulip supports. They can be fitted with a trimmer, for example 100 k ⁇ , in order to adjust the offset voltages.
  • the positive power and negative power pins may each have a capacitor to stabilize the supply voltages, for example each of the positive power and negative power pins has a 10 nF capacitor.
  • the switches can be analog switches, for example MAX14756 or DG411 switches. They can be mounted on 16 pin DIP tulip holders.
  • a signal conditioner as described in figure 27 is particularly suitable for cables according to the invention and in particular a cable as described in figure 9N or a cable as described in figure 9P.
  • a check making it possible to verify the correct operation of the installation is carried out regularly by the secure control unit, for example periodically and / or on each restart of the installation.
  • the control comprises the comparison of at least one of the voltages Vi and V2 with a predefined value.
  • the predefined value depends, for example, on C a cti-
  • at least one check of the operation of the signal conditioner is carried out periodically and / or on each restart of the installation.
  • the output voltage V s is compared with a reference value V s ref , when the switches 351 and 352 are open, the conditioner then no longer being in contact with the electrical conductors of the cable.
  • the signal conditioner comprises at least two control switches 359, each being in series with a control capacitor 358, as illustrated in figure 28, the control capacitors being connected to earth, one of the control switches. control being connected to the positive power pin of the operational amplifier and the other control switch being connected to the negative power pin of the operational amplifier.
  • the switches 351 and 352 are open and the control switches 359 are closed, it is then possible to compare the output voltage V s measured at the output of the operational amplifier, with a value known in advance, depending on the parameters of the control unit and components of the signal conditioner.
  • At least one safety measure is implemented, for example an emergency stop and / or a non-start of the installation.
  • the output voltages V s measured at the output of the operational amplifiers of the different conditioners can be compared when checking the operation of the conditioners.
  • the output voltage V s measured at the output of the operational amplifier can be compared with the voltage V s ref coming from a reference conditioner connected to a reference cable.
  • the processing system can be configured to transmit information intended to be displayed on the control interface or the alarm system for example.
  • Other sensors can provide additional information to the processing system making it possible to specify the nature of the individual, animal or object or its location, in particular visual sensors, for example using image recognition methods.
  • the processing system can determine whether the individual, animal or object is approaching or moving away from the cable (s) by analyzing information from the cable control system and / or from various sensors, including capacitive and / or optical.

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Abstract

Method for detecting a change in the environment near at least one portion of a hoisting, traction or boundary cable which conducts electricity, said change in the environment being linked to the relative movement of at least one person, animal or object with respect to the portion, comprising the step of detecting a variation in the capacitance of the portion, the variation being representative of the movement.

Description

Description Description
Titre : PROCEDE DE DETECTION DE LA MODIFICATION DE L’ENVIRONNEMENT D’UN CABLE Title: PROCESS FOR DETECTION OF THE MODIFICATION OF THE ENVIRONMENT OF A CABLE
Domaine technique Technical area
La présente invention concerne un procédé de détection d’une modification de l’environnement d’un câble de traction, de levage ou de délimitation liée à la proximité d’un individu, animal ou objet de ce câble, et un dispositif permettant de mettre en œuvre ce procédé. The present invention relates to a method for detecting a modification of the environment of a traction, lifting or delimitation cable linked to the proximity of an individual, animal or object of this cable, and a device for placing implement this process.
Technique antérieure Prior art
Les robots parallèles à câbles ont un avenir prometteur au sein de l’industrie. En effet, ils permettent le levage et la manipulation de charges ou d’outils de travail, pouvant être lourds et/ou encombrants. Ces robots sont des mécanismes parallèles composés d’au moins deux câbles liés à une base et à une nacelle ou un effecteur. Les câbles de levage ou de traction des robots parallèles à câbles peuvent atteindre des longueurs supérieures à dix mètres. La proximité d’un obstacle, notamment d’un humain, avec un de ces câbles de traction ou de levage représente un réel danger. Il est nécessaire d’assurer la sécurité autour de ces robots. Parallel cable robots have a promising future in the industry. Indeed, they allow the lifting and handling of loads or work tools, which can be heavy and / or bulky. These robots are parallel mechanisms made up of at least two cables linked to a base and a pod or effector. The lifting or pulling cables of parallel cable robots can reach lengths of more than ten meters. The proximity of an obstacle, especially a human, with one of these traction or lifting cables represents a real danger. There is a need to ensure security around these robots.
Dans l’industrie, pour éviter toute collision ou accident entre un humain et un robot, on interdit l’accès aux zones de fonctionnement des robots. Or les robots parallèles à câbles peuvent occuper des surfaces conséquentes, entraînant une perte d’espace exploitable. De plus, toute intervention dans une zone de fonctionnement d’un robot lorsque celui-ci est en activité, nécessite un arrêt et donc entraîne un ralentissement d’activité. In industry, to prevent any collision or accident between a human and a robot, access to areas of robot operation is prohibited. However, parallel cables robots can occupy large areas, leading to a loss of usable space. In addition, any intervention in a robot's operating area when it is active requires stopping and therefore slows down the activity.
Des problématiques similaires peuvent être rencontrées avec d’autres structures de levage comportant des câbles, comme les grues. La sécurité est assurée via des formations et des règles de sécurité. Le paramètre humain est alors important et une inattention peut avoir de lourdes conséquences. Similar problems can be encountered with other lifting structures comprising cables, such as cranes. Safety is ensured through training and safety rules. The human parameter is then important and inattention can have serious consequences.
De plus, la structure de ces câbles les rend difficilement détectables par des moyens de détection visuels. En effet, les câbles étant longs et de diamètres relativement petits par rapport à leur longueur, leur détection par analyse d’images est peu efficace. P est également utile de pouvoir assurer la sécurité d’une zone délimitée par un câble, par exemple d’une barrière de sécurité à enrouleur, afin d’éviter toute intrusion dans cette zone. In addition, the structure of these cables makes them difficult to detect by visual detection means. Indeed, the cables being long and of relatively small diameters compared to their length, their detection by image analysis is inefficient. P is also useful to be able to ensure the safety of a zone delimited by a cable, for example of a safety barrier with reel, in order to avoid any intrusion into this zone.
Exposé de l’invention Disclosure of the invention
En conséquence, il existe un besoin pour bénéficier d’une méthode facile à mettre en œuvre sur différents systèmes et permettant de sécuriser une zone à proximité d’un câble de levage ou de traction, d’un robot parallèle à câble ou d’un autre type d’engin de levage ou traction tel qu’une grue, dans le but d’éviter toute collision. Il y a également un intérêt pour détecter un risque d’intrusion dans une zone délimitée par au moins un câble. Consequently, there is a need for a method that is easy to implement on different systems and makes it possible to secure an area near a lifting or pulling cable, a parallel cable robot or a cable. other type of lifting or traction device such as a crane, in order to avoid any collision. There is also an interest in detecting a risk of intrusion in an area delimited by at least one cable.
Résumé de l’invention Summary of the invention
L’invention vise à répondre à tout ou partie de ces besoins et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, grâce à un procédé de détection d’une modification de l’environnement dans le voisinage d’une portion au moins d’un câble de levage, de traction ou de délimitation, conductrice de l’électricité, cette modification de l’environnement étant liée au déplacement relatif d’au moins un individu, animal ou objet par rapport à ladite portion, comportant l’étape consistant à détecter une variation de la capacitance de ladite portion représentative dudit déplacement. The invention aims to meet all or part of these needs and it achieves this, according to one of its aspects, by virtue of a method for detecting a modification of the environment in the vicinity of at least a portion of the invention. 'a lifting, traction or delimiting cable, electrically conductive, this modification of the environment being linked to the relative movement of at least one individual, animal or object with respect to said portion, comprising the step of in detecting a variation in the capacitance of said portion representative of said displacement.
Le câble peut en particulier être un câble de levage ou de traction, d’un robot parallèle à câble ou d’un autre type d’engin de levage ou traction tel qu’une grue, la modification de l’environnement étant liée à la venue à proximité de ladite portion de l’individu, animal ou objet, entraînant un risque de collision avec celui-ci et formant ainsi un obstacle potentiel. The cable can in particular be a lifting or traction cable, of a parallel cable robot or of another type of lifting or traction device such as a crane, the modification of the environment being linked to the coming close to said portion of the individual, animal or object, causing a risk of collision with the latter and thus forming a potential obstacle.
L’invention permet de détecter automatiquement la présence d’un obstacle à proximité d’un câble à partir de l’observation de variations de la capacitance de ladite portion de câble. The invention makes it possible to automatically detect the presence of an obstacle near a cable from the observation of variations in the capacitance of said portion of cable.
Un avantage de l’invention est qu’elle permet de s’affranchir des perturbations extérieures, notamment liées à l’humidité ambiante sans nécessairement effectuer des calibrages réguliers, augmentant ainsi la fiabilité de la détection. An advantage of the invention is that it makes it possible to overcome external disturbances, in particular related to ambient humidity without necessarily carrying out regular calibrations, thus increasing the reliability of detection.
La portion de câble conductrice de l’électricité est soumise à un potentiel variable prédéfini et émet un champ électrique radial autour d’elle. Une intrusion provoque une variation de ce champ électrique pouvant se traduire par une variation de la capacitance propre de la portion de câble conductrice de l’électricité. The electrically conductive portion of cable is subjected to a predefined variable potential and emits a radial electric field around it. An intrusion causes a variation of this electric field which can result in a variation of the specific capacitance of the portion of electrically conductive cable.
La capacitance peut avantageusement être traduite en une tension, proportionnelle à la capacitance V = K x C. L’analyse de la variation de cette tension par des moyens électroniques, permet de détecter la présence d’un obstacle à proximité de la portion de câble conductrice de l’électricité, voire d’identifier et/ou de déterminer la distance avec l’obstacle. The capacitance can advantageously be translated into a voltage, proportional to the capacitance V = K x C. The analysis of the variation of this voltage by electronic means makes it possible to detect the presence of an obstacle near the portion of cable. conductor of electricity, or even to identify and / or determine the distance from the obstacle.
L’un des avantages du procédé selon l’invention est qu’il permet l’exploitation sécurisée de la zone dans laquelle le câble est en mouvement, sans interdire physiquement l’accès à cette zone à des personnes. Il s’agit par exemple de la zone de fonctionnement d’un robot parallèle à câbles ou bien de la zone située à proximité d’une grue. One of the advantages of the method according to the invention is that it allows the secure operation of the area in which the cable is moving, without physically preventing access to this area by people. This is for example the area of operation of a parallel cable robot or the area near a crane.
Lorsque le câble est un câble de délimitation, la modification de l’environnement est liée à la venue à proximité de ladite portion d’un individu, animal ou objet, entraînant un risque d’intrusion. L’invention permet alors de sécuriser une zone délimitée par au moins un câble de délimitation pouvant être difficile à surveiller, par exemple de grande longueur. Le câble peut définir la zone, par exemple l’entourer ou être présent sur un passage d’accès à la zone. When the cable is a delimiting cable, the modification of the environment is linked to the proximity of said portion of an individual, animal or object, resulting in a risk of intrusion. The invention then makes it possible to secure an area delimited by at least one delimiting cable which may be difficult to monitor, for example of great length. The cable can define the area, for example surround it or be present on an access passage to the area.
Ecrans de garde Guard screens
Selon un mode de mise en œuvre, le câble s’étend au moins partiellement autour d’un système de guidage, d’entraînement et/ou d’enroulement. Ce système de guidage, d’entraînement et/ou d’enroulement peut comporter au moins une poulie, et/ou au moins un enrouleur et/ou au moins une structure de support, par exemple une potence. According to one embodiment, the cable extends at least partially around a guide, drive and / or winding system. This guide, drive and / or winding system may include at least one pulley, and / or at least one reel and / or at least one support structure, for example a bracket.
Le système de guidage, d’enroulement et/ou d’entraînement peut subir des influences électriques de la part des éléments mécaniques constituant le système. Ces influences électriques créent des couplages capacitifs susceptibles de perturber la détection capacitive dudit déplacement. Un écran, porté au potentiel du câble, peut s’étendre au moins partiellement autour d’un ou plusieurs de ces éléments mécaniques, notamment s’étendre au moins partiellement autour du système de guidage, d’entraînement et/ou d’enroulement du câble. The guide, winding and / or drive system may be subject to electrical influences from the mechanical elements constituting the system. These electrical influences create capacitive couplings capable of disturbing the capacitive detection of said displacement. A screen, brought to the potential of the cable, can extend at least partially around one or more of these mechanical elements, in particular extend at least partially around the system for guiding, driving and / or winding the device. cable.
Ainsi, le câble s’étend avantageusement sur une partie au moins de sa longueur en regard d’un écran porté audit potentiel prédéfini, notamment via un suiveur de tension. Cet écran porté au potentiel du câble permet de réduire, voire d’annuler, le couplage capacitif du câble avec les éléments composant le système de guidage, d’entraînement et/ou d’enroulement. En l’absence d’écran porté au potentiel du câble, le couplage capacitif est bien supérieur à la capacité propre du câble. L’inconvénient en l’absence de l’écran est que le ratio C0bstacie/Ccâbie est bien plus faible qu’en présence de l’écran, diminuant ainsi la sensibilité de la détection capacitive. Thus, the cable advantageously extends over at least part of its length facing a screen brought to said predefined potential, in particular via a voltage follower. This screen brought to the potential of the cable makes it possible to reduce, or even cancel, the capacitive coupling of the cable with the elements making up the guide, drive and / or winding system. In the absence of a screen brought to the potential of the cable, the capacitive coupling is much greater than the cable's own capacitance. The disadvantage in the absence of the screen is that the ratio C 0 bstacie / C c ABIE is much lower in the presence of the screen, thus reducing the sensitivity of the capacitive sensing.
La capacitance de cette partie de câble située en regard de l’écran porté au potentiel prédéfini est avantageusement toujours la même, préférentiellement nulle, pour une longueur G de câble donnée. The capacitance of this part of the cable located opposite the screen brought to the predefined potential is advantageously always the same, preferably zero, for a given cable length G.
L’écran peut également être entouré au moins partiellement par un blindage mis à la terre. La partie du câble en regard de l’écran et du blindage est alors isolée des influences électriques extérieures. The screen can also be surrounded at least partially by a grounded shield. The part of the cable facing the screen and the shielding is then isolated from external electrical influences.
Le système de guidage, d’entraînement et/ou d’enroulement peut être isolé électriquement du câble, notamment en étant recouvert d’une matière isolante électriquement. The guide, drive and / or winding system can be electrically isolated from the cable, in particular by being covered with an electrically insulating material.
Le câble peut être déroulé à partir d’un système d’enroulement et/ou d’entraînement, et la détection de la variation de la capacitance de ladite au moins une portion conductrice peut s’effectuer avec une compensation de la variation de la charge induite par une modification de la longueur l de câble déroulée. Cette longueur l de câble déroulée peut notamment être définie à tout instant au moyen d’un codeur angulaire par exemple. The cable can be unwound from a winding and / or drive system, and the detection of the variation in the capacitance of said at least one conductive portion can be carried out with compensation for the variation in the load. induced by a modification of the length l of unwound cable. This length l of unwound cable can in particular be defined at any time by means of an angular encoder for example.
La partie du câble enroulée peut être isolée grâce à un écran porté au potentiel prédéfini du câble et/ou un blindage mis à la terre. The part of the coiled cable can be isolated by means of a screen brought to the predefined potential of the cable and / or an earthed shield.
Ainsi, l’acquisition, dans un exemple de mise en œuvre de l’invention, à la fois d’une grandeur représentative de la variation de capacitance de ladite portion de câble et d’une grandeur représentative d’un mouvement du câble, notamment un enroulement ou déroulement, peut permettre de déterminer si la variation de la capacitance est due principalement à un mouvement du câble et/ou à la présence à proximité du câble d’un individu, animal ou objet susceptible de constituer un obstacle par exemple. Thus, the acquisition, in an exemplary implementation of the invention, both of a quantity representative of the variation in capacitance of said portion of cable and of a quantity representative of a movement of the cable, in particular a winding or unwinding, can make it possible to determine whether the variation of the capacitance is due mainly to a movement of the cable and / or to the presence near the cable of an individual, animal or object likely to constitute an obstacle for example.
Elément tracté Trailed element
La portion de câble conductrice de l’électricité peut être influencée électriquement par d’autres éléments extérieurs. Le câble peut, par exemple, être accroché à un élément. Ce dernier peut être un système de fixation et/ou une charge et/ou un outil de travail et/ou une nacelle, ou tout autre élément pouvant être fixé au câble. La portion du câble en contact avec cet élément peut alors subir des influences électriques de la part dudit élément. The electrically conductive portion of the cable can be electrically influenced by other external elements. The cable can, for example, be hooked to an element. The latter can be a fixing system and / or a load and / or a work tool and / or a nacelle, or any other element which can be fixed to the cable. The portion of the cable in contact with this element can then be subjected to electrical influences from said element.
Pour limiter de telles influences, si cela est recherché, la portion de câble conductrice de l’électricité peut s’étendre sur une longueur inférieure à celle du câble ; de préférence, la partie distale du câble n’émet pas de champ électrique. Ainsi, l’élément n’étant pas fixé à une portion conductrice de l’électricité, aucune influence électrique ne perturbe la détection capacitive dudit déplacement. To limit such influences, if desired, the portion of electrically conductive cable may extend over a length less than that of the cable; preferably, the distal portion of the cable does not emit an electric field. Thus, since the element is not attached to an electrically conductive portion, no electrical influence disturbs the capacitive detection of said displacement.
Alternativement, ladite portion conductrice de l’électricité s’étend jusqu’à une extrémité distale du câble. La portion conductrice de l’électricité peut dans ce cas être constituée par le câble dans son ensemble. La détection dudit déplacement peut alors être réalisée tout le long du câble. Alternatively, said electrically conductive portion extends to a distal end of the cable. The electrically conductive portion can in this case be the cable as a whole. Detection of said displacement can then be carried out all along the cable.
Additionnellement, ladite portion peut être en contact électrique avec une portion conductrice de l’électricité de l’élément, auquel le câble est accroché. Ainsi le câble et l’élément sont tous deux sensibles aux effets de champ et permettent une détection capacitive de la proximité de l’individu, animal ou objet. Additionally, said portion may be in electrical contact with an electrically conductive portion of the element, to which the cable is attached. Thus the cable and the element are both sensitive to field effects and allow capacitive detection of the proximity of the individual, animal or object.
Ceci est avantageux car la proximité d’un obstacle avec l’élément fixé au câble pouvant entraîner une collision, il est préférable de le rendre également sensible à la proximité d’un obstacle, par détection capacitive. This is advantageous because the proximity of an obstacle with the element attached to the cable can cause a collision, it is preferable to make it also sensitive to the proximity of an obstacle, by capacitive detection.
L’élément fixé au câble est par exemple recouvert d’une peinture conductrice ou d’un caoutchouc conducteur permettant de le rendre conducteur de l’électricité. The element attached to the cable is, for example, covered with a conductive paint or a conductive rubber to make it conductive of electricity.
Additionnellement, le câble peut comporter au moins un conducteur électrique d’alimentation de l’élément mû par le câble, l’élément comportant optionnellement un effecteur, pouvant être alimenté électriquement par le câble par exemple via une prise située sur l’élément, en particulier sur une nacelle. Ce conducteur électrique d’alimentation peut être entouré d’au moins un écran porté audit potentiel prédéfini, ladite au moins une portion conductrice étant située à l’extérieur de cet écran. De plus, un blindage mis à la terre peut entourer cet écran, ladite au moins une portion conductrice étant située à l’extérieur de ce blindage. Le câble permet alors, en plus de tracter et/ou lever l’élément, de l’alimenter en électricité. Cet élément peut comporter un outil de travail comme, par exemple, un robot de peinture, une riveteuse ou une perceuse. Additionally, the cable may comprise at least one electrical conductor for supplying the element moved by the cable, the element optionally comprising an effector, which can be supplied electrically by the cable, for example via a socket located on the element, in especially on a nacelle. This electrical supply conductor may be surrounded by at least one screen brought to said predefined potential, said at least one conductive portion being located outside this screen. In addition, an earthed shield may surround this screen, said at least one conductive portion being located outside this shield. The cable then makes it possible, in addition to towing and / or lifting the element, to supply it with electricity. This element may include a working tool such as, for example, a painting robot, a riveter or a drill.
Données de référence Reference data
Les variations de capacitance dans le temps et/ou en fonction d’un mouvement de câble peuvent être comparées à des données de référence, en vue de détecter la présence de l’individu, animal ou objet, identifier celui-ci et/ou estimer la distance qui sépare le câble de l’individu, animal ou objet. The variations in capacitance over time and / or as a function of cable movement can be compared with reference data, with a view to detecting the presence of the individual, animal or object, identifying it and / or estimating the distance between the cable and the individual, animal or object.
Les données de référence peuvent englober toutes valeurs représentatives de la capacitance du câble, ou de la variation de capacitance, relevées et enregistrées pour une situation donnée. The reference data can include any representative values of the cable capacitance, or of the variation in capacitance, read and recorded for a given situation.
Par exemple, les données de référence peuvent inclure une variation de tension relevée lorsqu’un individu, animal ou objet est situé à une distance d du câble. La détection d’une variation de tension sensiblement égale à cette variation relevée peut permettre d’alerter de la présence de l’individu, animal ou objet situé à une distance d du câble. For example, the benchmark data may include a voltage variation detected when an individual, animal or object is located at a distance of d from the cable. The detection of a voltage variation substantially equal to this variation recorded can make it possible to alert the presence of the individual, animal or object located at a distance d from the cable.
Des données de référence peuvent inclure un ensemble de variations de tension relevées lorsqu’un individu, animal ou objet est situé à différentes distances d du câble. La comparaison à ces données peut alors permettre d’estimer la distance à l’individu, animal ou objet par exemple. Baseline data may include a set of voltage variations seen when an individual, animal or object is located at different distances d from the cable. Comparison with these data can then make it possible to estimate the distance to the individual, animal or object for example.
Des données de référence peuvent également inclure un ensemble de valeurs de capacitance relevées lors de l’enroulement du câble pour des longueurs de câble déroulées l données, en l’absence d’individu, animal ou objet ou dans un environnement de fonctionnement comprenant des obstacles statiques. La détection d’une capacitance différente de celle contenue dans les données de référence, pour une longueur donnée, peut indiquer la présence de l’individu, animal ou objet ou d’un disfonctionnement. Reference data can also include a set of capacitance values taken while rewinding the cable for given lengths of unwound cable, in the absence of a person, animal, or object, or in an operating environment with obstacles. static. The detection of a capacitance different from that contained in the reference data, for a given length, may indicate the presence of the individual, animal or object or of a malfunction.
Les données de référence peuvent être relevées lorsque le câble effectue une trajectoire prédéfinie, et/ou pour une longueur de câble donnée, et/ou lorsque le câble est en présence de l’individu, animal ou objet situé à une distance donnée du câble. The reference data can be read when the cable performs a predefined path, and / or for a given cable length, and / or when the cable is in the presence of the individual, animal or object located at a given distance from the cable.
Les données de référence peuvent dépendre de paramètres comme la longueur du câble, et/ou une distance séparant l’individu, animal ou objet et le câble, et/ou la présence d’obstacles statiques à proximité du câble et/ou la présence d’un élément fixé au câble. Les données de référence peuvent être des tensions, des capacités, des intensités, ou être sans unité, par exemple des rapports de tensions. La variation de la capacitance peut être déterminée par l’acquisition d’au moins une tension délivrée par un circuit électronique, notamment par un conditionneur électronique. The reference data may depend on parameters such as the length of the cable, and / or a distance between the individual, animal or object and the cable, and / or the presence of static obstacles near the cable and / or the presence of 'an element attached to the cable. The reference data can be voltages, capacitances, currents, or be unitless, for example voltage ratios. The variation in capacitance can be determined by acquiring at least one voltage delivered by an electronic circuit, in particular by an electronic conditioner.
Les données de référence peuvent être obtenues expérimentalement, par exemple en laboratoire. Reference data can be obtained experimentally, for example in the laboratory.
Les données de référence peuvent être obtenues au moyen d’une étape de calibration dans la zone de fonctionnement du câble. Reference data can be obtained by means of a calibration step in the operating area of the cable.
Empreinte d’un individu, animal ou objet Footprint of an individual, animal or object
Le procédé selon l’invention peut comporter l’acquisition de données de référence acquises en faisant effectuer un déplacement à l’individu, animal ou objet d’une manière prédéfinie relativement à ladite portion de câble, ces données de référence étant aussi appelées « empreinte capacitive ». Cette acquisition permet alors d’obtenir l’évolution de capacitance induite par le déplacement relatif de l’individu, animal ou objet par rapport au câble lorsque l’individu, animal ou objet est situé à une distance d du câble qui varie. Ainsi, pour un ensemble de distances données, on connaît l’influence de l’individu, animal ou objet sur la capacitance du câble en fonction de la distance entre le câble et l’individu, animal ou objet, cette influence étant indépendante de la longueur du câble. The method according to the invention may include the acquisition of reference data acquired by causing the individual, animal or object to move in a predefined manner relative to said portion of cable, these reference data also being called "imprint. capacitive ”. This acquisition then makes it possible to obtain the change in capacitance induced by the relative displacement of the individual, animal or object with respect to the cable when the individual, animal or object is located at a distance d from the cable which varies. Thus, for a set of given distances, we know the influence of the individual, animal or object on the capacitance of the cable as a function of the distance between the cable and the individual, animal or object, this influence being independent of the cable length.
On peut définir une variation relative de la capacitance du câble due à l’approche de l’individu, animal ou objet, ou « sensibilité relative », dépendant de la longueur du câble AC(d)/C(/,d). Plus la capacitance du câble est grande, par exemple après un déroulement du câble, plus la sensibilité relative est faible. We can define a relative variation in the capacitance of the cable due to the approach of the individual, animal or object, or "relative sensitivity", depending on the length of the AC (d) / C (/, d) cable. The greater the capacitance of the cable, for example after unwinding the cable, the lower the relative sensitivity.
Les données de référence caractéristiques de l’empreinte d’un individu, animal ou objet variant sensiblement en fonction, par exemple, de la taille et/ou de la surface de l’individu, animal ou objet, il est avantageux de déterminer une limite supérieure et/ou une limite inférieure de la variation de la capacitance et/ou de la tension, afin d’établir les données de référence. Since the reference data characteristic of the footprint of an individual, animal or object varies significantly depending on, for example, the size and / or the surface of the individual, animal or object, it is advantageous to determine a limit upper and / or lower limit of the variation in capacitance and / or voltage, in order to establish the reference data.
L’acquisition de données de référence peut avantageusement permettre d’identifier l’individu, animal ou objet détecté à proximité du câble, par comparaison à des données de référence correspondant à autant d’individus, animaux ou objets différents. The acquisition of reference data can advantageously make it possible to identify the individual, animal or object detected near the cable, by comparison with reference data corresponding to as many different individuals, animals or objects.
Les données de référence incluent de préférence une empreinte capacitive d’un humain sur le câble. L’empreinte capacitive d’un humain sur le câble peut par exemple être approchée par une variation de tension décroissant en l/d pour d croissant, d étant la distance séparant l’humain du câble. The reference data preferably includes a capacitive footprint of a human on the cable. The capacitive footprint of a human on the cable can for example be approximated by a decreasing voltage variation in l / d for increasing d, d being the distance separating the human from the cable.
Signature d’une trajectoire Signature of a trajectory
Le procédé selon l’invention peut également comporter l’acquisition de données de référence en faisant effectuer au câble et/ou à un élément accroché au câble un mouvement prédéfini, notamment pour tenir compte de la variation de la capacitance induite par la présence d’un environnement statique dans lequel le câble évolue, ces données de référence étant appelées « signature capacitive ». The method according to the invention can also include the acquisition of reference data by causing the cable and / or an element attached to the cable to perform a predefined movement, in particular to take account of the variation in capacitance induced by the presence of a static environment in which the cable operates, these reference data being called “capacitive signature”.
Un taux de variation de capacitance peut être déterminé afin de définir la variation de capacitance attendue pour une diminution ou une augmentation l±Al de la longueur du câble. Cela permet d’estimer la variation attendue de capacitance entre deux points Mi et Mi+i en l’absence d’individu, animal ou objet. A capacitance change rate can be determined to define the capacitance change expected for a decrease or increase l ± Al in cable length. This makes it possible to estimate the expected variation in capacitance between two points Mi and Mi + i in the absence of an individual, animal or object.
Une détection fondée sur ce taux de variation permet notamment de s’affranchir des perturbations lentes par rapport au temps d’acquisition, comme par exemple, des variations d’humidité de l’air. Detection based on this rate of change makes it possible in particular to overcome slow disturbances in relation to the acquisition time, such as, for example, variations in air humidity.
Mesures de sécurité Security measures
De préférence, le procédé selon l’invention comporte l’étape consistant à effectuer au moins une action prédéfinie en cas de détection de la proximité de l’individu, animal ou objet avec ladite portion du câble, cette action étant notamment choisie parmi la génération d’une alerte visuelle, sonore ou tactile, un arrêt du mouvement du câble et/ou de l’élément mû par le câble, une interdiction de démarrage et/ou de redémarrage. Preferably, the method according to the invention comprises the step of performing at least one predefined action in the event of detection of the proximity of the individual, animal or object with said portion of the cable, this action being chosen in particular from the generation a visual, audible or tactile alert, a stop of the movement of the cable and / or the element moved by the cable, a start and / or restart prohibition.
La vitesse de déplacement du câble peut être diminuée sur la distance parcourue par le câble avant une collision éventuelle avec l’obstacle et/ou la trajectoire du câble peut être modifiée avant une collision éventuelle avec l’obstacle. The speed of movement of the cable can be reduced over the distance traveled by the cable before a possible collision with the obstacle and / or the path of the cable can be changed before a possible collision with the obstacle.
L’invention est avantageusement mise en œuvre pour détecter un risque de collision entre un humain et au moins une partie des câbles d’un robot parallèle à câbles ou pour détecter l’approche ou le contournement d’un humain par rapport à un câble de délimitation, par exemple présent dans une barrière de sécurité à enrouleur. The invention is advantageously implemented to detect a risk of collision between a human and at least part of the cables of a parallel cable robot or to detect the approach or the avoidance of a human with respect to a cable of delimitation, for example present in a roller safety barrier.
Dans le cas d’un câble de délimitation, une alerte sonore est de préférence générée, avertissant qu’un individu s’approche, ou franchit le câble. Une alerte peut également être envoyée, par un moyen de communication afin de prévenir de la détection d’une modification de l’environnement du câble relative à la venue d’un individu, animal ou objet à proximité de ce câble. In the case of a delimiting cable, an audible alert is preferably generated, warning that an individual is approaching, or crossing the cable. An alert can also be sent, by a means of communication in order to warn of the detection a modification of the environment of the cable relating to the arrival of an individual, animal or object near this cable.
En cas de détection d’un individu, animal ou objet, ce dernier peut ensuite être identifié au moyen d’un capteur optique, notamment grâce à un système de reconnaissance d’images. L’identification de l’individu, animal ou objet peut permettre d’adapter l’action à mettre en œuvre, notamment lorsqu’il s’agit d’un obstacle. Un enregistrement des données issues de l’identification de l’individu, animal ou objet et de la variation de la capacitance détectée peut enrichir les données de référence, en définissant par exemple une empreinte capacitive de l’individu, animal ou objet. If an individual, animal or object is detected, the latter can then be identified by means of an optical sensor, in particular by means of an image recognition system. The identification of the individual, animal or object can make it possible to adapt the action to be implemented, especially when there is an obstacle. A recording of data from the identification of the individual, animal or object and the variation in capacitance detected can enrich the reference data, for example by defining a capacitive footprint of the individual, animal or object.
Un dispositif selon l’invention est avantageusement configuré pour respecter une norme de sécurité, telle que EN ISO 13849-1 et/ou IEC 61508 et/ou la directive CEM 2014/30/UE et/ou la directive Basse tension 2014/35/UE, de préférence en couvrant au moins un niveau de performance faible PLa et/ou un niveau d’intégrité de sécurité faible SIL1 respectivement, mieux en couvrant un niveau de performance élevé PLe et/ou un niveau d’intégrité de sécurité élevé SIL3 respectivement. A device according to the invention is advantageously configured to comply with a safety standard, such as EN ISO 13849-1 and / or IEC 61508 and / or the EMC directive 2014/30 / EU and / or the Low voltage directive 2014/35 / UE, preferably by covering at least a low performance level PLa and / or a low safety integrity level SIL1 respectively, better by covering a high performance level PLe and / or a high safety integrity level SIL3 respectively .
Le dispositif est alors avantageusement configuré pour pallier des défaillances systématiques et/ou des défaillances aléatoires. Les défaillances aléatoires dépendent notamment de la fiabilité des composants du dispositif, définie par exemple au moyen d’une moyenne des temps avant défaillance (MTTF), d’un taux de défaillance Ui et/ou d’une durée de vie des composants ; de l’architecture des composants, de préférence l’architecture étant redondante, de préférence respectant les architectures loo2 ou catégorie B à 4 des normes EN ISO 13849-1 et IEC 61508 respectivement et/ou la directive CEM 2014/30/UE et/ou la directive Basse tension 2014/35/UE, et/ou comportant une surveillance du fonctionnement de composants ; et d’une surveillance du fonctionnement du dispositif. The device is then advantageously configured to overcome systematic failures and / or random failures. Random failures depend in particular on the reliability of the components of the device, defined for example by means of an average time to failure (MTTF), a failure rate Ui and / or a lifetime of the components; the architecture of the components, preferably the architecture being redundant, preferably respecting the loo2 or category B to 4 architectures of the standards EN ISO 13849-1 and IEC 61508 respectively and / or the EMC directive 2014/30 / EU and / or the Low Voltage Directive 2014/35 / EU, and / or including component operation monitoring; and monitoring the operation of the device.
La surveillance du fonctionnement du dispositif est de préférence réalisée au démarrage du dispositif et/ou de façon périodique lors du fonctionnement du câble. Le câble comporte de préférence au moins un élément permettant lorsque le câble est utilisé dans un dispositif de levage ou de traction ou de délimitation, une surveillance de fonctionnement du dispositif, notamment le au moins un élément étant fixé sur le câble et agencé pour être détecté par un capteur présent en entrée d’un enrouleur du dispositif et/ou à proximité du câble. Cet élément est par exemple une bague conductrice enserrant le câble ou une étiquette RFID située sur le câble, un lecteur RFID étant présent en entrée de l’enrouleur. L’élément de surveillance peut être configuré pour être détecté par un détecteur électromécanique ou par un détecteur inductif. Un élément de surveillance peut être une bague, par exemple métallique, enserrant le câble, ou une étiquette RFID fixée sur le câble, un lecteur RFID étant situé au niveau de l’enrouleur et/ou à proximité du câble. The operation of the device is preferably monitored when the device is started up and / or periodically during the operation of the cable. The cable preferably comprises at least one element allowing, when the cable is used in a lifting or traction or delimitation device, an operation monitoring of the device, in particular the at least one element being fixed on the cable and arranged to be detected. by a sensor present at the input of a reel of the device and / or near the cable. This element is for example a conductive ring enclosing the cable or an RFID tag located on the cable, an RFID reader being present at the input of the reel. The element Monitoring can be configured to be detected by an electromechanical detector or by an inductive detector. A monitoring element may be a ring, for example metal, enclosing the cable, or an RFID tag attached to the cable, an RFID reader being located at the reel and / or near the cable.
Alternativement et/ou additionnellement, des éléments de surveillance peuvent être situés à l’intérieur du câble. Alternatively and / or additionally, monitoring elements can be located inside the cable.
Alternativement et/ou additionnellement, des éléments de surveillance peuvent être situés à proximité (sur la nacelle ou l’effecteur) ou dans l’enveloppe de débattement, du ou des câbles. Alternatively and / or additionally, monitoring elements can be located nearby (on the nacelle or the effector) or in the travel envelope, of the cable (s).
Les éléments de surveillance du dispositif permettent de vérifier qu’aucune dérive dans le temps ne vient remettre en cause les valeurs de détection d’un individu, animal, objet ou obstacle mesurées. The monitoring elements of the device make it possible to verify that no drift over time calls into question the detection values of an individual, animal, object or obstacle measured.
La détection d’une défaillance et/ou dérive par l’un de ces éléments de surveillance entraîne de préférence un arrêt du fonctionnement du câble et/ou une alerte par exemple sonore et/ou visuelle. The detection of a failure and / or drift by one of these monitoring elements preferably results in the operation of the cable being stopped and / or an alert, for example audible and / or visual.
Les éléments de surveillance permettent en particulier de surveiller le bon fonctionnement du câble indépendamment d’autres câbles et/ou de l’environnement du câble. In particular, the monitoring elements allow the proper functioning of the cable to be monitored independently of other cables and / or the environment of the cable.
Structures de câbles Cable structures
Plusieurs structures de câbles peuvent être utilisées pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention. Le terme « câble » ne doit pas être compris avec un sens limitatif et englobe toute structure allongée souple susceptible d’être enroulée et déroulée. Several cable structures can be used for implementing the method according to the invention. The term "cable" should not be understood in a limiting sense and encompasses any flexible elongate structure capable of being wound up and unwound.
Le câble peut être dimensionné pour reprendre les efforts de traction auxquels il peut être soumis. The cable can be sized to take up the tensile forces to which it may be subjected.
Le câble peut être directement porté à un potentiel prédéfini, la portion de câble conductrice de l’électricité étant alors le câble dans son ensemble. Il s’agit par exemple d’un câble en acier. The cable can be brought directly to a predefined potential, the electrically conductive portion of the cable then being the cable as a whole. This is, for example, a steel cable.
Alternativement, le câble peut comporter au moins un conducteur électrique porté au potentiel prédéfini, notamment différent de l’âme ou des torons qui reprennent l’effort de traction. De préférence, le câble comporte au moins deux conducteurs électriques chacun porté à un potentiel prédéfini. Les deux conducteurs peuvent s’étendre sur une même portion de câble. La redondance de conducteurs électriques permet notamment de détecter d’éventuelles pannes ou dégradations d’au moins l’un des conducteurs. Les deux conducteurs peuvent s’étendre sur deux portions distinctes du câble, les deux portions pouvant être distinctes en termes de longueur, de largeur, et/ou de positionnement le long du câble. Les portions peuvent être jointives, se recouvrir partiellement ou être disjointes. Alternatively, the cable may include at least one electrical conductor brought to the predefined potential, in particular different from the core or strands which take up the tensile force. Preferably, the cable comprises at least two electrical conductors each brought to a predefined potential. The two conductors can extend over the same portion of cable. The redundancy of electrical conductors makes it possible in particular to detect possible breakdowns or damage to at least one of the conductors. The two conductors can extend over two distinct portions of the cable, the two portions possibly being distinct in terms of length, width, and / or positioning along the cable. The portions can be contiguous, partially overlap or be disjoint.
Une section transversale du câble n’est pas limitée à une section circulaire. En effet, un câble selon l’invention peut en particulier présenter une section rectangulaire, ou une section en forme de secteur angulaire, le câble étant par exemple sous forme d’élingue plate. Il peut s’agir d’une sangle entre deux potences, la sangle pouvant s’enrouler. A cross section of the cable is not limited to a circular section. Indeed, a cable according to the invention may in particular have a rectangular section, or a section in the form of an angular sector, the cable being for example in the form of a flat sling. It may be a strap between two stems, the strap can be rolled up.
Le câble peut être en acier, par exemple galvanisé, multibrin tressé en toron, par exemple être sous forme de sangle en acier tressée ou non, par exemple galvanisée, de section rectangulaire. Le câble peut encore se présenter sous la forme d’un feuillard métallique perforé ou non de section rectangulaire. Le câble peut être composé de fibres de verre, entourée d’une feuille conductrice, notamment en aluminium ou en cuivre, protégée par un isolant, notamment en caoutchouc. Le câble peut être en caoutchouc rendu conducteur. Cette liste n’est pas limitative. The cable may be made of steel, for example galvanized, multi-strand braided in a strand, for example in the form of a steel strap, braided or not, for example galvanized, of rectangular section. The cable can also be in the form of a perforated or non-perforated metal strip of rectangular section. The cable can be made of glass fibers, surrounded by a conductive sheet, in particular aluminum or copper, protected by an insulator, in particular rubber. The cable can be made of rubber made conductive. This list is not exhaustive.
Le câble peut être nu ou recouvert par un isolant électrique, par exemple un caoutchouc vulcanisé, capable de supporter des contraintes mécaniques liées aux fonctions du câble. De préférence, la portion conductrice de l’électricité est revêtue d’un isolant électrique. The cable may be bare or covered by an electrical insulator, for example vulcanized rubber, capable of withstanding mechanical stresses linked to the functions of the cable. Preferably, the electrically conductive portion is coated with an electrical insulator.
L’isolant électrique permet notamment d’isoler le câble et en particulier la portion conductrice de l’électricité, de perturbations électriques qui seraient induites par un contact avec des éléments extérieurs, notamment par le système de guidage, d’entraînement et/ou d’enroulement du câble. The electrical insulator makes it possible in particular to insulate the cable and in particular the electrically conductive portion, from electrical disturbances which would be induced by contact with external elements, in particular by the guide system, drive and / or d winding of the cable.
Le câble comporte, par exemple, au moins une âme de préférence agencée pour reprendre les efforts de traction, ladite au moins une portion conductrice de l’électricité comportant au moins un conducteur électrique distinct de l’âme. The cable comprises, for example, at least one core preferably arranged to take up tensile forces, said at least one electrically conductive portion comprising at least one electrical conductor separate from the core.
Ledit au moins un conducteur électrique du câble peut comporter un ou plusieurs conducteurs électriques, notamment des fils, feuillards, tresses ou rubans, isolés électriquement de l’âme, notamment en étant recouverts par un isolant électrique, par exemple un caoutchouc vulcanisé, et s’étendant le long de celle-ci. Said at least one electrical conductor of the cable may comprise one or more electrical conductors, in particular wires, strips, braids or tapes, electrically insulated from the core, in particular by being covered by an electrical insulator, for example a vulcanized rubber, and s 'extending along it.
Les conducteurs électriques peuvent être des fils électriques, par exemple des fils de cuivre multibrins, ou des feuillards métalliques. Les conducteurs électriques peuvent être enroulés de façon hélicoïdale autour de l’âme. Le pas d’enroulement hélicoïdal est avantageusement constant le long du câble. Plus le pas d’enroulement est faible, plus la sensibilité de la détection sera grande. Cependant, plus la longueur des conducteurs est grande, plus la capacité propre est grande. Un compromis peut être trouvé afin d’optimiser la sensibilité de la détection capacitive. The electrical conductors can be electrical wires, for example multi-stranded copper wires, or metal strips. The electrical conductors can be helically wound around the core. The helical winding pitch is advantageously constant along the cable. The smaller the winding pitch, the greater the sensitivity of the detection. However, the greater the length of the conductors, the greater the inherent capacity. A compromise can be found in order to optimize the sensitivity of the capacitive detection.
Lorsque le câble alimente en électricité un élément mû par le câble, ce dernier comporte avantageusement un premier écran conducteur porté à la terre et recouvert d’un isolant, l’isolant étant lui-même recouvert d’un second écran conducteur porté au potentiel prédéfini du câble, ce second écran étant recouvert d’un isolant. L’écran porté à la terre circonscrit les perturbations électriques dues à la circulation du courant électrique dans le câble. L’écran porté au potentiel prédéfini permet d’augmenter la sensibilité de la détection capacitive. When the cable supplies electricity to an element moved by the cable, the latter advantageously comprises a first conductive screen carried to the earth and covered with an insulator, the insulator itself being covered with a second conductive screen brought to the predefined potential. cable, this second screen being covered with an insulator. The earthed screen circumscribes the electrical disturbances due to the flow of electric current in the cable. The screen brought to the predefined potential increases the sensitivity of the capacitive detection.
L’élément mû par le câble peut être alimenté électriquement au moyen d’une alimentation électrique configurée pour délivrer une tension continue, par exemple 24 V environ ou 48 V environ, une tension alternative monophasée, par exemple 230 V environ, ou une tension alternative triphasée, par exemple 400 V environ. The element driven by the cable can be supplied electrically by means of a power supply configured to deliver a direct voltage, for example approximately 24 V or 48 V approximately, a single-phase alternating voltage, for example approximately 230 V, or an alternating voltage. three-phase, for example around 400 V.
Avantageusement, un câble tel que prévu selon l’invention permet en particulier de délivrer une tension continue ou une tension alternative monophasée ou triphasée. Advantageously, a cable as provided according to the invention makes it possible in particular to deliver a direct voltage or a single-phase or three-phase alternating voltage.
Dans le cas d’une tension continue, le câble comporte avantageusement deux âmes conductrices et un conducteur de protection (concernant la compatibilité électromagnétique) . In the case of direct voltage, the cable advantageously comprises two conductive cores and a protective conductor (concerning electromagnetic compatibility).
Dans le cas d’une tension alternative monophasée, le câble comporte avantageusement deux âmes conductrices conduisant respectivement la phase et le neutre, et un conducteur de protection (selon le régime de neutre choisi et la protection de l’élément terminal raccordé). In the case of a single-phase alternating voltage, the cable advantageously comprises two conductive cores conducting respectively the phase and the neutral, and a protective conductor (depending on the chosen neutral system and the protection of the connected terminal element).
Les âmes conductrices ainsi que le conducteur de protection portés par un même câble peuvent alternativement être portés par plusieurs câbles distincts de l’engin selon l’invention, notamment trois câbles distincts. The conductive cores as well as the protective conductor carried by the same cable can alternatively be carried by several separate cables of the device according to the invention, in particular three separate cables.
Dans une variante, le câble comporte au moins un conducteur de protection et quatre âmes conductrices, conduisant notamment trois phases et le neutre, la configuration du neutre dépendant du régime de neutre choisi (neutre à la terre, mise au neutre, neutre isolé). Un câble ainsi défini permet en particulier de délivrer une tension alternative triphasée. Ces âmes conductrices ainsi que le conducteur de protection peuvent alternativement être portés par des câbles distincts de l’engin (robot parallèle, gue, dispositif de délimitation, ...), comme mentionné ci-dessus. In one variant, the cable comprises at least one protective conductor and four conductive cores, in particular conducting three phases and the neutral, the configuration of the neutral depending on the chosen neutral system (neutral to earth, neutral to neutral). A cable thus defined makes it possible in particular to deliver an alternating voltage three-phase. These conductive cores as well as the protective conductor can alternatively be carried by cables separate from the machine (parallel robot, gue, delimitation device, etc.), as mentioned above.
Un câble selon l’invention peut transporter des signaux analogiques ou numériques, via un ou plusieurs fils préférentiellement situés dans l’âme et recouverts d’un premier écran conducteur porté à la terre, recouvert lui-même d’un isolant, l’isolant étant recouvert d’un second écran conducteur porté au potentiel prédéfini, lui- même recouvert d’un isolant. A cable according to the invention can carry analog or digital signals, via one or more wires preferably located in the core and covered with a first conductive screen carried to earth, itself covered with an insulator, the insulator. being covered with a second conductive screen brought to the predefined potential, itself covered with an insulator.
Le câble peut présenter au moins deux portions successives isolées électriquement l’une de l’autre, soumises simultanément ou séquentiellement au potentiel variable prédéfini, de manière à détecter la présence éventuelle à proximité de chacune d’elles de l’individu, animal ou objet et pouvoir localiser l’individu, animal ou objet sur la longueur du câble. The cable can have at least two successive portions electrically isolated from one another, subjected simultaneously or sequentially to the predefined variable potential, so as to detect the possible presence near each of them of the individual, animal or object. and be able to locate the individual, animal or object along the length of the cable.
La localisation de l’individu, animal ou objet a l’avantage de permettre de déclencher une mesure de sécurité mieux adaptée à la situation, en modifiant par exemple la trajectoire du câble dans le cas de la détection et localisation d’un obstacle à proximité d’un robot parallèle à câbles. The location of the individual, animal or object has the advantage of making it possible to trigger a security measure better suited to the situation, for example by modifying the path of the cable in the case of the detection and location of an obstacle nearby. of a parallel cable robot.
Avantageusement, le procédé selon l’invention comporte une étape où l’on effectue une détection capacitive d’une part sur toute la longueur du câble et d’autre part sur au moins un tronçon de la longueur du câble, dont la position est connue, mieux sur au moins deux tronçons successifs de la longueur du câble, dont les positions respectives sont connues. Cette mise en œuvre du procédé selon l’invention permet d’allier redondance et localisation. Advantageously, the method according to the invention comprises a step in which a capacitive detection is carried out on the one hand over the entire length of the cable and on the other hand over at least one section of the length of the cable, the position of which is known. , better on at least two successive sections of the length of the cable, the respective positions of which are known. This implementation of the method according to the invention makes it possible to combine redundancy and localization.
L’individu, animal ou objet peut être localisé par rapport au câble et/ou identifié grâce à l’aide d’au moins un capteur optique, par exemple à partir d’un système de reconnaissance d’images. The individual, animal or object can be located relative to the cable and / or identified with the aid of at least one optical sensor, for example from an image recognition system.
Acquisition de la capacitance Acquisition of capacitance
Ladite au moins une portion de câble conductrice de l’électricité peut être portée à un potentiel prédéfini V en étant connectée à un circuit électronique comportant notamment un générateur de tension. Said at least one portion of electrically conductive cable can be brought to a predefined potential V by being connected to an electronic circuit comprising in particular a voltage generator.
La variation de capacitance est par exemple détectée par la mesure du courant injectée dans cette portion de câble. Les charges électriques surfaciques du câble étant apportées par un courant I, ce dernier peut être indirectement défini en mesurant la tension aux bornes d’une résistance du circuit électronique, disposée en série avec le générateur de tension. The variation in capacitance is for example detected by measuring the current injected into this portion of cable. The surface electric charges of the cable being provided by a current I, the latter can be indirectly defined by measuring the voltage at the terminals of a resistor of the electronic circuit, arranged in series with the voltage generator.
La sensibilité de la détection dépend avantageusement de la valeur de l’intensité du courant traversant le câble, et donc du potentiel auquel le câble est porté, de la fréquence du générateur de tension alimentant le câble, et de la valeur de la résistance. L’augmentation de la sensibilité de la détection capacitive peut être réalisée en augmentant la valeur du potentiel prédéfini, et/ou la fréquence, et/ou en diminuant la valeur de la résistance. The sensitivity of the detection advantageously depends on the value of the intensity of the current flowing through the cable, and therefore on the potential to which the cable is carried, on the frequency of the voltage generator supplying the cable, and on the value of the resistance. Increasing the sensitivity of capacitive detection can be achieved by increasing the value of the preset potential, and / or the frequency, and / or by decreasing the value of the resistor.
Le potentiel prédéfini est, par exemple, une tension alternative, de préférence de fréquence comprise entre 10 kHz et 100 kHz, notamment sinusoïdale ; le potentiel est de préférence d’amplitude crête à crête comprise entre 10 V et 100 V. The predefined potential is, for example, an alternating voltage, preferably of a frequency between 10 kHz and 100 kHz, in particular sinusoidal; the potential is preferably peak-to-peak amplitude between 10 V and 100 V.
Le procédé selon l’invention peut comporter l’étape consistant à effectuer une mesure de tension en sortie d’un composant électronique branché au câble, par exemple un amplificateur d’instrumentation, permettant de suivre le courant traversant le composant électronique pour apporter des charges électriques en surface du câble. La capacitance peut être déduite de la tension relevée. Le circuit électronique peut comporter un ou plusieurs amplificateurs opérationnels, par exemple JFET. The method according to the invention may include the step of performing a voltage measurement at the output of an electronic component connected to the cable, for example an instrumentation amplifier, making it possible to follow the current flowing through the electronic component to provide charges. electrical cables on the surface of the cable. The capacitance can be deduced from the voltage detected. The electronic circuit can include one or more operational amplifiers, for example JFET.
Le courant mesuré en surface de ladite au moins une portion conductrice de l’électricité est avantageusement inférieur à 1 mA. Ainsi, tout contact accidentel, notamment avec un humain, ne présente pas de danger. The current measured at the surface of said at least one electrically conductive portion is advantageously less than 1 mA. Thus, any accidental contact, in particular with a human, does not present any danger.
La capacitance du câble peut être inférieure à 1 nF, mieux inférieure à 100 pF environ pour un câble ayant une longueur comprise entre 10 m et 20 m. Le temps de réponse de la détection est alors faible, t = RxC, par exemple égal à 1 ps pour une résistance de 10 kQ. Un tel temps de réponse permet plus facilement d’éviter toute collision ainsi qu’une intervention plus rapide en cas d’intrusion par exemple. The capacitance of the cable may be less than 1 nF, better still less than about 100 pF for a cable having a length between 10 m and 20 m. The detection response time is then low, t = RxC, for example equal to 1 ps for a resistance of 10 kΩ. Such a response time makes it easier to avoid any collision as well as faster intervention in the event of an intrusion, for example.
Le temps de réponse de la détection capacitive est avantageusement adapté à la vitesse de mouvement du câble et/ou à la vitesse de déplacement d’un humain à pied. The response time of the capacitive detection is advantageously adapted to the speed of movement of the cable and / or to the speed of movement of a human on foot.
Le modèle de la capacitance de l’ensemble du dispositif de détection capacitive en l’absence d’individu, animal ou objet, peut s’exprimer comme suit pour une longueur l de câble déroulée prédéfinie : The model of the capacitance of the entire capacitive detection device in the absence of an individual, animal or object, can be expressed as follows for a predefined length l of unwound cable:
[Math 1] [Math 1]
C(X) — {(^ X / + CQ + Céiément) h C env ext } où k est le coefficient de capacitance linéique de la portion du câble conductrice de l’électricité, Co est la capacitance résultant d’un ensemble de capacitances parasites, Cenv ext est la capacitance résultante des interactions électriques avec l’environnement statique, Céiément est la capacitance de l’élément fixé au câble, notamment une nacelle et/ou un effecteur mû par le câble. De préférence, le procédé comporte une étape de minimisation des capacitances parasites Co, comportant par exemple une capacitance résultant de la présence d’un conditionneur électronique dans le circuit électronique Cp et/ou la capacitance d’une portion de câble enroulée Cenrouiée. De préférence, la capacitance Cenrouiée est négligeable par rapport à la capacitance de la portion de câble conductrice de l’électricité déroulée kxl, notamment grâce à un écran porté au potentiel prédéfini et un écran porté à la masse. De préférence Cenrouiée est inférieure à 10 pF. C (X) - {(^ X / + CQ + Céiément) h C env ext} where k is the linear capacitance coefficient of the electrically conductive portion of the cable, Co is the capacitance resulting from a set of parasitic capacitances, C in v ext is the capacitance resulting from electrical interactions with the static environment, Cely is the capacitance of the element fixed to the cable, in particular a nacelle and / or an effector moved by the cable. Preferably, the method comprises a step of minimizing the parasitic capacitances Co, comprising for example a capacitance resulting from the presence of an electronic conditioner in the electronic circuit C p and / or the capacitance of a portion of coiled cable Cenrolled. Preferably, the Cenrouiée capacitance is negligible compared to the capacitance of the portion of the unwound electrically conductive cable kxl, in particular by virtue of a screen brought to the predefined potential and a screen brought to ground. Preferably Cenourée is less than 10 pF.
Système de détection Detection system
L’invention porte encore, selon un autre de ses aspects, sur une installation, notamment un engin de levage ou un robot parallèle à câbles, comportant au moins un câble de levage ou de traction ayant au moins une portion conductrice de l’électricité, un système de détection configuré pour porter ladite portion à un potentiel variable prédéfini et détecter une variation de la capacitance de ladite portion représentative de la présence d’un obstacle à proximité de celle-ci. The invention also relates, according to another of its aspects, to an installation, in particular a lifting device or a parallel cable robot, comprising at least one lifting or traction cable having at least one electrically conductive portion, a detection system configured to bring said portion to a predefined variable potential and to detect a variation in the capacitance of said portion representative of the presence of an obstacle in the vicinity thereof.
L’installation peut comporter au moins trois câbles de levage ou de traction ayant chacun au moins une portion conductrice de l’électricité sensible pour la détection capacitive d’un obstacle. Les câbles peuvent chacun comporter au moins un conducteur électrique, et un système de détection associé. Ainsi, on peut avoir autant de systèmes de détection que de câbles, ces systèmes de détection opérant de manière simultanée. Les systèmes de détection peuvent avoir en commun au moins une partie des circuits de traitement, notamment pour agir sur les moyens d’entraînement du câble en cas de détection d’un obstacle. On peut également avoir un système de détection associé à au moins deux câbles reliés ensemble via par exemple l’effecteur ou la nacelle à déplacer, avec une continuité électrique entre ces deux câbles. The installation can include at least three lifting or pulling cables each having at least one electrically conductive portion sensitive for capacitive detection of an obstacle. The cables can each include at least one electrical conductor, and an associated detection system. Thus, there can be as many detection systems as there are cables, these detection systems operating simultaneously. The detection systems may have at least part of the processing circuits in common, in particular to act on the cable drive means in the event of an obstacle being detected. It is also possible to have a detection system associated with at least two cables linked together, for example via the effector or the nacelle to be moved, with electrical continuity between these two cables.
Les câbles peuvent alimenter en électricité un élément fixé aux câbles. Deux câbles permettent par exemple de conduire respectivement la phase et le neutre et un autre câble un conducteur de protection. L’alimentation électrique peut aussi être une alimentation basse tension. L’invention porte encore, selon un autre de ses aspects, sur un câble de levage ou de traction, comportant au moins une âme de reprise des efforts de traction, au moins un blindage électriquement conducteur isolé électriquement de l’âme et au moins un conducteur électrique de détection, disposé extérieurement au blindage, et lui-même isolé électriquement. The cables can supply electricity to a part attached to the cables. Two cables are used, for example, to conduct the phase and the neutral respectively, and another cable a protective conductor. The power supply can also be a low voltage power supply. The invention also relates, according to another of its aspects, to a lifting or traction cable, comprising at least one core for taking up traction forces, at least one electrically conductive shielding electrically insulated from the core and at least one. electrical detection conductor, disposed outside the shielding, and itself electrically insulated.
Le câble peut comporter au moins deux conducteurs électriques adaptés à la détection capacitive, s’étendant ensemble le long d’une partie au moins de la longueur du câble. En variante, les deux conducteurs électriques adaptés à la détection capacitive s’étendent sur des longueurs respectives différentes du câble. The cable may have at least two electrical conductors suitable for capacitive sensing, extending together along at least part of the length of the cable. Alternatively, the two electrical conductors suitable for capacitive detection extend over respective different lengths of the cable.
Les deux conducteurs électriques peuvent chacun être portés à un potentiel variable prédéfini, simultanément ou séquentiellement, afin de mettre en œuvre la détection capacitive selon l’invention. The two electrical conductors can each be brought to a predefined variable potential, simultaneously or sequentially, in order to implement the capacitive detection according to the invention.
L’invention porte encore selon un autre de ses aspects sur une installation, correspondant à un dispositif de délimitation, notamment une barrière de sécurité à enrouleur, comportant au moins un câble de délimitation ayant au moins une portion conductrice de l’électricité, un système de détection configuré pour porter ladite portion à un potentiel variable prédéfini et détecter une variation de la capacitance de ladite portion représentative du déplacement d’un individu, animal ou objet à proximité de celle-ci et relativement à celle-ci. Une telle installation selon l’invention peut en outre dans des variantes plus complexes, alimenter selon l’un au moins des modes de réalisation décrit précédemment au moins un système qui lui est relié, intégré au câble ou extemalisé, tels qu’un système d’avertissement lumineux et/ou sonore, par une tension continue ou alternative et/ou comporter au moins un élément de surveillance tel que décrit précédemment. According to another of its aspects, the invention also relates to an installation, corresponding to a delimitation device, in particular a safety barrier with reel, comprising at least one delimiting cable having at least one electrically conductive portion, a system detection device configured to bring said portion to a predefined variable potential and to detect a variation in the capacitance of said portion representative of the movement of an individual, animal or object in the vicinity thereof and in relation to the latter. Such an installation according to the invention can also, in more complex variants, supply, according to at least one of the embodiments described above, at least one system which is connected to it, integrated into the cable or externalized, such as a remote system. 'light and / or sound warning, by a direct or alternating voltage and / or include at least one monitoring element as described above.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemple de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel : The invention may be better understood from reading the detailed description which follows, of a non-limiting example of implementation thereof, and from examining the appended drawing, in which:
[Fig 1] la figure 1 représente, de façon partielle et schématique, une installation de robot parallèle à câbles selon l’invention, [Fig 1] Figure 1 shows, partially and schematically, a parallel cable robot installation according to the invention,
[Fig 2] la figure 2 illustre l’alimentation d’un câble par un générateur de tension, [Fig 3] la figure 3 illustre le comportement du câble de la figure 2 à l’approche d’un individu, animal ou objet, [Fig 2] Figure 2 illustrates the supply of a cable by a voltage generator, [Fig 3] FIG. 3 illustrates the behavior of the cable of FIG. 2 when approaching an individual, animal or object,
[Fig 4] la figure 4 représente l’évolution de l’intensité du champ électrique en fonction de la distance au câble, et l’évolution de l’intensité de la tension en fonction de la distance au câble, [Fig 4] Figure 4 shows the change in the intensity of the electric field as a function of the distance from the cable, and the change in the voltage intensity as a function of the distance from the cable,
[Fig 5] la figure 5 illustre l’effet d’un écran sur une portion de câble positionnée en regard de cet écran, [Fig 5] Figure 5 illustrates the effect of a screen on a portion of cable positioned opposite this screen,
[Fig 6] la figure 6 représente, de façon schématique, un système d’enroulement du câble isolé électriquement, [Fig 6] Figure 6 shows, schematically, an electrically insulated cable winding system,
[Fig 7] la figure 7 est une vue analogue à la figure 1, d’une variante d’une installation selon l’invention, [Fig 7] Figure 7 is a view similar to Figure 1, of a variant of an installation according to the invention,
[Fig 8] la figure 8 représente, de façon partielle et schématique, une variante d’installation où la détection s’effectue sur deux câbles, [Fig 8] Figure 8 shows, partially and schematically, an installation variant where detection is carried out on two cables,
[Fig 9A] la figure 9A est une section d’un exemple de câble, [Fig 9A] Figure 9A is a section of an example cable,
[Fig 9B] la figure 9B est une section d’un exemple de câble, [Fig 9B] Figure 9B is a section of an example cable,
[Fig 9C] la figure 9C est une section d’un exemple de câble, [Fig 9C] Figure 9C is a section of an example cable,
[Fig 9D] la figure 9D est une section d’un exemple de câble, [Fig 9D] Figure 9D is a section of an example cable,
[Fig 9E] la figure 9E est une section d’un exemple de câble, [Fig 9E] Figure 9E is a section of an example cable,
[Fig 9F] la figure 9F est une section d’un exemple de câble, [Fig 9F] Figure 9F is a section of an example cable,
[Fig 9G] la figure 9G est une section d’un exemple de câble, [Fig 9G] Figure 9G is a section of an example cable,
[Fig 9H] la figure 9H est une section d’un exemple de câble, [Fig 9H] Figure 9H is a section of an example cable,
[Fig 91] la figure 91 est une section d’un exemple de câble, [Fig 91] Figure 91 is a section of an example cable,
[Fig 9J] la figure 9J est une section d’un exemple de câble, [Fig 9J] Figure 9J is a section of an example cable,
[Fig 9K] la figure 9K est une section d’un exemple de câble, [Fig 9K] Figure 9K is a section of an example cable,
[Fig 9L] la figure 9L est une section d’un exemple de câble, [Fig 9L] Figure 9L is a section of an example cable,
[Fig 9M] la figure 9M est une section d’un exemple de câble, [Fig 9M] Figure 9M is a section of an example cable,
[Fig 9N] la figure 9N est une section d’un exemple de câble, [Fig 9N] Figure 9N is a section of an example cable,
[Fig 90] la figure 90 est une section d’un exemple de câble, [Fig 90] Figure 90 is a section of an example cable,
[Fig 9P] la figure 9P est une section d’un exemple de câble, [Fig 9P] Figure 9P is a section of an example cable,
[Fig 10] la figure 10 illustre l’utilisation de trois câbles pour alimenter en électricité une charge fixée aux câbles, [Fig 11] la figure 11 représente, de façon schématique, un exemple de câble permettant la localisation de l’individu, animal ou objet, [Fig 10] Figure 10 illustrates the use of three cables to supply electricity to a load attached to the cables, [Fig 11] FIG. 11 schematically represents an example of a cable allowing the localization of the individual, animal or object,
[Fig 12] la figure 12 représente un circuit électronique pour assurer une double détection, [Fig 12] Figure 12 shows an electronic circuit to ensure double detection,
[Fig 13] la figure 13 représente un schéma en blocs d’un exemple d’installation selon l’invention, [Fig 13] Figure 13 shows a block diagram of an example of an installation according to the invention,
[Fig 14] la figure 14 représente un exemple de trajectoire de deux câbles fixés à une charge, [Fig 14] Figure 14 shows an example of the path of two cables attached to a load,
[Fig 15] la figure 15 est un tableau regroupant des données, indépendantes de l’hygrométrie du milieu, enregistrées lors d’une étape de calibration, [Fig 15] Figure 15 is a table grouping together data, independent of the humidity of the medium, recorded during a calibration step,
[Fig 16] la figure 16 représente un exemple de données de référence, sous forme de table, traduites en tensions, acquises pour huit câbles, comportant chacun deux conducteurs électriques, effectuant un mouvement prédéfini, [Fig 16] FIG. 16 represents an example of reference data, in table form, translated into voltages, acquired for eight cables, each comprising two electrical conductors, performing a predefined movement,
[Fig 17] la figure 17 est un graphe illustrant l’évolution de la capacitance du câble pour différentes surfaces d’un individu, animal ou objet, [Fig 17] Figure 17 is a graph illustrating the evolution of the capacitance of the cable for different surfaces of an individual, animal or object,
[Fig 18] la figure 18 illustre différentes configurations relatives entre un câble et un humain, [Fig 18] Figure 18 illustrates different relative configurations between a cable and a human,
[Fig 19] la figure 19 représente de façon schématique un tambour d’enroulement isolé électriquement, [Fig 19] Figure 19 schematically shows an electrically insulated winding drum,
[Fig 20] la figure 20 représente schématiquement une poulie isolée électriquement, [Fig 20] Figure 20 shows schematically an electrically insulated pulley,
[Fig 21] la figure 21 représente schématiquement une installation de barrière de sécurité à enrouleur selon l’invention, [Fig 21] Figure 21 shows schematically an installation of a roller safety barrier according to the invention,
[Fig 22a] la figure 22 représente schématiquement une situation d’intrusion d’un individu, [Fig 22a] Figure 22 schematically represents a situation of intrusion by an individual,
[Fig 22b] la figure 22b représente schématiquement une situation de rapprochement d’un individu du câble, et [Fig 22b] Figure 22b shows schematically a situation of bringing an individual closer to the cable, and
[Fig 23] la figure 23 représente schématiquement une bague enserrant un câble selon l’invention, [Fig 23] Figure 23 shows schematically a ring enclosing a cable according to the invention,
[Fig 24] la figure 24 représente de façon partielle et schématique, une variante d’installation où la détection s’effectue sur deux câbles, [Fig 25] la figure 25 représente un schéma en blocs d’un exemple d’installation selon l’invention, [Fig 24] FIG. 24 partially and schematically represents an installation variant where detection is carried out on two cables, [Fig 25] FIG. 25 represents a block diagram of an example of an installation according to the invention,
[Fig 26] la figure 26 représente un exemple de conditionneur de signal,[Fig 26] Figure 26 shows an example of a signal conditioner,
[Fig 27] la figure 27 illustre deux câbles d’une installation selon l’invention reliés à des conditionneurs de signaux, [Fig 27] Figure 27 illustrates two cables of an installation according to the invention connected to signal conditioners,
[Fig 28] la figure 28 représente un exemple de conditionneur de signal,[Fig 28] Figure 28 shows an example of a signal conditioner,
[Fig 29] la figure 29 représente un schéma en blocs d’un exemple d’installation selon l’invention. [Fig 29] Figure 29 shows a block diagram of an example of an installation according to the invention.
Description détaillée detailed description
On a représenté schématiquement et partiellement à la figure 1 un exemple de robot parallèle à câbles 1, selon l’invention, comportant une structure de support 32, un système d’enroulement 31, et un câble 10 dont une portion 10a au moins est conductrice de l’électricité. FIG. 1 schematically and partially shows an example of a parallel cable robot 1, according to the invention, comprising a support structure 32, a winding system 31, and a cable 10 of which at least a portion 10a is conductive. electricity.
Un élément, notamment une charge 11 peut être fixée à l’extrémité distale du câble. Les autres câbles du robot, reliés à la charge 11 ne sont pas représentés. An element, in particular a load 11 can be attached to the distal end of the cable. The other robot cables connected to load 11 are not shown.
Le système d’enroulement 31 est avantageusement disposé en haut de la structure de support 32, permettant de diminuer les perturbations électromagnétiques et les influences capacitives sur le câble 10, en plus de diminuer la longueur de celui-ci. The winding system 31 is advantageously arranged at the top of the support structure 32, making it possible to reduce electromagnetic disturbances and capacitive influences on the cable 10, in addition to reducing the length of the latter.
Dans une variante non illustrée, le système d’enroulement 31 est situé ailleurs sur la structure de support 32, par exemple au pied de celle-ci. La longueur l de la portion conductrice peut être inférieure à celle L du câble, comme sur la figure 1. Pour l’exemple de la figure 1, l’extrémité du câble n’est pas conductrice de l’électricité. In a variant not shown, the winding system 31 is located elsewhere on the support structure 32, for example at the foot thereof. The length l of the conductive portion may be less than that L of the cable, as in Figure 1. For the example of Figure 1, the end of the cable is not electrically conductive.
Le système d’enroulement 31 peut comprendre un enrouleur motorisé et/ou un codeur afin de connaître la longueur de câble déroulée. The winding system 31 can include a motorized winder and / or an encoder in order to know the length of unwound cable.
De préférence, le codeur est un codeur absolu implémenté au niveau du système d’enroulement 31. Preferably, the encoder is an absolute encoder implemented at the level of the winding system 31.
La portion 10a conductrice de l’électricité émet un champ électrique radial autour d’elle. La présence d’un obstacle entraîne une variation du champ électrique et donc une variation de capacitance du câble. The electrically conductive portion 10a emits a radial electric field around it. The presence of an obstacle causes a variation in the electric field and therefore a variation in the capacitance of the cable.
La capacitance C du câble est sensiblement proportionnelle à la longueur déroulée l de la portion de câble conductrice sensible aux effets capacitifs. Cette longueur l peut varier lorsque le câble 10 tracte ou lève la charge 11. La capacitance du câble peut être estimée par la formule C (Z) = k x /, avec k le coefficient de capacitance linéique. The capacitance C of the cable is substantially proportional to the unwound length l of the portion of conductive cable sensitive to the capacitive effects. This length l can vary when the cable 10 pulls or lifts the load 11. The capacitance of the cable can be estimated by the formula C (Z) = kx /, with k the linear capacitance coefficient.
La figure 2 illustre très schématiquement un câble 10 conducteur de l’électricité porté à un potentiel prédéfini V en étant connecté à un générateur de tension VG, de résistance interne . D’après la loi de Coulomb, la force de répulsion des charges électriques surfaciques est égale à la force d’injection du générateur, le câble 10 étant en équilibre électrostatique, ou quasi-statique pour un générateur sinusoïdal. Les charges électriques surfaciques sont alors réparties de façon homogène sur toute la longueur L du câble 10. FIG. 2 very schematically illustrates an electrically conductive cable 10 brought to a predefined potential V by being connected to a voltage generator V G of internal resistance. According to Coulomb's law, the force of repulsion of surface electrical charges is equal to the injection force of the generator, the cable 10 being in electrostatic equilibrium, or quasi-static for a sinusoidal generator. The surface electric charges are then distributed homogeneously over the entire length L of the cable 10.
La figure 3 représente un câble 10 similaire au câble de la figure 2 situé à proximité d’un individu, animal ou objet 20. Les charges électriques en surface du câble ne sont plus réparties de façon homogène. Selon le théorème des éléments correspondants, des charges électriques de signe opposé situées en surface de l’individu, animal ou objet réagissent avec le câble. Les charges électriques surfaciques du câble 10 ne s’opposant plus à la force d’injection du générateur, celui-ci injecte alors de nouvelles charges en quantité égale à celles étant en interaction avec l’individu, animal ou objet 20. On peut alors estimer la capacitance par la formule suivante : C = Cpropre + Cenv ext + Cmd,ani,obj, avec Cpropre la capacitance propre de la structure, la structure étant le câble 10 dans cet exemple, Cenv ext la capacitance d’un environnement statique, considéré comme nul dans cet exemple, et Cind,ani,obj la capacitance de l’individu, animal ou objet 20. On peut observer alors une augmentation de la densité des charges électriques Q+AQ et donc une augmentation de la capacitance C+AC et du courant délivré par le générateur apportant les charges électriques, I+DI. Pour une distance prédéfinie d séparant l’individu, animal ou objet du câble, une longueur de câble fixée L, et un rayon de câble r, la densité de charge peut être définie par la formule : FIG. 3 represents a cable 10 similar to the cable of FIG. 2 located near an individual, animal or object 20. The electrical charges at the surface of the cable are no longer distributed evenly. According to the corresponding element theorem, electric charges of opposite sign located on the surface of the individual, animal or object react with the cable. The surface electric charges of the cable 10 no longer opposing the injection force of the generator, the latter then injects new charges in a quantity equal to those being in interaction with the individual, animal or object 20. It is then possible to estimate the capacitance by the following formula: C = Cpropre + C in v ext + Cmd, ani, obj, with Cpropre the inherent capacitance of the structure, the structure being the cable 10 in this example, Cenv ext the capacitance of an environment static, considered as zero in this example, and Cind, ani, obj the capacitance of the individual, animal or object 20. We can then observe an increase in the density of the electric charges Q + AQ and therefore an increase in the capacitance C + AC and the current delivered by the generator providing the electrical loads, I + DI. For a predefined distance d separating the individual, animal or object from the cable, a fixed cable length L, and a cable radius r, the charge density can be defined by the formula:
[Math 2] [Math 2]
Q = / x t = 2nrLa = C x V avec s la densité des charges électriques surfacique de la portion de câble conductrice de l’électricité, et t la durée. La capacitance peut être définie par : Q = / x t = 2nrLa = C x V with s the density of the surface electric charges of the portion of electrically conductive cable, and t the duration. The capacitance can be defined by:
[Math 3] [Math 3]
1 1
C(L) = 4pe0ί x - — C (L) = 4pe 0 ί x - -
I f avec eo la permittivité du vide, et d¥ la distance pour laquelle C(d¥) ~ 0. La distance d¥ est par exemple égale à 0.5 m environ. De préférence la distance d¥ est supérieure à 2 m, mieux elle est supérieure à 3 m. I f with eo the permittivity of the vacuum, and d ¥ the distance for which C (d ¥ ) ~ 0. The distance d ¥ is for example equal to approximately 0.5 m. Preferably, the distance d ¥ is greater than 2 m, better it is greater than 3 m.
L’individu, animal ou objet 20 schématisé à la figure 3 est par exemple un humain. En particulier, l’influence électrique de l’individu, animal ou objet sur le câble varie en l/d, d étant la distance séparant l’individu, animal ou objet du câble. The individual, animal or object 20 shown schematically in FIG. 3 is, for example, a human. In particular, the electrical influence of the individual, animal or object on the cable varies in l / d, d being the distance separating the individual, animal or object from the cable.
La portion de câble enroulée sur le système d’enroulement 31 ne présente aucun danger pour un obstacle. De plus cette portion de câble peut subir des influences électriques de la part des éléments mécaniques constituant le système d’enroulement 31. Ces influences électriques peuvent créer des couplages capacitifs perturbant la détection capacitive des obstacles. The portion of cable wound on the winding system 31 presents no danger for an obstacle. In addition, this portion of cable can be subjected to electrical influences from the mechanical elements constituting the winding system 31. These electrical influences can create capacitive couplings disturbing the capacitive detection of obstacles.
Pour ces raisons, le système d’enroulement 31 est de préférence entouré d’un système de protection 40, représenté à la figure 1, qui diminue la densité surfacique de charges électriques de la portion du câble enroulée sur ce système d’enroulement. Le système de protection 40 comporte de préférence un écran 41 porté au potentiel prédéfini du câble V, lui-même entouré d’un blindage 42 mis à la terre. For these reasons, the winding system 31 is preferably surrounded by a protection system 40, shown in Figure 1, which decreases the surface density of electrical charges of the portion of the cable wound on this winding system. The protection system 40 preferably comprises a screen 41 brought to the predefined potential of the cable V, itself surrounded by a shield 42 earthed.
La figure 6 représente un exemple de système d’enroulement 31 du câble 10, comportant une ou plusieurs poulies 71 et un enrouleur 72, entouré d’un système de protection 40. Ce dernier comporte un écran 41 porté au potentiel prédéfini du câble 10, diminuant la densité de charges en surface de la portion de câble située en regard de cet écran 41, et un blindage 42 mis à la terre, entourant l’écran 41 et protégeant le câble des perturbations électromagnétiques et des couplages capacitifs extérieurs. FIG. 6 represents an example of a winding system 31 of the cable 10, comprising one or more pulleys 71 and a reel 72, surrounded by a protection system 40. The latter comprises a screen 41 brought to the predefined potential of the cable 10, reducing the charge density at the surface of the portion of cable located opposite this screen 41, and a shielding 42 earthed, surrounding the screen 41 and protecting the cable from electromagnetic interference and from external capacitive couplings.
La figure 5 illustre schématiquement l’effet d’un écran 41 positionné en regard d’une portion de câble 10. Dans l’exemple de la figure 5, l’écran 41 est porté au potentiel prédéfini du câble V au moyen d’un suiveur de tension. La densité de charges électriques surfaciques s’ de cette portion de câble 10b, de longueur G, est inférieure à la densité de charges électriques surfaciques s de la portion de câble 10a conductrice non située en regard de l’écran porté au potentiel prédéfini V. En effet, la portion de câble 10b en regard de l’écran 41 étant au même potentiel V, que l’écran 41, ils sont en totale influence électrique. Il n’y a donc pas de stockage de charges électriques en surface de cette portion de câble 10b. La capacité de la portion 10b de longueur G, placée en regard dudit écran 41, est ainsi rendue négligeable devant la capacité de la portion de câble 10a de longueur l, non placée en regard dudit écran 41 : [Math 4] FIG. 5 schematically illustrates the effect of a screen 41 positioned opposite a portion of cable 10. In the example of FIG. 5, the screen 41 is brought to the predefined potential of the cable V by means of a voltage follower. The density of surface electrical charges s' of this portion of cable 10b, of length G, is less than the density of surface electrical charges s of the conductive portion of cable 10a not located opposite the screen brought to the predefined potential V. Indeed, the portion of cable 10b facing the screen 41 being at the same potential V as the screen 41, they are in total electrical influence. There is therefore no storage of electrical charges at the surface of this portion of cable 10b. The capacity of the portion 10b of length G, placed facing said screen 41, is thus made negligible compared to the capacity of the portion of cable 10a of length l, not placed facing said screen 41: [Math 4]
C(L) = C(Z) + C(Z') * C(Z) = fe x i C (L) = C (Z) + C (Z ') * C (Z) = fe x i
Plus la densité surfacique s’ est faible devant la densité surfacique s, plus la sensibilité relative de la détection capacitive de la portion 10a de câble portée au potentiel prédéfini V non placée en regard dudit écran 41 est élevée. The lower the surface density s' compared to the surface density s, the higher the relative sensitivity of the capacitive detection of the portion 10a of cable brought to the predefined potential V not placed opposite said screen 41.
La sensibilité de la détection capacitive dépend également de la distance d de l’individu, animal ou objet 20 par rapport au câble 10. The sensitivity of capacitive detection also depends on the distance d of the individual, animal or object 20 from the cable 10.
La figure 7 représente une variante de la structure 1 de la figure 1. Sur cet exemple, la charge 11 fixée à l’extrémité distale du câble 10 est portée au potentiel prédéfini V du câble. La portion de câble conductrice de l’électricité correspond au câble dans son ensemble. La charge 11 est rendue sensible à la proximité d’un obstacle 20 par détection capacitive. La portion de câble en contact avec la structure de support 32 et/ou le système d’enroulement et d’entraînement 31 est isolée électriquement, grâce à un écran 41 porté au potentiel V du câble et/ou un blindage 42 mis à la terre, comme sur l’exemple de la figure 6. Figure 7 shows a variant of the structure 1 of Figure 1. In this example, the load 11 attached to the distal end of the cable 10 is brought to the predefined potential V of the cable. The electrically conductive portion of the cable corresponds to the cable as a whole. The load 11 is made sensitive to the proximity of an obstacle 20 by capacitive detection. The portion of the cable in contact with the support structure 32 and / or the winding and drive system 31 is electrically insulated, thanks to a screen 41 brought to the potential V of the cable and / or a shield 42 earthed. , as in the example of figure 6.
La portion de câble en contact avec la structure de support 32 peut être située à l’intérieur d’un écran porté au potentiel prédéfini V du câble 10. La ou les éventuelles fixations ainsi que la charge peuvent être recouverts d’une matière conductrice, par exemple une peinture conductrice ou un caoutchouc conducteur. La capacitance de l’ensemble sensible servant à la détection capacitive peut alors être estimée par la formule C (/) = kx l + C charge, avec Ccharge la capacitance liée à la charge 11. The portion of the cable in contact with the support structure 32 may be located inside a screen brought to the predefined potential V of the cable 10. The possible fixings (s) as well as the load may be covered with a conductive material, for example a conductive paint or a conductive rubber. The capacitance of the sensitive assembly used for capacitive detection can then be estimated by the formula C (/) = kx l + C load , with C load the capacitance linked to the load 11.
Les robots parallèles à câbles peuvent comprendre au moins trois câbles 101, 102, 103, et la charge 11 peut être alimentée en énergie électrique au moyen de ces trois câbles 101, 102, 103, comme représenté schématiquement à la figure 10. Un câble peut conduire la phase, un autre le neutre et un troisième un conducteur de protection. La charge 11 est par exemple alimentée par une tension alternative de 230 V, avec une fréquence de 50 Hz, sous un courant de 3A, en valeur efficace. The parallel cable robots can comprise at least three cables 101, 102, 103, and the load 11 can be supplied with electrical energy by means of these three cables 101, 102, 103, as shown schematically in FIG. 10. A cable can be supplied with electrical energy. conduct the phase, another the neutral and a third a protective conductor. Load 11 is for example supplied by an alternating voltage of 230 V, with a frequency of 50 Hz, under a current of 3A, in rms value.
La charge 11 peut alternativement être alimentée en énergie électrique au moyen de deux câbles ou d’un seul câble. The load 11 can alternatively be supplied with electrical energy by means of two cables or a single cable.
Par exemple, la charge 11 est alimentée par une tension continue au moyen de deux câbles. Avantageusement, au moins un câble est configuré pour permettre la transmission de signaux, par exemple par transmission optique ou par courant porteur en ligne. For example, the load 11 is supplied by a direct voltage by means of two cables. Advantageously, at least one cable is configured to allow the transmission of signals, for example by optical transmission or by line powerline.
De préférence, un robot parallèle à câbles comprend au moins quatre câbles.Preferably, a parallel cable robot comprises at least four cables.
De préférence, le câble comporte une âme constituée d’un fil en cuivre multibrin conducteur d’électricité, ce fil pouvant conduire la phase, le neutre ou un conducteur de protection. Le fil en cuivre multibrin peut avoir un diamètre d’environ 0.8 mm. De préférence, le fil en cuivre multibrin est entouré d’un isolant, et de préférence un blindage entoure le fil en cuivre et l’isolant entoure le blindage. L’épaisseur de l’isolant et du blindage, ensemble, est de l’ordre de 0.6 mm, le fil en cuivre multibrin avec l’isolant et le blindage ayant alors un diamètre de l’ordre de 2 mm. Preferably, the cable comprises a core consisting of an electrically conductive stranded copper wire, this wire being able to conduct the phase, the neutral or a protective conductor. The stranded copper wire can have a diameter of about 0.8 mm. Preferably, the stranded copper wire is surrounded by an insulation, and preferably a shield surrounds the copper wire and the insulation surrounds the shield. The thickness of the insulation and the shield, together, is on the order of 0.6 mm, with the stranded copper wire with the insulation and the shield then having a diameter of about 2 mm.
La figure 8 représente deux câbles 101 et 102 similaires à celui de la figure 7, fonctionnant ensemble pour manipuler une charge 11 à laquelle ils sont reliés, chacun des câbles étant portés à un potentiel prédéfini. Les câbles 101 et 102 ont des capacitances propres respectives Cl et C2. Figure 8 shows two cables 101 and 102 similar to that of figure 7, working together to handle a load 11 to which they are connected, each of the cables being brought to a predefined potential. The cables 101 and 102 have respective specific capacitances C1 and C2.
D’éventuelles interactions entre les câbles 101 et 102 peuvent perturber la détection d’obstacle. Le potentiel prédéfini de chaque câble peut être déterminé afin de limiter ces influences électriques avec d’autres câbles, et/ou le sol, et/ou une charge et/ou une nacelle, et/ou une fixation, notamment en faisant varier le potentiel prédéfini. Any interactions between cables 101 and 102 can interfere with obstacle detection. The predefined potential of each cable can be determined in order to limit these electrical influences with other cables, and / or the ground, and / or a load and / or a nacelle, and / or a fixing, in particular by varying the potential. predefined.
En variante, la ou les portions de câbles conductrices sont soumises à des potentiels variables respectifs de fréquences différentes les unes des autres. En particulier, on peut choisir les fréquences avec un rapport non multiple entier entre elles pour éviter les perturbations dues aux harmoniques. As a variant, the portion or portions of conductive cables are subjected to respective variable potentials of different frequencies from one another. In particular, the frequencies can be chosen with an integer non-multiple ratio between them to avoid disturbances due to harmonics.
En variante, les perturbations liées à l’influence d’autres câbles, et/ou du sol, et/ou d’une charge et/ou une nacelle, et/ou fixation peuvent être prises en compte par l’acquisition et l’enregistrement de données de référence, puis par comparaison. As a variant, the disturbances linked to the influence of other cables, and / or of the ground, and / or of a load and / or a nacelle, and / or fixing can be taken into account by the acquisition and the baseline data recording, then by comparison.
La figure 24 représente une variante de la structure de la figure 8, comportant deux câbles 101 et 102, de capacitances respectives Cl et C2. Chacune des structures de support 32 comporte un système d’enroulement 31, de préférence comportant un enrouleur motorisé, implémenté d’un codeur 33. Les câbles 101 et 102 ont par exemple une longueur L d’environ 10 m et un rayon r inférieur ou égal à 4 mm. De préférence, chacun des câbles 101 et 102 comporte au moins deux conducteurs électriques de détection, les conducteurs électriques étant de préférence isolés électriquement, de préférence en étant enrobés dans un caoutchouc vulcanisé. FIG. 24 represents a variant of the structure of FIG. 8, comprising two cables 101 and 102, of respective capacitances C1 and C2. Each of the support structures 32 comprises a winding system 31, preferably comprising a motorized winder, implemented with an encoder 33. The cables 101 and 102 have for example a length L of about 10 m and a radius r less than or equal to 4 mm. Preferably, each of the cables 101 and 102 comprises at least two electrical detection conductors, the electrical conductors preferably being electrically insulated, preferably by being coated in a vulcanized rubber.
De plus, dans l’exemple de la figure 24, la charge 11 est munie d’au moins deux conducteurs électriques, chacun des au moins deux conducteurs électriques étant le prolongement d’un câble 101 et 102. La charge 11 est par exemple reliée aux câbles de façon permanente, cette charge étant par exemple une palette fixée aux câbles. Alternativement, la charge 11 est attachée de façon amovible aux câbles, les conducteurs électriques de la charge étant raccordés temporairement aux conducteurs électriques de chaque câble. In addition, in the example of FIG. 24, the load 11 is provided with at least two electrical conductors, each of the at least two electrical conductors being the extension of a cable 101 and 102. The load 11 is for example connected cables permanently, this load being for example a pallet attached to the cables. Alternatively, the load 11 is removably attached to the cables, the electrical conductors of the load being temporarily connected to the electrical conductors of each cable.
Données de référence Reference data
Les robots parallèles à câbles peuvent effectuer des tâches très diverses comme par exemple peindre diverses parties d’un avion ou encore manipuler des charges de grandes tailles et/ou lourdes. Selon les applications, les robots parallèles à câbles sont dotés de fixations différentes, et effectuent des trajectoires différentes. De même, les barrières de sécurité peuvent être installées pour diverses raisons, la détection pouvant être destinée à détecter un type d’individu en particulier, ou une modification de l’environnement du câble en particulier, correspondant par exemple au franchissement d’une barrière par un humain ou l’approche d’un animal vers une zone dangereuse. Parallel cable robots can perform a wide variety of tasks, such as painting various parts of an aircraft or handling large and / or heavy loads. Depending on the application, parallel cable robots have different fixings and follow different paths. Likewise, the safety barriers can be installed for various reasons, the detection being able to be intended to detect a type of individual in particular, or a modification of the environment of the cable in particular, corresponding for example to the crossing of a barrier. by a human or the approach of an animal to a danger zone.
La réalisation d’au moins une phase d’apprentissage permet de s’adapter à ces différentes applications. Cette phase d’apprentissage comporte l’acquisition de données de référence, qui sont spécifiques à l’application et servent ensuite de données de comparaison en vue de réaliser la détection d’un obstacle, voire d’identifier celui-ci et/ou de déterminer la distance à l’obstacle. Carrying out at least one learning phase makes it possible to adapt to these different applications. This learning phase includes the acquisition of reference data, which are specific to the application and then serve as comparison data with a view to detecting an obstacle, or even identifying it and / or determine the distance to the obstacle.
La figure 14 illustre un exemple d’acquisition de données de référence pour un mouvement de câble prédéfini, le câble étant par exemple compris dans un robot parallèle à câbles et l’individu, animal ou objet représentant un obstacle potentiel. Ce mouvement est par exemple défini par une trajectoire allant du point Mi au point Mn, en passant par les points Mi et Mj. Le passage d’un point Mi à un point suivant Mj correspond par exemple à une variation Al de la longueur li, h d’au moins un câble 101, 102, par exemple Al = ± 1 cm. Les coordonnées du point Mi peuvent être définies en coordonnées cartésiennes de la façon suivante : FIG. 14 illustrates an example of acquisition of reference data for a predefined cable movement, the cable being for example included in a parallel cable robot and the individual, animal or object representing a potential obstacle. This movement is for example defined by a trajectory going from point Mi to point M n , passing through points Mi and M j . The passage from a point Mi to a following point M j corresponds for example to a variation Al of the length li, h of at least one cable 101, 102, for example Al = ± 1 cm. The coordinates of the point Mi can be defined in Cartesian coordinates as follows:
[Math 5] Avec Yί, qί, (pi les angles de rotation, précession et nutation que fait le câble 101, 102 avec la structure de support 32. [Math 5] With Y ί , q ί , (pi the angles of rotation, precession and nutation made by the cable 101, 102 with the support structure 32.
Les données représentées dans le tableau de la figure 15 constituent un exemple de données de référence, acquises en faisant effectuer aux câbles et/ou à une charge accrochée aux câbles un mouvement prédéfini, permettant par exemple de tenir compte de la variation de la capacité induite par la présence de G environnement statique dans lequel le câble évolue. The data represented in the table of figure 15 constitute an example of reference data, acquired by causing the cables and / or a load attached to the cables to perform a predefined movement, making it possible for example to take account of the variation in the induced capacitance. by the presence of G static environment in which the cable operates.
Un taux de variation peut être déterminé afin de définir la variation de capacitance attendue pour une diminution ou une augmentation l ± Al de la longueur d’un des câbles. L’utilisation d’un taux de variation des capacitances permet en particulier de s’affranchir des perturbations lentes par rapport au temps d’acquisition, notamment des variations d’hygrométrie. A rate of change can be determined to define the change in capacitance expected for a decrease or increase l ± Al in the length of one of the cables. The use of a capacitance variation rate makes it possible in particular to overcome slow disturbances in relation to the acquisition time, in particular variations in humidity.
Les données représentées figure 15 peuvent provenir d’un étalonnage d’un robot parallèle à câbles comportant p câbles. Pour chacun des câbles j, j appartenant à l’intervalle [1, p], une tension est relevée aux points Mi, i appartenant à l’intervalle [1, n]. A partir de ces données, on peut alors déterminer AVs,j(Mi+i - Mi), représentant le taux de variation de la tension entre deux positions successives Mi et Mi+i . Pour déterminer la présence d’un obstacle, on peut comparer les taux de variation de référence avec les tensions relevées à un instant t, t étant de préférence l’instant actuel : The data shown in figure 15 may come from a calibration of a parallel cable robot comprising p cables. For each of the cables j, j belonging to the interval [1, p], a voltage is detected at the points Mi, i belonging to the interval [1, n]. From these data, it is then possible to determine AVs, j (Mi + i - Mi), representing the rate of variation of the voltage between two successive positions Mi and Mi + i. To determine the presence of an obstacle, we can compare the reference rates of change with the voltages recorded at an instant t, t preferably being the current instant:
[Math 6] [Math 6]
Pour comparer la tension des données de référence et la tension relevée à un instant t, on peut calculer un taux normalisé, en un point Mi, pour un câble j de longueur l : [Math 7] To compare the voltage of the reference data and the voltage recorded at an instant t, we can calculate a standardized rate, at a point Mi, for a cable j of length l: [Math 7]
K étant un coefficient lié à la traduction en tension de la capacitance, dépendant par exemple d’un conditionneur électronique. Le calcul d’un taux permet non seulement de s’affranchir des variations d’hygrométrie du milieu mais également de s’affranchir de la dépendance à la longueur du câble déroulée. K being a coefficient linked to the translation into voltage of the capacitance, depending for example on an electronic conditioner. The calculation of a rate not only allows to be free from variations in the humidity of the medium but also to be free from dependence on the length of the unwound cable.
Afin d’assurer une redondance sécuritaire, chaque câble j peut comporter au moins deux conducteurs électriques servant à la détection capacitive, par exemple au moins deux fils électriques, par exemple enroulés hélicoïdalement le long du câble. Chaque conducteur électrique a une capacitance propre. De préférence, les capacitances des conducteurs électriques d’un même câble sont proches, de préférence égales. La comparaison des capacitances des conducteurs électriques d’un câble peut permettre de détecter la présence d’un défaut. In order to ensure safe redundancy, each cable j may include at least two electrical conductors used for capacitive detection, for example at least two electrical wires, for example wound helically along the cable. Each electrical conductor has its own capacitance. Preferably, the capacitances of the electrical conductors of the same cable are close, preferably equal. Comparing the capacitances of the electrical conductors of a cable can detect the presence of a fault.
Le tableau de la figure 16 représente l’acquisition de données de référence pour une trajectoire donnée d’une structure comprenant huit câbles fonctionnant en parallèle, chaque câble comprenant deux conducteurs électriques. La première ligne correspond à l’acquisition de la capacitance, traduite en tension, du premier conducteur de chaque câble lorsque la jonction des huit câbles ou le barycentre de la charge fixée à ces huit câbles est situé au point Mi. La deuxième ligne correspond à l’acquisition de la capacitance, traduite en tension, du deuxième conducteur de chaque câble lorsque la jonction des huit câbles ou le barycentre de la charge fixée à ces huit câbles est situé au point Mi. The table in Figure 16 represents the acquisition of reference data for a given path of a structure comprising eight cables operating in parallel, each cable comprising two electrical conductors. The first line corresponds to the acquisition of the capacitance, translated into voltage, of the first conductor of each cable when the junction of the eight cables or the barycenter of the load fixed to these eight cables is located at point Mi. The second line corresponds to the acquisition of the capacitance, translated into voltage, of the second conductor of each cable when the junction of the eight cables or the barycenter of the load fixed to these eight cables is located at point Mi.
Les conducteurs électriques d’un même câble ayant une capacitance sensiblement égale, les valeurs de la première ligne du tableau de la figure 16 sont avantageusement sensiblement égales aux valeurs de la deuxième ligne du tableau. The electrical conductors of the same cable having a substantially equal capacitance, the values of the first row of the table in Figure 16 are advantageously substantially equal to the values of the second row of the table.
L’acquisition de données de référence peut également permettre de déterminer une empreinte capacitive relative à un individu, animal ou objet en particulier. On peut réaliser l’acquisition de données de référence caractéristiques de l’empreinte capacitive d’un humain approchant d’un câble pour un ensemble de distances prédéfinies séparant l’humain du câble, par exemple pour des distances inférieures à 50 cm, par exemple avec un pas de l’ordre de 5 cm. De préférence, la distance maximale est la distance pour laquelle C(d¥) ~ 0. The acquisition of reference data can also make it possible to determine a capacitive footprint relating to a particular individual, animal or object. It is possible to acquire reference data characteristic of the capacitive footprint of a human approaching a cable for a set of predefined distances separating the human from the cable, for example for distances less than 50 cm, for example. with a step of the order of 5 cm. Preferably, the maximum distance is the distance for which C (d ¥ ) ~ 0.
Un exemple de données de référence pour des mesures réalisées lorsqu’un humain 20 s’approche du câble 10 pour une longueur de câble l fixée, est illustré figure 17. La détection d’un individu, animal ou objet 20 à proximité du câble 10, permet d’affirmer que ledit individu, animal ou objet 20 se situe à une distance inférieure ou égale à la portée de la détection capacitive, d < d¥. Afin de pouvoir déterminer la distance d séparant l’individu, animal ou objet du câble, les variations de capacitance relevées peuvent être comparées à des données de référence. Ces données de référence sont par exemple des valeurs de tension Vs(Z,t) relevées à des intervalles de distance Adn réguliers, et de préférence suffisamment rapprochées dans le temps pour que les variations d’hygrométrie soient négligeables : An example of reference data for measurements made when a human 20 approaches the cable 10 for a fixed length of cable l, is shown in figure 17. The detection of an individual, animal or object 20 in the vicinity of the cable 10 , makes it possible to affirm that said individual, animal or object 20 is located at a distance less than or equal to the range of the capacitive detection, d <d ¥ . In order to be able to determine the distance d separating the individual, animal or object from the cable, the variations in capacitance recorded can be compared to benchmark data. These reference data are, for example, voltage values Vs (Z, t) recorded at regular distance intervals Adn, and preferably sufficiently close in time for the variations in humidity to be negligible:
[Math 8] [Math 8]
V^ l, t) — K X [{(fc X l + Ccftarge) + Cenv ext + ;H(t)] — fs(6 #)j.V ^ l, t) - KX [{(fc X l + Cc f targe) + C env ext +; H (t)] - fs (6 #) j.
Pour doo, par exemple égale à 30 cm environ, mieux égale à 50 cm environ, C(d¥)For doo, for example equal to approximately 30 cm, better equal to approximately 50 cm, C (d ¥ )
~ 0 et V s(d )/ = { (k X / + Ccharge) + Cenv ext} · ~ 0 and V s (d) / = {(k X / + Ccharge) + Cenv ext} ·
On peut calculer l’influence d’un individu, animal ou objet 20, notamment un humain, lorsque celui-ci se rapproche d’une distance Adn à partir de d¥ : We can calculate the influence of an individual, animal or object 20, in particular a human, when the latter approaches a DNA distance from d ¥ :
[Math 9] [Math 9]
On peut répéter l’étape consistant à calculer l’influence d’un individu, animal ou objet 20, notamment un humain, lorsque celui-ci se rapproche du câble 10 d’une distance Adn à partir d’une position précédente d¥ - (n- 1 )Adn : The step consisting in calculating the influence of an individual, animal or object 20, in particular a human, can be repeated when the latter approaches the cable 10 by a distance DNA from a previous position d ¥ - (n- 1) DNA:
[Math 10] [Math 10]
Un individu, animal ou objet 20 ayant une surface fixe et étant situé à une distance d du câble 10 induit une modification de la capacitance du câble qui est avantageusement toujours la même, en particulier qui ne varie pas en fonction de la longueur du câble. An individual, animal or object 20 having a fixed surface and being located at a distance d from the cable 10 induces a modification of the capacitance of the cable which is advantageously always the same, in particular which does not vary as a function of the length of the cable.
Cependant, les données de référence caractéristiques de l’empreinte capacitive d’un humain variant sensiblement d’un humain à l’autre en fonction par exemple de sa surface et/ou de sa taille, il est avantageux de déterminer une limite supérieure et une limite inférieure de la variation de tension, afin d’établir les données de référence. On peut déterminer les limites supérieure et inférieure en ajoutant, respectivement en enlevant, un certain pourcentage de la valeur, par exemple 5% : However, since the characteristic reference data of the capacitive footprint of a human varies substantially from one human to another depending, for example, on its surface area and / or its size, it is advantageous to determine an upper limit and an upper limit. lower limit of the voltage variation, in order to establish the reference data. The upper and lower limits can be determined by adding, respectively removing, a certain percentage of the value, for example 5%:
[Math 11] [Math 11]
¾ (dhumain) ~ Vs(dhumain) i 5%. ¾ (dh umai n) ~ Vs (dh umai n) i 5%.
L’influence AChumain d’un humain sur la capacitance du câble sera toujours la même, quel que soit la longueur Z sensible de câble déroulée. Ainsi, la sensibilité de la détection capacitive à l’approche d’un humain et plus généralement d’un individu, animal ou objet, dépend de la longueur l de câble sensible par détection capacitive qui est déroulée : The human AC influence of a human on the capacitance of the cable will always be the same, regardless of the sensitive Z length of unwound cable. Thus, the sensitivity of the capacitive detection when approaching a human and more generally an individual, animal or object, depends on the length l of sensitive cable by capacitive detection which is unwound:
[Math 12] [Math 12]
La sensibilité est par exemple comprise entre 0.6% et 4.8% pour 0 < l < 1 m, entre 0.5% et 3.34% pour 1 < l < 5 m, entre 0.45% et 3% pour 5 < l < 10 m, dH étant compris entre 5 et 30 cm, la longueur totale du câble étant de 15 m et le rayon des conducteurs électriques étant de 2 mm. The sensitivity is for example between 0.6% and 4.8% for 0 <l <1 m, between 0.5% and 3.34% for 1 <l <5 m, between 0.45% and 3% for 5 <l <10 m, d H being between 5 and 30 cm, the total length of the cable being 15 m and the radius of the electrical conductors being 2 mm.
Alternativement, plusieurs relevés peuvent être réalisés afin de déterminer une variation de capacitance minimale et une variation de capacitance maximale en présence d’un individu, animal ou objet 20, en fonction de la distance d séparant ledit individu, animal ou objet 20 du câble 10 et sa surface et/ou taille. Alternatively, several readings can be taken in order to determine a minimum capacitance variation and a maximum capacitance variation in the presence of an individual, animal or object 20, as a function of the distance d separating said individual, animal or object 20 from the cable 10. and its surface and / or size.
Sur l’exemple de la figure 17, trois acquisitions ont été réalisées pour des surfaces d’individu, animal ou objet 20 différentes, Smin, Smax, Smoy, permettant de définir une limite inférieure de variation de capacitance Cmin et/ou une limite supérieure de variation de capacitance Cmax. En effet, la surface d’un humain 20 induit une variation de capacitance du câble 10 qui peut varier en fonction de l’attitude de l’humain, par exemple les bras tendus, le long du corps ou écartés, comme représenté sur la figure 18. L’acquisition peut également être réalisée plusieurs fois pour un même type d’individu, animal ou objet 20, par exemple un humain, avec des individus, animaux ou objets ayant des surfaces différentes, par exemple au moins deux humains de tailles différentes ou de corpulences différentes. In the example of FIG. 17, three acquisitions were carried out for different surfaces of an individual, animal or object, S m in, S m ax, S m oy, making it possible to define a lower limit of variation in capacitance C m in and / or an upper limit of capacitance variation C m ax. Indeed, the surface of a human 20 induces a variation in capacitance of the cable 10 which can vary according to the attitude of the human, for example the arms outstretched, along the body or apart, as shown in the figure. 18. The acquisition can also be carried out several times for the same type of individual, animal or object 20, for example a human, with individuals, animals or objects having different surfaces, for example at least two humans of different sizes. or of different builds.
Une action prédéfinie est avantageusement déclenchée lorsqu’une variation de la capacitance comprise entre la limite minimale Cmin et la limite maximale Cmax est détectée, cette action étant notamment choisie parmi la génération d’une alerte visuelle, sonore ou tactile, un arrêt du mouvement du câble et/ou d’un élément mû par le câble, une interdiction de démarrage et/ou de redémarrage. De préférence, la détection d’une variation de la capacitance supérieure à la limite de variation maximale Cmax déclenche un arrêt automatique du mouvement du câble. A predefined action is advantageously triggered when a variation in the capacitance between the minimum limit C m in and the maximum limit C m ax is detected, this action being chosen in particular from the generation of a visual, audible or tactile alert, a stop the movement of the cable and / or an element moved by the cable, a start and / or restart prohibition. Preferably, the detection of a variation of the capacitance greater than the maximum variation limit Cmax triggers an automatic stop of the movement of the cable.
La modification de capacitance peut également être définie par une sensibilité relative, dépendant alors de la longueur l de la portion de câble conductrice de l’électricité par exemple définie par r=Cmd,ani,obj(d)/CPropre(d,/). Ainsi, pour une longueur de câble /, si une variation de capacitance supérieure ou égale à t est détectée, l’action peut être déclenchée. The change in capacitance can also be defined by a relative sensitivity, then depending on the length l of the portion of electrically conductive cable for example defined by r = Cmd, ani, obj (d) / C P ropre (d, /). Thus, for a length of cable /, if a variation in capacitance greater than or equal to t is detected, the action can be triggered.
Champ électrique Electric field
Les courbes de la figure 4 représentent d’une part l’intensité du champ électrique émis par la portion de câble conductrice de l’électricité en fonction de la distance au câble, et d’autre part, cette intensité du champ traduite en tension. Pour une longueur de câble fixée, on peut définir l’intensité du champ électrique émis par la formule suivante : The curves in Figure 4 represent on the one hand the intensity of the electric field emitted by the portion of the electrically conductive cable as a function of the distance from the cable, and on the other hand, this field strength translated into voltage. For a fixed cable length, we can define the intensity of the electric field emitted by the following formula:
[Math 13] st 1 [Math 13] st 1
E(d)l = 2T0 X d avec s la densité surfacique de la portion conductrice de l’électricité. La traduction de ce champ en tension est définie par la formule : [Math 14] E (d) l = 2T 0 X d with s the surface density of the electrically conductive portion. The translation of this field in tension is defined by the formula: [Math 14]
L’intensité du champ électrique dépend notamment du potentiel prédéfini V, auquel la portion conductrice de l’électricité du câble est portée. La portée de détection de la modification de l’environnement du câble peut être augmentée ou diminuée en faisant varier le potentiel prédéfini V. The strength of the electric field depends in particular on the predefined potential V, to which the electrically conductive portion of the cable is brought. The detection range of the change in the cable environment can be increased or decreased by varying the preset potential V.
La portion de câble conductrice de l’électricité se comporte comme une antenne filaire avec un câble blindé de transmission, c’est-à-dire, la valeur efficace du courant est sensiblement constante sur toute la longueur de la portion de câble considérée, avant de diminuer et d’atteindre une valeur nulle à l’extrémité de la portion de câble considérée. The portion of electrically conductive cable behaves like a wire antenna with a shielded transmission cable, that is to say, the rms value of the current is substantially constant over the entire length of the portion of cable considered, before to decrease and reach a zero value at the end of the portion of cable considered.
Structures de câbles Cable structures
Les figures 9A, 9B, 9C, 9D, 9E ,9F, 9G, 9H, 91, 9J, 9K, 9L, 9M, 9N, 90, 9P représentent différentes structures possibles de câbles de traction ou de levage conformément à l’invention. Ces câbles émettent un champ électrique radial E, comme représenté sur les figures 9A-9D. Figures 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F, 9G, 9H, 91, 9J, 9K, 9L, 9M, 9N, 90, 9P show different possible structures of traction or lifting cables according to the invention. These cables emit a radial electric field E, as shown in Figures 9A-9D.
Un câble de traction ou de levage selon l’invention est de préférence configuré pour supporter une force de traction d’au moins 100 daN, et de préférence jusqu’à 800 daN. Un câble de traction ou de levage selon l’invention est de préférence configuré pour supporter un effort d’au moins 100 kgf, et de préférence jusqu’à un effort de 800 kgf. De préférence, le câble est configuré pour rompre uniquement lors du déplacement d’une charge de 1000 daN ou plus. De préférence, le câble est configuré pour rompre lorsque l’effort est de 1000 kgf ou plus. A traction or lifting cable according to the invention is preferably configured to withstand a traction force of at least 100 daN, and preferably up to 800 daN. A traction or lifting cable according to the invention is preferably configured to withstand a force of at least 100 kgf, and preferably up to a force of 800 kgf. Preferably, the cable is configured to break only when moving a load of 1000 daN or more. Preferably, the cable is configured to break when the stress is 1000 kgf or more.
Le câble peut être configuré de telle sorte qu’il comporte un coefficient de sécurité d’au moins 2, c’est-à-dire, qu’il existe un rapport d’au moins 2 entre les charges auxquelles est soumis le câble dans son utilisation classique et la charge entraînant une rupture du câble. The cable can be configured such that it has a safety factor of at least 2, that is, there is a ratio of at least 2 between the loads to which the cable is subjected in its typical use and the load causing the cable to break.
Le câble peut être configuré de telle sorte qu’il peut s’enrouler autour d’un tambour, le tambour ayant par exemple un diamètre d’environ 20 cm. The cable can be configured so that it can be wound around a drum, for example the drum having a diameter of about 20 cm.
Le câble peut être directement porté à un potentiel prédéfini, la portion de câble conductrice de l’électricité étant alors le câble dans son ensemble. The cable can be brought directly to a predefined potential, the electrically conductive portion of the cable then being the cable as a whole.
La figure 9 A représente un tel câble comportant une gaine isolante 12 et un blindage 13 émettant un champ électrique E généré par une connexion directe du câble à un générateur de tension, comme schématisé sur l’exemple de la figure 2. Figure 9A shows such a cable comprising an insulating sheath 12 and a shield 13 emitting an electric field E generated by a direct connection of the cable to a voltage generator, as shown schematically in the example of Figure 2.
La gaine isolante 12 peut être une gaine en polyuréthane. The insulating sheath 12 can be a polyurethane sheath.
Les figures 9B, 9C, et 9D représentent un câble comportant au moins une âme 15 de reprise des efforts de traction, au moins un blindage 13 électriquement conducteur isolé électriquement de l’âme, notamment grâce à un isolant 14. FIGS. 9B, 9C, and 9D show a cable comprising at least one core 15 for absorbing tensile forces, at least one electrically conductive shield 13 electrically insulated from the core, in particular thanks to an insulator 14.
L’avantage du câble représenté à la figure 9D par rapport au câble de la figure 9B, est qu’il permet de générer une portée de détection capacitive plus grande lorsque ces deux câbles sont portés à un même potentiel V. La portée de la détection capacitive peut avantageusement être augmentée, respectivement diminuée, en diminuant, respectivement augmentant, la surface occupée par le blindage 13 dans le câble. The advantage of the cable shown in FIG. 9D compared to the cable of FIG. 9B, is that it makes it possible to generate a larger capacitive detection range when these two cables are brought to the same potential V. The detection range capacitive can advantageously be increased, respectively decreased, by decreasing, respectively increasing, the area occupied by the shielding 13 in the cable.
De préférence, la capacitance propre d’un conducteur électrique est inférieure à 150 pF, mieux inférieure à 110 pF. Plus la capacitance propre du conducteur électrique est faible plus cela permet d’augmenter la sensibilité de la détection capacitive et d’augmenter la distance de détection capacitive. Preferably, the inherent capacitance of an electrical conductor is less than 150 pF, better still less than 110 pF. The lower the self-capacitance of the electrical conductor, the more it allows to increase the sensitivity of the capacitive detection and to increase the distance of the capacitive detection.
Avantageusement, le câble comporte un isolant 12 extérieur au blindage 13, comme représenté sur les figures 9B à 9J. Advantageously, the cable comprises an insulator 12 outside the shield 13, as shown in FIGS. 9B to 9J.
Fe câble peut comporter au moins un conducteur électrique 16 porté au potentiel prédéfini. De préférence, le câble comporte au moins deux conducteurs électriques portés chacun à un potentiel prédéfini. Les deux conducteurs peuvent s’étendre sur une même portion de câble ou sur deux portions distinctes du câble. The cable may include at least one electrical conductor 16 brought to the predefined potential. Preferably, the cable comprises at least two electrical conductors carried each has a predefined potential. The two conductors can extend over the same portion of cable or over two distinct portions of the cable.
Les figures 91 et 9J représentent un câble comprenant deux âmes gainées de section circulaire 15a, 15b ou demi-circulaire 15a’, 15b’. Les âmes peuvent être enroulées en hélice. L’ensemble des deux âmes peut être enrobé d’un isolant 12. La présence d’au moins deux âmes permet une redondance sécuritaire. Dans cet enrobage isolant 12, au moins un conducteur électrique 16 peut être inclus. Figures 91 and 9J show a cable comprising two sheathed cores of circular section 15a, 15b or semi-circular 15a ’, 15b’. The cores can be wound in a helix. All of the two cores can be encased in an insulator 12. The presence of at least two cores allows for safe redundancy. In this insulating coating 12, at least one electrical conductor 16 can be included.
Les figures 9E, 9F, 9G, et 9H représentent des câbles comportant au moins une âme 15 pouvant subir des efforts de traction ou de levage, un isolant 12 entourant cette âme. Au moins un conducteur électrique 16 est noyé dans l’isolant 12. FIGS. 9E, 9F, 9G, and 9H show cables comprising at least one core 15 capable of undergoing tensile or lifting forces, an insulator 12 surrounding this core. At least one electrical conductor 16 is embedded in the insulation 12.
La figure 9E représente un câble pouvant subir des efforts de traction ou de levage, comportant une âme 15 étant par exemple en acier et enrobée d’un isolant 12 qui peut supporter des efforts mécaniques auxquels le câble est normalement soumis, par exemple en caoutchouc. Dans cet exemple, deux fils électriques 16 noyés dans l’isolant sont enroulés hélicoïdalement le long de l’âme. Chacun des fils électriques peut être reliés au système de détection capacitive. FIG. 9E shows a cable that can undergo tensile or lifting forces, comprising a core 15 being for example made of steel and coated with an insulator 12 which can withstand mechanical forces to which the cable is normally subjected, for example rubber. In this example, two electric wires 16 embedded in the insulation are helically wound along the core. Each of the electric wires can be connected to the capacitive detection system.
Le figure 9G représente un câble comportant deux conducteurs électriques 16 ayant une forme de ruban, noyés dans un isolant 12. Ces conducteurs électriques 16 peuvent être disposés de façon concentrique comme représentés sur la figure 9G. Les deux conducteurs 16 peuvent être diamétralement opposés. La figure 9H représente un câble comportant également deux conducteurs électriques 16 en forme de ruban, et un isolant 12. L’isolant 12 peut être formée de deux coques distinctes, séparées par les deux conducteurs électriques, s’étendant radialement de l’âme 15 jusqu’à la surface extérieure de l’isolant 12. FIG. 9G represents a cable comprising two electrical conductors 16 having the shape of a ribbon, embedded in an insulator 12. These electrical conductors 16 can be arranged concentrically as shown in FIG. 9G. The two conductors 16 can be diametrically opposed. FIG. 9H represents a cable also comprising two electrical conductors 16 in the form of a ribbon, and an insulator 12. The insulator 12 may be formed of two distinct shells, separated by the two electrical conductors, extending radially from the core 15. to the outer surface of the insulation 12.
Le câble de la figure 9G permet de transmettre des signaux analogiques ou numériques au moyen d’au moins un fil 17 positionné dans l’âme 15. Le fil 17 est de préférence recouvert d’un isolant. Le fil peut être un fil en cuivre, par exemple multibrin, de préférence ayant un diamètre de l’ordre de 0.2 mm, de préférence recouvert d’un isolant. L’isolant peut être une gaine, ayant par exemple une épaisseur de l’ordre de 0.3 mm. Alternativement, le fil est une fibre optique recouverte d’une gaine isolante. The cable of FIG. 9G makes it possible to transmit analog or digital signals by means of at least one wire 17 positioned in the core 15. The wire 17 is preferably covered with an insulation. The wire may be a copper wire, for example multi-stranded, preferably having a diameter of the order of 0.2 mm, preferably covered with an insulation. The insulation can be a sheath, for example having a thickness of around 0.3 mm. Alternatively, the wire is an optical fiber covered with an insulating sheath.
On peut utiliser l’âme d’un câble selon l’invention pour alimenter la charge 11 fixée au câble en énergie électrique (courant monophasé ou triphasé moyenne tension). On peut également alimenter en basse tension la charge 11 fixée au câble. La figure 9F représente une structure de câble permettant d’alimenter la charge 11 fixée au câble en énergie électrique. Le câble comporte trois âmes 15a, 15b, 15c, isolées les unes des autres, permettant de véhiculer respectivement la phase, le neutre et un conducteur de protection. Ces trois âmes 15a, 15b, 15c, de sections transversales en forme de secteurs angulaires, de préférence identiques, sont entourées par un écran 18 mis à la terre, entouré d’un isolant, l’isolant étant lui-même entouré par un écran 19 mis au potentiel du câble, lui-même recouvert par un isolant. Les fils électriques noyés dans l’isolant 12 sont alors protégés des influences électriques dues à l’alimentation de la charge 11 en énergie électrique par les âmes 15a, 15b, et 15c. The core of a cable according to the invention can be used to supply the load 11 fixed to the cable with electrical energy (single-phase or three-phase medium voltage current). It is also possible to supply the load 11 fixed to the cable with low voltage. FIG. 9F shows a cable structure making it possible to supply the load 11 fixed to the cable with electrical energy. The cable comprises three cores 15a, 15b, 15c, isolated from each other, making it possible to transport the phase, the neutral and a protective conductor respectively. These three cores 15a, 15b, 15c, of cross sections in the form of angular sectors, preferably identical, are surrounded by a screen 18 grounded, surrounded by an insulator, the insulator itself being surrounded by a screen. 19 put to the potential of the cable, itself covered by an insulator. The electric wires embedded in the insulator 12 are then protected from the electrical influences due to the supply of the load 11 with electrical energy by the cores 15a, 15b, and 15c.
Un câble selon l’invention peut comporter un ensemble de torons, chaque toron étant composé d’un ensemble de fils, les fils étant par exemple en acier galvanisé, comme représenté sur les exemples des figures 9K à 9N. Le câble comporte par exemple 6 à 7 torons, chaque toron comportant 7 à 19 fils, le câble ayant un diamètre dc compris entre 4 mm et 8 mm. De préférence, le câble est entouré d’un isolant 12, l’épaisseur de l’isolant étant par exemple comprise entre 1 mm et 2 mm. A cable according to the invention may include a set of strands, each strand being composed of a set of wires, the wires being for example made of galvanized steel, as shown in the examples of FIGS. 9K to 9N. The cable comprises for example 6 to 7 strands, each strand comprising 7 to 19 wires, the cable having a diameter d c of between 4 mm and 8 mm. Preferably, the cable is surrounded by an insulator 12, the thickness of the insulator being for example between 1 mm and 2 mm.
Dans les exemples des figures 9K à 9N, le câble comporte 7 torons comportant chacun 7 fils. In the examples of FIGS. 9K to 9N, the cable comprises 7 strands each comprising 7 wires.
Dans l’exemple de la figure 9K, chaque fil de chaque toron est porté à un potentiel variable prédéfini en étant soumis à une tension alternative. Un tel câble permet une grande redondance sécuritaire. In the example of Figure 9K, each wire of each strand is brought to a predefined variable potential by being subjected to an alternating voltage. Such a cable allows great security redundancy.
Dans l’exemple de la figure 9L, un conducteur électrique multibrin 16 est positionné autour des torons, les brins étant de préférence entrelacés autour des torons de manière hélicoïdale, le pas dépendant du pas d’enroulement des torons. Le diamètre d’un brin du conducteur électrique 16 db peut être d’environ 0.3 mm. In the example of FIG. 9L, a multi-strand electrical conductor 16 is positioned around the strands, the strands preferably being interlaced around the strands in a helical manner, the pitch depending on the winding pitch of the strands. The diameter of a strand of the electrical conductor 16 d b can be about 0.3 mm.
Dans l’exemple de la figure 9M, le câble comporte deux conducteurs électriques multibrin 16 positionnés autour des torons permettant une redondance sécuritaire. In the example of Figure 9M, the cable has two multi-strand electrical conductors 16 positioned around the strands allowing safe redundancy.
De préférence, les torons sont entourés d’un isolant. Preferably, the strands are surrounded by an insulation.
Chaque toron peut être porté à un potentiel prédéfini et former ainsi un conducteur électrique de détection. Each strand can be brought to a predefined potential and thus form an electrical detection conductor.
Alternativement, plusieurs torons peuvent être combinés pour former un conducteur électrique. Ainsi, comme représenté sur la figure 9N, le câble comporte deux conducteurs électriques étant chacun formé de trois torons. D’autres combinaisons de torons sont possibles, comme par exemple des groupements de trois torons adjacents. Dans les exemples de câbles des figures 9K à 9N, un des torons peut être constitué d’un fil en cuivre multibrin conducteur d’électricité pour permettre l’alimentation en électricité de la charge 11. Alternatively, several strands can be combined to form an electrical conductor. Thus, as shown in FIG. 9N, the cable comprises two electrical conductors each being formed from three strands. Other strand combinations are possible, such as, for example, groups of three adjacent strands. In the examples of cables of Figures 9K to 9N, one of the strands may be made of an electrically conductive multi-strand copper wire to allow the supply of electricity to the load 11.
Les figures 90 et 9P représentent une telle variante. Figures 90 and 9P show such a variant.
Dans la figure 90, le toron central est un fil en cuivre multibrin entouré d’un premier blindage mis à la terre, lui-même entouré d’un écran porté au potentiel des autres torons. In Figure 90, the central strand is a stranded copper wire surrounded by a first earthed shield, itself surrounded by a shield raised to the potential of the other strands.
En variante, le blindage mis à la terre peut être remplacé par un filtre réjecteur de bande positionné en sortie d’un conditionneur de signal relié à un conducteur électrique, par exemple sur la fréquence 50 Hz pour un courant traversant les conducteurs électriques de 50 Hz. As a variant, the earthed shield can be replaced by a band rejector filter positioned at the output of a signal conditioner connected to an electrical conductor, for example on the frequency 50 Hz for a current passing through the electrical conductors of 50 Hz .
Dans le cas où le câble comporte au moins un conducteur électrique de détection distinct des torons et des fils constituant les torons, comme dans les exemples des figures 9L et 9M, le fil en cuivre multibrin pour l’alimentation électrique peut être entouré d’un seul blindage mis à la terre, et les torons peuvent être portés au potentiel du conducteur électrique. Un tel exemple est représenté dans la figure 9P. In the case where the cable comprises at least one electrical conductor for detecting separate from the strands and the wires constituting the strands, as in the examples of FIGS. 9L and 9M, the multi-stranded copper wire for the power supply can be surrounded by a only shield grounded, and the strands can be brought to the potential of the electrical conductor. Such an example is shown in Figure 9P.
De façon générale, le câble peut comporter au moins une âme de reprise des efforts de traction, un conducteur électrique de détection distinct de l’âme, et un conducteur électrique de transmission de signal, le conducteur électrique de transmission étant entouré d’un blindage mis à la terre, l’âme étant située autour du blindage et portée au potentiel du conducteur électrique de détection, le conducteur électrique de détection étant situé autour de l’âme, et un isolant entourant le conducteur électrique de détection. In general, the cable may include at least one core for taking up tensile forces, an electrical detection conductor separate from the core, and an electrical signal transmission conductor, the electrical transmission conductor being surrounded by a shielding. grounded, the core being located around the shield and brought to the potential of the electrical detection conductor, the electrical detection conductor being located around the core, and an insulator surrounding the electrical detection conductor.
Dans un mode de réalisation préféré, le câble comporte au moins deux conducteurs électriques pour la détection capacitive, au moins un fil électrique pour l’alimentation électrique de la charge 11, le fil électrique étant entouré d’un blindage mis à la terre, le blindage mis à la terre étant lui-même entouré d’un écran porté au potentiel des conducteurs électriques, les conducteurs électriques étant positionnés autour dudit écran. In a preferred embodiment, the cable comprises at least two electrical conductors for capacitive detection, at least one electrical wire for the electrical supply of the load 11, the electrical wire being surrounded by an earthed shield, the earthed shield itself being surrounded by a screen brought to the potential of the electrical conductors, the electrical conductors being positioned around said screen.
Les structures de câbles décrites précédemment permettent de détecter un individu, animal ou objet à proximité du câble. Cependant, elles ne permettent pas de localiser l’individu, animal ou objet le long de la portion de câble conductrice de l’électricité. Afin de permettre la localisation de l’individu, animal ou objet le long du câble, de préférence sur toute la longueur du câble, plusieurs éléments sensibles pour la détection capacitive peuvent être positionnées sur des portions de câble, par exemple successives, de préférence séparées par un isolant. Un exemple d’une telle structure de câble est représenté figure 11. The cable structures described above make it possible to detect an individual, animal or object near the cable. However, they do not make it possible to locate the individual, animal or object along the portion of the electrically conductive cable. In order to allow the location of the individual, animal or object along the cable, preferably over the entire length of the cable, several sensitive elements for capacitive detection can be positioned on portions of the cable, for example successive, preferably separated by an insulator. An example of such a cable structure is shown in figure 11.
Les éléments sensibles 61a, 61b, 61c sont partitionnés le long du câble, isolés les uns des autres par des éléments isolants 62a, 62b. Chaque élément sensible est relié à un module 65 du système de détection pouvant détecter la proximité d’un individu, animal ou objet. Après regroupement des informations de chaque module de détection 65 et traitement des informations par un processeur par exemple, on peut définir une localisation de l’individu, animal, objet le long du câble. Les circuits de conditionnement reliés aux modules de détection 65 peuvent être multiplexés afin de distinguer chaque élément sensible le long du câble. The sensitive elements 61a, 61b, 61c are partitioned along the cable, isolated from each other by insulating elements 62a, 62b. Each sensitive element is connected to a module 65 of the detection system capable of detecting the proximity of an individual, animal or object. After grouping together the information from each detection module 65 and processing the information by a processor, for example, it is possible to define a location of the individual, animal or object along the cable. The conditioning circuits connected to the detection modules 65 can be multiplexed in order to distinguish each sensitive element along the cable.
La figure 12 est un exemple de circuit électronique permettant de suivre les variations de capacitance de deux conducteurs électriques 16a et 16b d’un câble comme celui représenté figure 9E. Le circuit électronique comporte notamment un conditionneur électrique relié aux conducteurs électriques traduisant leur capacitance en tension. La présence d’au moins deux conducteurs électriques 16a et 16b permet une redondance sécuritaire de la détection de l’individu, animal ou objet. Le câble est avantageusement configuré pour faire face aux pannes. Ces deux conducteurs électriques peuvent générer le même champ électrique. Les deux conducteurs électriques 16a et 16b renvoient alors la même information, en l’absence d’individu, animal ou objet. Dans le cas où les informations renvoyées par les deux conducteurs électriques divergent, un signal d’alerte peut être généré et/ou une mesure d’arrêt ou de maintenance peut être mise en place. Des informations divergentes peuvent être dues à la présence d’un individu, animal ou objet, l’endommagement d’un conducteur électrique, une panne ou tout autre incident perturbant la détection d’une modification de l’environnement du câble par au moins un des conducteurs. FIG. 12 is an example of an electronic circuit making it possible to follow the variations in capacitance of two electrical conductors 16a and 16b of a cable like that shown in FIG. 9E. The electronic circuit comprises in particular an electrical conditioner connected to the electrical conductors translating their capacitance into voltage. The presence of at least two electrical conductors 16a and 16b allows safe redundancy in the detection of the individual, animal or object. The cable is advantageously configured to cope with failures. These two electrical conductors can generate the same electric field. The two electrical conductors 16a and 16b then return the same information, in the absence of an individual, animal or object. In the event that the information returned by the two electrical conductors diverges, an alert signal can be generated and / or a shutdown or maintenance measure can be implemented. Diverging information may be due to the presence of an individual, animal or object, damage to an electrical conductor, a breakdown or any other incident disrupting the detection of a modification of the environment of the cable by at least one drivers.
En fonctionnement normal et en l’absence d’individu, animal ou objet, les conducteurs électriques renvoient de préférence toujours la même information. In normal operation and in the absence of an individual, animal or object, electrical conductors preferably always return the same information.
L’endommagement d’un conducteur électrique, une panne ou tout autre incident perturbant la détection d’une modification de l’environnement du câble par au moins un des conducteurs peuvent être déterminés par comparaison des informations renvoyées par les conducteurs électriques et des informations renvoyées par au moins un conducteur électrique de référence, et/ou de données de référence prédéterminées. The damage to an electrical conductor, a failure or any other incident disturbing the detection of a modification of the environment of the cable by at least one of the conductors can be determined by comparison of the information returned by the electrical conductors and information returned by at least one electrical reference conductor, and / or predetermined reference data.
On définit par exemple, sur le circuit électronique de la figure 12, Ri = 1 kQ et R2 = 10 kQ. On a alors I < 1mA pour une fréquence égale à 100 kHz et une tension crête à crête égale à 100 V. Ce courant n’est pas dangereux en cas de contact avec un humain. For example, on the electronic circuit of FIG. 12, Ri = 1 kQ and R2 = 10 kQ are defined. We then have I <1mA for a frequency equal to 100 kHz and a peak-to-peak voltage equal to 100 V. This current is not dangerous in the event of contact with a human.
Le circuit électronique peut comporter un filtre passe-haut, filtrant notamment le réseau 50 Hz. Les conducteurs électriques 16a et 16b peuvent être protégés des influences électriques dues par exemple à G alimentation de la charge 11 en électricité par l’âme du câble. The electronic circuit may include a high-pass filter, in particular filtering the 50 Hz network. The electrical conductors 16a and 16b can be protected from electrical influences due, for example, to the supply of electricity to the load 11 via the core of the cable.
De préférence, chaque câble est relié à un conditionneur de signal. Chaque câble peut être relié à un conditionneur de signal au moyen d’une fiche B NC (connecteur Bayonet Neill-Concelman). Ainsi, une installation selon l’invention comporte de préférence au moins autant de conditionneurs de signaux que de câbles. Un isolant peut recouvrir tout système de guidage, d’entraînement et/ou d’enroulement du câble, comme sur les figures 19 et 20. Preferably, each cable is connected to a signal conditioner. Each cable can be connected to a signal conditioner by means of a B NC plug (Bayonet Neill-Concelman connector). Thus, an installation according to the invention preferably comprises at least as many signal conditioners as there are cables. An insulation can cover any system for guiding, driving and / or winding the cable, as in Figures 19 and 20.
Sur la figure 19, un tambour d’enroulement 72 est représenté recouvert d’un isolant 82. In Figure 19, a winding drum 72 is shown covered with an insulation 82.
Sur la figure 20, une poulie 71 est représentée recouverte d’un isolant 82. La poulie 71 peut être entièrement constituée de matière isolante. Alternativement, la poulie 71 peut être en métal recouvert d’une matière isolante 82 ; le métal peut être porté au potentiel V du câble ou caréné par un écran 41 porté au potentiel V du câble, le câble étant de préférence recouvert d’un isolant. In Figure 20, a pulley 71 is shown covered with an insulator 82. The pulley 71 may be entirely made of insulating material. Alternatively, the pulley 71 can be made of metal covered with an insulating material 82; the metal can be brought to the potential V of the cable or ducted by a screen 41 brought to the potential V of the cable, the cable preferably being covered with an insulator.
Comme représenté sur la figure 23, le câble 10 peut également comporter au moins un élément 91 permettant de surveiller le fonctionnement du câble, par exemple lorsque ce dernier est utilisé dans un dispositif de levage ou de traction ou un dispositif de délimitation. Cet élément peut notamment être une bague, de préférence métallique, enserrant le câble. Cet élément peut notamment être détectée par un capteur électromécanique ou inductif situé en entrée d’un système de guidage, d’entraînement et/ou d’enroulement du câble ou à proximité du câble. Cet élément 91 peut également être une étiquette RFID fixée sur le câble, le capteur situé en entrée du système de guidage, d’entraînement et/ou d’enroulement du câble ou à proximité du câble étant alors un lecteur RFID. La figure 21 représente un exemple d’installation de barrière de sécurité selon l’invention, comportant un câble 10 s’étendant entre deux structures de support 32. Une telle structure est configurée pour détecter une modification de l’environnement, notamment lorsqu’un individu 20 s’approche de la barrière formée par le câble 10, comme représenté sur la figure 22b ou franchit la barrière formée par le câble 10, l’individu passant par exemple sous le câble, comme représenté sur la figure 22a, ou au-dessus du câble. As shown in FIG. 23, the cable 10 may also include at least one element 91 making it possible to monitor the operation of the cable, for example when the latter is used in a lifting or traction device or a delimiting device. This element can in particular be a ring, preferably metallic, enclosing the cable. This element can in particular be detected by an electromechanical or inductive sensor located at the input of a system for guiding, driving and / or winding the cable or near the cable. This element 91 can also be an RFID tag attached to the cable, the sensor located at the input of the system for guiding, driving and / or winding the cable or near the cable then being an RFID reader. FIG. 21 represents an example of a safety barrier installation according to the invention, comprising a cable 10 extending between two support structures 32. Such a structure is configured to detect a modification of the environment, in particular when a individual 20 approaches the barrier formed by cable 10, as shown in Figure 22b or crosses the barrier formed by cable 10, the individual passing for example under the cable, as shown in Figure 22a, or beyond. above the cable.
L’influence capacitive des structures de support 32 est avantageusement prise en compte dans l’environnement statique du câble. The capacitive influence of the support structures 32 is advantageously taken into account in the static environment of the cable.
Un système d’enroulement 31 du câble 10 peut être située dans au moins une structure de support 32, ce système étant de préférence entouré d’un système de protection 40. A winding system 31 of the cable 10 can be located in at least one support structure 32, this system preferably being surrounded by a protection system 40.
La figure 13 est un schéma en blocs représentant un exemple de mise en œuvre du procédé selon l’invention. Un générateur alimente le ou les capteurs capacitifs positionnés sur le ou les câbles d’un robot, d’un engin de levage et/ou traction ou d’une barrière de sécurité. FIG. 13 is a block diagram showing an example of the implementation of the method according to the invention. A generator supplies the capacitive sensor (s) positioned on the cable (s) of a robot, a lifting and / or traction device or a safety barrier.
Le système de traitement peut comporter un processeur, notamment un microcontrôleur, et analyser les données, notamment les variations de courant traversant les câbles, permettant ainsi de définir la présence ou non d’un individu, animal ou objet, mieux de localiser l’individu, animal ou objet le long d’au moins un câble, encore mieux d’estimer sa distance au câble, notamment en comparant les tensions, courants ou capacités relevés avec des données de référence. Additionnellement, un système d’alarme est relié au système de traitement. Le système d’alarme peut être sonore et/ou visuel. Le système de traitement peut également être relié à une interface de pilotage d’un robot, des mesures d’urgence pouvant être programmées sur ledit système de traitement, notamment un arrêt d’urgence ou une modification de trajectoire. The processing system can include a processor, in particular a microcontroller, and analyze the data, in particular the variations of current passing through the cables, thus making it possible to define the presence or not of an individual, animal or object, better to locate the individual. , animal or object along at least one cable, even better to estimate its distance from the cable, in particular by comparing the voltages, currents or capacities recorded with reference data. Additionally, an alarm system is connected to the treatment system. The alarm system can be audible and / or visual. The processing system can also be connected to a robot control interface, emergency measures can be programmed on said processing system, in particular an emergency stop or a change of trajectory.
La figure 25 représente un schéma en blocs d’un exemple d’installation selon l’invention comportant deux câbles comportant chacun deux conducteurs électriques 16i et I62 configurés pour la détection capacitive autour des câbles 101 et 102 de capacitances respectives Ci et C2, et un câble de référence comportant également deux conducteurs électriques I61 réf et 162 réi. le câble de référence étant positionné à un endroit non perturbé par un éventuel obstacle. De préférence, le câble de référence est à tout instant dans les mêmes conditions environnementales que les câbles 101 et 102 telle que par exemple l’humidité ambiante. Chaque câble peut être relié à un conditionneur de signal, de préférence, comme illustré à la figure 29, chaque câble 101, 102, est relié à au moins deux conditionneurs de signal, permettant d’assurer une redondance sécuritaire. FIG. 25 represents a block diagram of an example of an installation according to the invention comprising two cables each comprising two electrical conductors 16i and I6 2 configured for capacitive detection around the cables 101 and 102 of respective capacitances Ci and C 2 , and a reference cable also comprising two electrical conductors I6 1 ref and 16 2 rei. the reference cable being positioned in a place undisturbed by any obstacle. Preferably, the reference cable is at all times under the same environmental conditions as the cables 101 and 102 such as for example ambient humidity. Each cable can be connected to a signal conditioner, preferably, as illustrated in FIG. 29, each cable 101, 102, is connected to at least two signal conditioners, making it possible to ensure safe redundancy.
Les conditionneurs de signaux dans l’exemple de la figure 25 sont par exemple similaires à celui de la figure 26, ou de la figure 28. The signal conditioners in the example of Figure 25 are for example similar to that of Figure 26, or Figure 28.
L’exemple de conditionneur de signal représenté à la figure 26, est relié à un câble comportant deux conducteurs électriques 16i et I62. La même tension VGBF est appliquée aux deux entrées du conditionneur de signal (amplificateur opérationnel). La tension de sortie Vs est alors proportionnelle à la différence des capacitances des conducteurs électriques Ci6i( ,t) et Ci62(/,t). Si les capacitances Ci6i(/,t) et Ci62(/,t) des conducteurs électriques sont égales, alors Vs est égale à 0 lorsqu’aucun obstacle n’est pas situé à proximité du câble. Le conditionneur de signal peut additionnellement comporter au moins un condensateur Cond permettant de fixer un point de fonctionnement du conditionneur de signal et de régler la tension de sortie Vs. The example of a signal conditioner shown in FIG. 26 is connected to a cable comprising two electrical conductors 16i and I6 2 . The same voltage V GBF is applied to the two inputs of the signal conditioner (operational amplifier). The output voltage V s is then proportional to the difference in the capacitances of the electrical conductors Ci 6i (, t) and Ci62 (/, t). If the capacitances Ci 6i (/, t) and Ci62 (/, t) of the electrical conductors are equal, then V s is equal to 0 when no obstacle is located near the cable. The signal conditioner may additionally include at least one capacitor Cond making it possible to set an operating point of the signal conditioner and to adjust the output voltage V s .
De préférence, le conditionneur de signal comporte un circuit imprimé ayant une capacitance inférieure à 4 pF, mieux inférieur à 3 pF. Preferably, the signal conditioner comprises a printed circuit having a capacitance less than 4 pF, better still less than 3 pF.
La capacitance du conditionneur de signal dépend de la capacitance des conducteurs électriques du câble et de la capacitance du circuit imprimé du conditionneur de signal. De préférence, on utilise un capteur d’humidité relative, qui acquiert de préférence la valeur de l’humidité relative de façon périodique, par exemple toutes les minutes. On peut alors estimer le coefficient de la capacité linéique d’un conducteur électrique : The capacitance of the signal conditioner depends on the capacitance of the electrical conductors of the cable and the capacitance of the signal conditioner circuit board. Preferably, a relative humidity sensor is used, which preferably acquires the value of relative humidity periodically, for example every minute. We can then estimate the coefficient of the linear capacity of an electrical conductor:
[Math 15] où eair-HR% est la permittivité de l’air en fonction de l’humidité relative, eo est la permittivité du vide, d¥ est la distance pour laquelle C(d¥) ~ 0, et n est le rayon du conducteur électrique, i G [1,2], le câble comportant dans cet exemple particulier deux conducteurs électriques. [Math 15] where e air-HR% is the permittivity of air as a function of relative humidity, eo is the permittivity of vacuum, d ¥ is the distance for which C (d ¥ ) ~ 0, and n is the radius of the conductor electrical, i G [1,2], the cable comprising in this particular example two electrical conductors.
De plus, les conducteurs électriques peuvent avoir une influence l’un sur l’autre. Lorsque les conducteurs électriques sont portés au même potentiel variable, les conducteurs électriques exercent l’un sur l’autre des forces répulsives. Ainsi le coefficient de capacité linéique d’un conducteur électrique peut être défini par: [Math 16] In addition, electrical conductors can influence each other. When the electrical conductors are brought to the same variable potential, the electrical conductors exert repulsive forces on each other. Thus the linear capacitance coefficient of an electrical conductor can be defined by: [Math 16]
^ = kt * — g où g est un coefficient positif traduisant la force de répulsion entre les conducteurs électriques. La diminution de la capacité linéique permet d’améliorer la sensibilité capacitive du câble. ^ = k t * - g where g is a positive coefficient reflecting the force of repulsion between the electrical conductors. The decrease in the linear capacitance makes it possible to improve the capacitive sensitivity of the cable.
Enfin, l’environnement extérieur peut également influencer la capacitance des conducteurs électriques, comme par exemple les murs, le sol, des éléments statiques autour du câble. L’ensemble de ces interactions peut être traduit de la façon suivante : Finally, the external environment can also influence the capacitance of electrical conductors, such as walls, floors, static elements around the cable. All of these interactions can be translated as follows:
[Math 17] où M fait référence à la position spatiale du câble, ki env ext x di correspond à l’influence d’un élément appartenant à l’environnement extérieur sur le câble, l’élément étant séparé du câble d’une distance di. [Math 17] where M refers to the spatial position of the cable, ki e nv ext x di corresponds to the influence of an element belonging to the external environment on the cable, the element being separated from the cable by a distance di.
On peut alors en déduire la capacitance du conditionneur de signal : We can then deduce the capacitance of the signal conditioner:
[Math 18] où C circuit imp est la capacitance du circuit imprimé du conditionneur et Cond est la capacité du condensateur permettant de fixer un point de fonctionnement du conditionneur de signal. [Math 18] where C imp circuit is the capacitance of the printed circuit of the conditioner and Cond is the capacitance of the capacitor allowing to fix an operating point of the signal conditioner.
De préférence, les conditionneurs dans l’exemple de la figure 25 comportent chacun un condensateur Cacti, Cai cti, Ca2 cit permettant de fixer un point de fonctionnement et de régler la tension de sortie desdits conditionneurs. Preferably, the conditioners in the example of FIG. 25 each comprise a capacitor Ca cti , Cai c ti, Ca2 cit making it possible to set an operating point and to adjust the output voltage of said conditioners.
De façon générale, le conditionneur de signal est de préférence configuré de telle sorte qu’il présente une stabilité de réponse en tension élevée, par exemple présentant une dérive dans le temps inférieure à 3% de la tension délivrée pour la détection d’un obstacle situé à 30 cm et/ou de telle sorte qu’il permet la détection d’un humain située à 30 cm ou moins, la capacitance des conducteurs électriques variant de moins de 1% pour une distance de 30 cm ou moins, et/ou de telle sorte que le temps de réponse du conditionneur de signal est de l’ordre de quelques microsecondes, de préférence inférieur à 50 microsecondes. In general, the signal conditioner is preferably configured such that it exhibits a high voltage response stability, for example exhibiting a time drift of less than 3% of the voltage delivered for the detection of an obstacle. located at 30 cm and / or such that it allows the detection of a human located at 30 cm or less, the capacitance of the electrical conductors varying by less than 1% for a distance of 30 cm or less, and / or such that the response time of the signal conditioner is of the order of a few microseconds, preferably less than 50 microseconds.
Une installation selon l’invention peut comporter au moins un codeur C mesurant la longueur de la portion du câble conductrice de l’électricité l et/ou un capteur d’humidité relative H et/ou au moins un câble de référence relié à un conditionneur de référence, le câble de référence étant positionné à un endroit non perturbé par un éventuel obstacle et étant, de préférence, à tout instant dans les mêmes conditions environnementales que les câbles 101 et 102 telle que par exemple l’humidité ambiante. De préférence, l’installation comporte un codeur par câble 101, 102, chaque codeur mesurant la longueur de portion de câble conductrice de l’électricité lm, lm du câble auquel il est relié. An installation according to the invention may include at least one encoder C measuring the length of the portion of the electrically conductive cable l and / or a sensor relative humidity H and / or at least one reference cable connected to a reference conditioner, the reference cable being positioned in a place not disturbed by any obstacle and being, preferably, at all times in the same environmental conditions as cables 101 and 102 such as for example ambient humidity. Preferably, the installation comprises a cable encoder 101, 102, each encoder measuring the length of the portion of electrically conductive cable lm, lm of the cable to which it is connected.
Le codeur peut être de type absolu ou de type incrémental. The encoder can be of the absolute type or of the incremental type.
De préférence, le codeur est un codeur absolu. Dans le cas d’un codeur incrémental, celui-ci est mis en œuvre dans les variantes de l’invention incluant un élément 91 tel que présenté à la figure 23 permettant de surveiller le fonctionnement du câble, par exemple une bague ou une étiquette RFID. Preferably, the encoder is an absolute encoder. In the case of an incremental encoder, the latter is implemented in the variants of the invention including an element 91 as shown in FIG. 23 making it possible to monitor the operation of the cable, for example a ring or an RFID tag. .
Le capteur d’humidité H et/ou le câble de référence permet de mesurer le taux d’hygrométrie, de vérifier et/ou corriger une dérive dans la détection capacitive, d’avoir des valeurs de référence permettant par exemple d’effectuer des comparaisons de tensions et/ou de corriger le fonctionnement de l’installation. The humidity sensor H and / or the reference cable makes it possible to measure the humidity level, to check and / or correct a drift in the capacitive detection, to have reference values allowing for example to carry out comparisons voltage and / or correct the operation of the installation.
L’installation décrite dans l’exemple de la figure 25 comporte notamment deux codeurs C mesurant les longueurs des portions des câbles conductrices de l’électricité lm, li02 , un capteur d’humidité relative H et un câble de référence relié à un conditionneur de référence. The installation described in the example of FIG. 25 comprises in particular two encoders C measuring the lengths of the portions of the electrically conductive cables lm, li02, a relative humidity sensor H and a reference cable connected to a conditioner of reference.
De manière générale, l’installation comporte au moins un câble de référence relié à au moins un conditionneur de référence. In general, the installation includes at least one reference cable connected to at least one reference conditioner.
De préférence, chaque codeur C est configuré pour respecter une norme de sécurité, telle que NF EN ISO 13849-1 et/ou IEC 61508, de préférence en couvrant au moins un niveau de performance faible PLa et/ou un niveau d’intégrité de sécurité faible SIL1 respectivement, mieux en couvrant un niveau de performance élevé PLd ou PLe et/ou un niveau d’intégrité de sécurité élevé SIL2 ou SIL3 respectivement. Preferably, each encoder C is configured to comply with a safety standard, such as NF EN ISO 13849-1 and / or IEC 61508, preferably by covering at least a low performance level PLa and / or an integrity level of low safety SIL1 respectively, better by covering a high performance level PLd or PLe and / or a high safety integrity level SIL2 or SIL3 respectively.
De préférence, le capteur d’humidité est configuré pour respecter une norme de sécurité, telle que NF EN ISO 13849-1 et/ou IEC 61508, de préférence en couvrant au moins un niveau de performance faible PLa et/ou un niveau d’intégrité de sécurité faible SIL1 respectivement, mieux en couvrant un niveau de performance élevé PLd ou PLe et/ou un niveau d’intégrité de sécurité élevé SIL2 ou SIL3 respectivement. De préférence, une installation selon l’invention comporte une unité de commande sécurisée, pouvant être reliée à un ou plusieurs relais de sortie et/ou bus, comme illustré sur la figure 25. Le relais de sortie ou le bus peut être déclenché lorsqu’un obstacle a été détecté à proximité d’au moins un câble de l’installation. Preferably, the humidity sensor is configured to comply with a safety standard, such as NF EN ISO 13849-1 and / or IEC 61508, preferably by covering at least a low performance level PLa and / or a level of low safety integrity SIL1 respectively, better by covering a high performance level PLd or PLe and / or a high safety integrity level SIL2 or SIL3 respectively. Preferably, an installation according to the invention comprises a secure control unit, which can be connected to one or more output relays and / or buses, as illustrated in FIG. 25. The output relay or the bus can be triggered when ' an obstacle has been detected near at least one cable of the installation.
L’installation de la figure 25 comporte deux relais de sortie Ri et R2. Les relais de sortie peuvent être reliés à une commande d’un actionneur configuré pour effectuer au moins une action prédéfinie en cas de détection de la proximité d’un obstacle. Les relais de sortie peuvent être configurés pour agir sur le mouvement du câble et notamment permettre l’arrêt du mouvement en cas de détection d’un obstacle. De préférence, ces relais de sorties respectent une norme de sécurité telle que la norme EN ISO 13849-2. The installation in Figure 25 has two output relays Ri and R2. The output relays can be connected to a control of an actuator configured to perform at least one predefined action upon detection of the proximity of an obstacle. The output relays can be configured to act on the movement of the cable and in particular allow movement to be stopped if an obstacle is detected. Preferably, these output relays comply with a safety standard such as standard EN ISO 13849-2.
Alternativement ou additionnellement aux relais de sortie, G unité de contrôle sécurisée est reliée à un bus de sécurité, de préférence configuré pour respecter une norme de sécurité, telle que la norme ISO 13849-1 et/ou IEC 61508, de préférence en couvrant au moins un niveau de performance élevé PLe et/ou un niveau d’intégrité de sécurité élevé SIL3 respectivement. Alternatively or in addition to the output relays, G secure control unit is connected to a safety bus, preferably configured to comply with a safety standard, such as ISO 13849-1 and / or IEC 61508, preferably by covering at minus a high performance level PLe and / or a high safety integrity level SIL3 respectively.
L’unité de commande sécurisée mesure la tension Vréf en sortie du conditionneur de référence, la tension Vi en sortie du conditionneur 1, et la tension V2 en sortie du conditionneur 2, la tension Vréf dépendant d’un câble de référence, la tension Vi dépendant d’un câble 101 et la tension V2 dépendant d’un câble 102. The secure control unit measures the voltage V ref at the output of the reference conditioner, the voltage Vi at the output of the conditioner 1, and the voltage V2 at the output of the conditioner 2, the voltage V ref depending on a reference cable, the voltage Vi depending on a cable 101 and voltage V2 depending on a cable 102.
Le câble de référence peut présenter les mêmes caractéristiques qu’au moins un des câbles 101 et 102. Le câble de référence a une longueur Lréf fixe, de préférence de 1 m, de 2 m, ou plus de 2 m. De préférence la longueur Lréf du câble de référence est sensiblement la même que la longueur moyenne de la portion d’au moins un des câbles 101 et 102 conductrice de l’électricité lioi, I102, lorsque ledit câble effectue un mouvement particulier. The reference cable can have the same characteristics as at least one of the cables 101 and 102. The reference cable has a fixed length L ref , preferably 1 m, 2 m, or more than 2 m. Preferably, the length L ref of the reference cable is substantially the same as the average length of the portion of at least one of the cables 101 and 102 electrically conductive lioi, I102, when said cable performs a particular movement.
Avantageusement, la longueur Lref fixe du câble de référence est comprise entre d’une part une valeur minimale de longueur parmi des valeurs minimales des portions conductrices de l’électricité des câbles 101, 102 et d’autre part une valeur maximale de longueur parmi des valeurs maximales des portions conductrices de l’électricité des câbles 101, 102. Advantageously, the fixed length L ref of the reference cable is between, on the one hand, a minimum value of length among the minimum values of the electrically conductive portions of the cables 101, 102 and, on the other hand, a maximum value of length among maximum values of the electrically conductive portions of cables 101, 102.
L’unité de commande sécurisée peut comparer les tensions mesurées avec un seuil de détection, de préférence le seuil de détection dépend de la longueur L des câbles 101 et/ou 102, de préférence encore, il dépend de la longueur de la portion du câble conductrice de l’électricité l. Si au moins une des tensions Vi ou V2 est supérieure ou égale au seuil de détection, au moins un des relais de sortie Ri et R2 peut être déclenché, mieux les deux relais peuvent être déclenchés. Le déclenchement des relais de sortie peut être effectué par contact mécaniquement guidé par une unité de logique de l’unité de contrôle sécurisée, les relais étant de préférence à logique positive. The secure control unit can compare the measured voltages with a detection threshold, preferably the detection threshold depends on the length L of the cables 101 and / or 102, more preferably it depends on the length of the portion of the cable conductor electricity l. If at least one of the voltages Vi or V2 is greater than or equal to the detection threshold, at least one of the output relays Ri and R2 can be triggered, the better the two relays can be triggered. The output relays can be triggered by a contact mechanically guided by a logic unit of the secure control unit, the relays preferably being positive logic.
L’unité de commande peut détecter au moins une, de préférence toutes les variations de tensions des câbles comportant au moins une portion de câble conductrice de l’électricité. Une variation peut être comparée avec une empreinte d’un humain, l’empreinte étant préalablement déterminée. A titre d’exemple, pour un câble d’une longueur déroulée L d’environ 10 m, comportant deux conducteurs électriques, l’empreinte d’un humain peut être déterminée par : AV est de l’ordre de 24 mV lorsqu’un humain est situé à 50 cm du câble, AV est de l’ordre de 30 mV lorsqu’un humain est situé à 40 cm du câble, AV est de l’ordre de 42 mV lorsqu’un humain est situé à 30 cm du câble, AV est de l’ordre de 60 mV lorsqu’un humain est situé à 20 cm du câble, et AV est de l’ordre de 93 mV lorsqu’un humain est situé à 10 cm du câble. The control unit can detect at least one, preferably all, voltage variations of cables comprising at least a portion of electrically conductive cable. A variation can be compared with a fingerprint of a human, the fingerprint being determined beforehand. By way of example, for a cable with an unwound length L of about 10 m, comprising two electrical conductors, the footprint of a human can be determined by: AV is of the order of 24 mV when human is 50 cm from the cable, AV is around 30 mV when a human is 40 cm from the cable, AV is around 42 mV when a human is 30 cm from the cable , AV is of the order of 60 mV when a human is located 20 cm from the cable, and AV is of the order of 93 mV when a human is located 10 cm from the cable.
De préférence l’unité de commande sécurisée calcule des tensions ajustées Vi ajustée et V2 ajustée- L’ajustement de ces tensions Vi et V2 dépend de préférence de l’hygrométrie du milieu. Les valeurs des tensions V 1 ajustée et V2ajustée dépendent alors des mesures effectuées par le capteur d’humidité relative H. Alternativement et/ou additionnellement, les valeurs des tensions Vi ajustée et V2 ajustée sont calculées par rapport au conducteur électrique de référence, par exemple V 1 ajustée = V i±Vréf et V2 ajustée = V2±Vréf. Preferably, the secure control unit calculates adjusted voltages Vi adjusted and V2 adjusted. The adjustment of these voltages Vi and V2 preferably depends on the humidity of the medium. The values of the adjusted voltages V 1 and adjusted V2 then depend on the measurements carried out by the relative humidity sensor H. Alternatively and / or additionally, the values of the adjusted voltages Vi and adjusted V2 are calculated with respect to the reference electrical conductor, for example V 1 adjusted = V i ± V r ef and V2 adjusted = V2 ± V r ef.
Les tensions ajustées peuvent dépendre de l’hygrométrie ambiante, et/ou des d’une variation de tension prédéterminée, par exemple à via la détermination d’une empreinte et/ou d’une longueur de câble conductrice d’électricité et/ou d’un câble de référence. The adjusted voltages may depend on the ambient humidity, and / or on a predetermined voltage variation, for example via the determination of a footprint and / or a length of electrically conductive cable and / or d 'a reference cable.
Les tensions ajustées peuvent être comparées au seuil de détection. Si au moins une des tensions ajustées est supérieure ou égale au seuil de détection, au moins un, mieux les deux relais de sortie Ri et R2 sont déclenchés. The adjusted voltages can be compared to the detection threshold. If at least one of the adjusted voltages is greater than or equal to the detection threshold, at least one, the better the two output relays Ri and R2 are triggered.
Alternativement et/ou additionnellement, les relais de sortie Ri et R2 peuvent être déclenchés si la tension Vi, Y 2, Vi ajustée et/ou V2 ajustée est inférieure ou égale à une valeur prédéfinie et/ou supérieure ou égale à une valeur prédéfinie. Au moins un des relais de sortie Ri et Ri peut être déclenché si la différence entre la tension Vi et la tension Y 2 dépasse une valeur prédéfinie et/ou si la différence entre la tension Vi ajustée et la tension V2 ajustée dépasse une valeur prédéfinie. En effet, en l’absence d’obstacle à proximité des câbles 101 et 102, les tensions Vi et V2 sont de préférence sensiblement égales. La valeur prédéfinie peut dépendre d’une distance prédéfinie séparant un obstacle et le câble. Alternatively and / or additionally, the output relays Ri and R2 can be triggered if the voltage Vi, Y 2, Vi adjusted and / or V2 adjusted is less than or equal to a predefined value and / or greater than or equal to a predefined value. At least one of the output relays Ri and Ri can be triggered if the difference between the voltage Vi and the voltage Y 2 exceeds a predefined value and / or if the difference between the adjusted voltage Vi and the adjusted voltage V 2 exceeds a predefined value . Indeed, in the absence of any obstacle near the cables 101 and 102, the voltages Vi and V 2 are preferably substantially equal. The preset value can depend on a preset distance between an obstacle and the cable.
L’unité de contrôle sécurisée présente avantageusement une architecture redondante. De préférence l’unité de contrôle sécurisée est configurée pour avoir un niveau de tolérance aux fautes (HLT) de 1. L’unité de contrôle sécurisée est avantageusement configurée pour respecter une norme de sécurité, telle que NL EN ISO 13849-1 et/ou IEC 61508, de préférence en couvrant au moins un niveau de performance faible PLa et/ou un niveau d’intégrité de sécurité faible SIL1 respectivement, mieux en couvrant un niveau de performance élevé PLd ou PLe et/ou un niveau d’intégrité de sécurité élevé SIL2 ou SIL3 respectivement. The secure control unit advantageously has a redundant architecture. Preferably the secure control unit is configured to have a fault tolerance level (HLT) of 1. The secure control unit is advantageously configured to comply with a safety standard, such as NL EN ISO 13849-1 and / or IEC 61508, preferably covering at least a low performance level PLa and / or a low safety integrity level SIL1 respectively, better by covering a high performance level PLd or PLe and / or an integrity level of high safety SIL2 or SIL3 respectively.
La figure 29 représente un schéma en blocs d’un autre exemple d’installation selon l’invention dans lequel les deux câbles sont chacun reliés respectivement à deux conditionneurs de signal, les conducteurs électriques I61 et I62 d’un câble 101 et 102 étant reliés à chacun des deux conditionneurs reliés audit câble. FIG. 29 represents a block diagram of another example of an installation according to the invention in which the two cables are each connected respectively to two signal conditioners, the electrical conductors I6 1 and I6 2 of a cable 101 and 102 being connected to each of the two conditioners connected to said cable.
La figure 27 représente un exemple de réalisation comportant deux voies indépendantes et identiques 35a et 35b comportant chacune un conditionneur relié à un câble 101, 102. FIG. 27 represents an exemplary embodiment comprising two independent and identical channels 35a and 35b each comprising a conditioner connected to a cable 101, 102.
Les deux voies 35a et 35b peuvent fonctionner séquentiellement. The two channels 35a and 35b can operate sequentially.
Chaque conditionneur comporte un connecteur 354 permettant l’alimentation des amplificateurs opérationnels 356 et 357, le connecteur délivrant par exemple une tension d’alimentation de +/- 45 V. Le connecteur 354 peut également contrôler des interrupteurs 351, 352, 353. L’interrupteur 353 permet avantageusement de porter une partie du câble, par exemple le blindage du câble, au potentiel des conducteurs électriques. Cela permet notamment d’éviter les perturbations lorsque le câble sert à l’alimentation électrique de la charge et/ou à la transmission de signal. Each conditioner comprises a connector 354 allowing the supply of operational amplifiers 356 and 357, the connector delivering for example a supply voltage of +/- 45 V. The connector 354 can also control switches 351, 352, 353. The switch 353 advantageously makes it possible to bring a part of the cable, for example the shielding of the cable, to the potential of the electrical conductors. This makes it possible in particular to avoid disturbances when the cable is used for supplying power to the load and / or for signal transmission.
De préférence, un générateur à deux voies de sortie synchronisées délivre les signaux d’entrées des deux voies VGBFI et VGBF2. De préférence, un écran de Faraday entoure chacun des deux conditionneurs, afin d’éviter tout couplage capacitif. Les générateurs GBF1 et GBF2 peuvent ne pas être entourés par l’écran. De préférence, au moins un oscillateur délivre les signaux d’entrée. L’oscillateur peut être entouré par l’écran de Faraday. L’oscillateur peut avoir une fréquence d’environ 10 kHz. L’écran de Faraday peut être un boîtier comportant une paroi intérieure conductrice portée au potentiel variable prédéfini des conducteurs électriques, au moyen de l’amplificateur suiveur de tension 357 et une paroi extérieure isolée électriquement de la paroi intérieure. Les générateurs peuvent être reliés à l’écran au moyen de fiches BNC. Preferably, a generator with two synchronized output channels delivers the input signals of the two channels VGBFI and VGBF2. Preferably, a Faraday screen surrounds each of the two conditioners, in order to avoid any capacitive coupling. The GBF1 and GBF2 generators may not be surrounded by the screen. Preferably, at least one oscillator delivers the input signals. The oscillator can be surrounded by the Faraday screen. The oscillator can have a frequency of around 10 kHz. The Faraday screen can be a housing comprising a conductive inner wall brought to the predefined variable potential of the electrical conductors, by means of the voltage follower amplifier 357 and an outer wall electrically insulated from the inner wall. The generators can be connected to the screen by means of BNC plugs.
Une fiche BNC et un câble blindé peuvent être utilisés pour relier chacun des câbles 101, 102 à son conditionneur de signal, l’âme du câble blindé reliant le conditionneur de signal au câble et le blindage étant porté au potentiel variable prédéfini des conducteurs électriques des câbles 101, 102, par exemple en étant relié à l’amplificateur suiveur de tension 357. A BNC plug and a shielded cable can be used to connect each of the cables 101, 102 to its signal conditioner, the core of the shielded cable connecting the signal conditioner to the cable and the shield being brought to the preset variable potential of the electrical conductors of the cables. cables 101, 102, for example by being connected to the voltage follower amplifier 357.
Le circuit imprimé du conditionneur de signal qui supporte les composants peut être solidaire de l’écran de Faraday. De préférence, le circuit imprimé peut être désolidarisé de l’écran, permettant de changer facilement les composants lorsque cela est nécessaire, par exemple lorsqu’un des composants est défectueux. The signal conditioner circuit board that supports the components may be integral with the Faraday screen. Preferably, the printed circuit can be detached from the screen, allowing the components to be easily changed when necessary, for example when one of the components is defective.
Les amplificateurs opérationnels sont par exemple des AOP 445. Ils peuvent être positionnés sur des supports tulipes DIP 14 broches. Ils peuvent être munis d’un trimmer, par exemple de 100 kQ, afin de régler les tensions d’offset. Les broches d’alimentation positive et d’alimentation négative peuvent chacun comporter un condensateur permettant de stabiliser les tensions d’alimentation, par exemple chacune des broches d’alimentation positive et d’alimentation négative comporte un condensateur de 10 nF. The operational amplifiers are for example AOP 445. They can be positioned on 14-pin DIP tulip supports. They can be fitted with a trimmer, for example 100 kΩ, in order to adjust the offset voltages. The positive power and negative power pins may each have a capacitor to stabilize the supply voltages, for example each of the positive power and negative power pins has a 10 nF capacitor.
Les interrupteurs peuvent être des interrupteurs analogiques, par exemple des interrupteurs MAX14756 ou DG411. Ils peuvent être montés sur des supports tulipes DIP 16 broches. The switches can be analog switches, for example MAX14756 or DG411 switches. They can be mounted on 16 pin DIP tulip holders.
Un conditionneur de signal tel que décrit dans la figure 27 est particulièrement adapté pour des câbles selon l’invention et en particulier un câble tel que décrit dans la figure 9N ou un câble tel que décrit dans la figure 9P. De préférence, un contrôle permettant de vérifier le bon fonctionnement de l’installation est réalisé régulièrement par l’unité de contrôle sécurisée, par exemple de façon périodique et/ou à chaque redémarrage de l’installation. De préférence, le contrôle comprend la comparaison d’au moins une des tensions Vi et V2 avec une valeur prédéfinie. La valeur prédéfinie dépend par exemple de Ca cti- De préférence au moins un contrôle du fonctionnement du conditionneur de signal est effectué périodiquement et/ou à chaque redémarrage de l’installation. A signal conditioner as described in figure 27 is particularly suitable for cables according to the invention and in particular a cable as described in figure 9N or a cable as described in figure 9P. Preferably, a check making it possible to verify the correct operation of the installation is carried out regularly by the secure control unit, for example periodically and / or on each restart of the installation. Preferably, the control comprises the comparison of at least one of the voltages Vi and V2 with a predefined value. The predefined value depends, for example, on C a cti- Preferably at least one check of the operation of the signal conditioner is carried out periodically and / or on each restart of the installation.
Par exemple, on compare la tension de sortie Vs à une valeur Vs réf de référence, lorsque les interrupteurs 351 et 352 sont ouverts, le conditionneur n’étant alors plus en contact avec les conducteurs électriques du câble. For example, the output voltage V s is compared with a reference value V s ref , when the switches 351 and 352 are open, the conditioner then no longer being in contact with the electrical conductors of the cable.
Alternativement et/ou additionnellement le conditionneur de signal comporte au moins deux interrupteurs de contrôle 359, chacun étant en série avec un condensateur de contrôle 358, comme illustré sur la figure 28, les condensateurs de contrôle étant reliés à la terre, un des interrupteurs de contrôle étant relié à la broche d’alimentation positive de l’amplificateur opérationnel et l’autre interrupteur de contrôle étant relié à la broche d’alimentation négative de l’amplificateur opérationnel. Lorsque les interrupteurs 351 et 352 sont ouverts et que les interrupteurs de contrôle 359 sont fermés, on peut alors comparer la tension de sortie Vs mesurée en sortie de l’amplificateur opérationnel, avec une valeur connue en avance, dépendant des paramètres de l’unité de contrôle et des composants du conditionneur de signal. Alternatively and / or additionally the signal conditioner comprises at least two control switches 359, each being in series with a control capacitor 358, as illustrated in figure 28, the control capacitors being connected to earth, one of the control switches. control being connected to the positive power pin of the operational amplifier and the other control switch being connected to the negative power pin of the operational amplifier. When the switches 351 and 352 are open and the control switches 359 are closed, it is then possible to compare the output voltage V s measured at the output of the operational amplifier, with a value known in advance, depending on the parameters of the control unit and components of the signal conditioner.
Lorsqu’un défaut de fonctionnement est détecté, au moins une mesure de sécurité est mise en œuvre, par exemple un arrêt d’urgence et/ou un non-démarrage de l’installation. When an operating fault is detected, at least one safety measure is implemented, for example an emergency stop and / or a non-start of the installation.
Dans le cas où un câble est relié à plusieurs conditionneurs, les tensions de sorties Vs mesurées en sortie des amplificateurs opérationnels des différents conditionneurs peuvent être comparées lors du contrôle de fonctionnement des conditionneurs. In the case where a cable is connected to several conditioners, the output voltages V s measured at the output of the operational amplifiers of the different conditioners can be compared when checking the operation of the conditioners.
Alternativement et/ou additionnellement, la tension de sortie Vs mesurée en sortie de l’amplificateur opérationnel peut être comparée avec la tension Vs réf issue d’un conditionneur de référence relié à un câble de référence. Alternatively and / or additionally, the output voltage V s measured at the output of the operational amplifier can be compared with the voltage V s ref coming from a reference conditioner connected to a reference cable.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d’être décrits. Of course, the invention is not limited to the embodiments which have just been described.
En particulier, d’autres informations peuvent être relevées et/ou enregistrées, comme une vitesse relative du câble par rapport à l’individu, animal ou objet ou encore un taux d’erreur de détection. Le système de traitement peut être configuré pour transmettre des informations destinées à être visualisées sur l’interface de pilotage ou le système d’alarme par exemple. In particular, other information can be read and / or recorded, such as a relative speed of the cable with respect to the individual, animal or object or even a detection error rate. The processing system can be configured to transmit information intended to be displayed on the control interface or the alarm system for example.
D’autres capteurs peuvent apporter des informations supplémentaires au système de traitement permettant de préciser la nature de l’individu, animal ou objet ou sa localisation, notamment des capteurs visuels, exploitant par exemple des méthodes de reconnaissance d’images. Le système de traitement peut déterminer si l’individu, animal ou objet s’approche ou s’éloigne du ou des câbles en analysant des informations provenant du système de pilotage du câble et/ou de différents capteurs, notamment capacitifs et/ou optiques. Other sensors can provide additional information to the processing system making it possible to specify the nature of the individual, animal or object or its location, in particular visual sensors, for example using image recognition methods. The processing system can determine whether the individual, animal or object is approaching or moving away from the cable (s) by analyzing information from the cable control system and / or from various sensors, including capacitive and / or optical.

Claims

Revendications Claims
1. Procédé de détection d’une modification de l’environnement dans le voisinage d’une portion (10a) au moins d’un câble de levage, de traction, ou de délimitation, conductrice de l’électricité, cette modification de l’environnement étant liée au déplacement relatif d’au moins un individu, animal ou objet par rapport à ladite portion, comportant l’étape consistant à détecter une variation de la capacitance de ladite portion représentative dudit déplacement. 1. A method of detecting a modification of the environment in the vicinity of at least a portion (10a) of a lifting, traction or delimitation cable, which conducts electricity, this modification of the environment being linked to the relative displacement of at least one individual, animal or object with respect to said portion, comprising the step of detecting a variation in the capacitance of said portion representative of said displacement.
2. Procédé selon la revendication 1, le câble étant un câble de levage ou de traction, la modification de l’environnement étant liée à la venue à proximité de ladite portion de l’individu, animal ou objet, entraînant un risque de collision avec celui-ci et formant ainsi un obstacle potentiel. 2. Method according to claim 1, the cable being a lifting or traction cable, the modification of the environment being linked to the coming close to said portion of the individual, animal or object, causing a risk of collision with this and thus forming a potential obstacle.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite portion (10a) étant portée à un potentiel variable prédéfini, le câble (10) s’étendant sur une partie au moins de sa longueur en regard d’un écran (41) porté audit potentiel prédéfini, notamment via un suiveur de tension. 3. Method according to any one of the preceding claims, said portion (10a) being brought to a predefined variable potential, the cable (10) extending over at least part of its length facing a screen (41). carried to said predefined potential, in particular via a voltage follower.
4. Procédé selon la revendication 3, l’écran (41) s’étendant au moins partiellement autour d’un système de guidage, d’entraînement et/ou d’enroulement du câble. 4. Method according to claim 3, the screen (41) extending at least partially around a system for guiding, driving and / or winding the cable.
5. Procédé selon l’une des revendications 3 et 4, l’écran (41) étant entouré au moins partiellement par un blindage (42) mis à la terre. 5. Method according to one of claims 3 and 4, the screen (41) being surrounded at least partially by a shield (42) grounded.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite portion 10a étant portée à un potentiel variable prédéfini, ledit potentiel prédéfini étant une tension alternative, de préférence de fréquence comprise entre 10 kHz et 100 kHz, notamment sinusoïdale, le potentiel étant de préférence d’amplitude crête à crête comprise entre 10 V et 100 V. 6. Method according to any one of the preceding claims, said portion 10a being brought to a predefined variable potential, said predefined potential being an alternating voltage, preferably of frequency between 10 kHz and 100 kHz, in particular sinusoidal, the potential being of preferably peak-to-peak amplitude between 10 V and 100 V.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite au moins une portion (10a) s’étendant jusqu’à une extrémité distale du câble. 7. A method according to any preceding claim, said at least one portion (10a) extending to a distal end of the cable.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite au moins une portion (10a) étant constituée par le câble (10) dans son ensemble. 8. Method according to any one of the preceding claims, said at least one portion (10a) being constituted by the cable (10) as a whole.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite au moins une portion (10a) s’étendant sur une longueur inférieure à celle du câble (10). 9. Method according to any one of the preceding claims, said at least one portion (10a) extending over a length less than that of the cable (10).
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite au moins une portion (10a) étant en contact électrique avec une portion conductrice de l’électricité d’un élément (11) auquel le câble (10) est accroché. 10. A method according to any preceding claim, said at least one portion (10a) being in electrical contact with an electrically conductive portion of an element (11) to which the cable (10) is attached.
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, le câble comportant au moins une âme (15), de préférence agencée pour reprendre les efforts de traction, ladite au moins une portion (10a) conductrice de l’électricité comportant au moins un conducteur électrique (13) distinct de l’âme. 11. Method according to any one of the preceding claims, the cable comprising at least one core (15), preferably arranged to take up the tensile forces, said at least one electrically conductive portion (10a) comprising at least one. electrical conductor (13) separate from the core.
12. Procédé selon la revendication 11, ledit au moins un conducteur électrique comportant un ou plusieurs conducteurs électriques (16), notamment des fils, feuillards, tresses ou rubans, isolés électriquement de l’âme et s’étendant le long de celle-ci. 12. The method of claim 11, said at least one electrical conductor comprising one or more electrical conductors (16), in particular wires, strips, braids or tapes, electrically insulated from the core and extending along the latter. .
13. Procédé selon la revendication précédente, les conducteurs électriques (16) étant recouverts d’un isolant électrique (12). 13. Method according to the preceding claim, the electrical conductors (16) being covered with an electrical insulator (12).
14. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite portion (10a) étant portée à un potentiel variable prédéfini, le câble (10) comportant au moins un conducteur électrique (15a, 15b, 15c) d’ alimentation d’un élément (11) mû par le câble, ledit au moins un conducteur électrique d’alimentation étant entouré d’au moins un écran (18) porté audit potentiel prédéfini, ladite au moins une portion conductrice étant située à l’extérieur à cet écran (18). 14. Method according to any one of the preceding claims, said portion (10a) being brought to a predefined variable potential, the cable (10) comprising at least one electrical conductor (15a, 15b, 15c) for supplying an element. (11) moved by the cable, said at least one electrical supply conductor being surrounded by at least one screen (18) brought to said predefined potential, said at least one conductive portion being located outside this screen (18) ).
15. Procédé selon la revendication précédente, un blindage (19) mis à la terre entourant l’écran porté au potentiel prédéfini, ladite au moins une portion conductrice étant située à l’extérieur de ce blindage (19). 15. Method according to the preceding claim, a shield (19) earthed surrounding the screen brought to the predefined potential, said at least one conductive portion being located outside this shield (19).
16. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite portion (10a) étant portée à un potentiel variable prédéfini, le câble (10) comportant au moins une âme de reprise des efforts de traction, un conducteur électrique de détection distinct de l’âme, et un conducteur électrique de transmission de signal, le conducteur électrique de transmission étant entouré d’un blindage mis à la terre, l’âme étant située autour du blindage et portée au potentiel du conducteur électrique de détection, le conducteur électrique de détection étant situé autour de l’âme, et un isolant entourant le conducteur électrique de détection. 16. Method according to any one of the preceding claims, said portion (10a) being brought to a predefined variable potential, the cable (10) comprising at least one core for taking up tensile forces, an electrical detection conductor separate from the cable. 'core, and an electrical signal transmission conductor, the electrical transmission conductor being surrounded by a grounded shield, the core being located around the shield and brought to the potential of the sensing electrical conductor, the electrical conductor of detection being located around the core, and an insulator surrounding the electrical detection conductor.
17. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite au moins une portion étant revêtue d’un isolant électrique (12). 17. A method according to any preceding claim, said at least one portion being coated with an electrical insulator (12).
18. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, le câble présentant au moins deux portions successives (61a, 61b, 61c) isolées électriquement l’une de l’autre, soumises simultanément ou séquentiellement à un potentiel variable prédéfini, de manière à détecter la présence éventuelle à proximité de chacune d’elles dudit individu, animal ou objet et pouvoir localiser l’individu, animal ou objet sur la longueur du câble. 18. Method according to any one of the preceding claims, the cable having at least two successive portions (61a, 61b, 61c) electrically isolated from one another, subjected simultaneously or sequentially to a predefined variable potential, so as to detecting the possible presence near each of them of said individual, animal or object and being able to locate the individual, animal or object along the length of the cable.
19. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on effectue une détection capacitive d’une part sur toute la longueur du câble (10) et d’autre part sur au moins un tronçon de la longueur du câble, dont la position est connue, mieux sur au moins deux tronçon successifs de la longueur du câble, dont les positions respectives sont connues. 19. Method according to any one of the preceding claims, wherein a capacitive detection is carried out on the one hand over the entire length of the cable (10) and on the other hand over at least one section of the length of the cable, of which the position is known, better over at least two successive sections of the length of the cable, the respective positions of which are known.
20. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, le câble étant déroulé à partir d’un système d’enroulement et/ou d’entrainement, la détection de la variation de la capacitance de ladite au moins une portion (10a) s’effectuant avec une compensation de la variation de la charge électrique induite par une modification de la longueur de câble déroulée. 20. Method according to any one of the preceding claims, the cable being unwound from a winding and / or drive system, the detection of the variation in the capacitance of said at least one portion (10a) s. 'performing with compensation for the variation of the electric charge induced by a modification of the length of unwound cable.
21. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’allure de la variation de la capacitance dans le temps et/ou en fonction du mouvement du câble étant comparée à des données de référence. 21. Method according to any one of the preceding claims, the rate of the variation of the capacitance over time and / or as a function of the movement of the cable being compared with reference data.
22. Procédé selon la revendication 21, comportant l’acquisition de données de référence en faisant effectuer un déplacement à l’individu, animal ou objet (20) d’une manière prédéfinie relativement au câble. 22. The method of claim 21, comprising acquiring reference data by causing the individual, animal or object (20) to move in a predefined manner relative to the cable.
23. Procédé selon la revendication 21, comportant l’acquisition de données de référence en faisant effectuer au câble (10) et/ou à un élément (11) accroché au câble un mouvement prédéfini, notamment pour tenir compte de la variation de la capacitance induite par la présence de l’environnement statique dans lequel le câble évolue. 23. The method of claim 21, comprising the acquisition of reference data by causing the cable (10) and / or an element (11) attached to the cable to perform a predefined movement, in particular to take account of the variation in capacitance. induced by the presence of the static environment in which the cable operates.
24. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant l’étape consistant à effectuer au moins une action prédéfinie en cas de détection de la proximité de l’individu, animal ou objet (20) avec ladite au moins une portion (10a) du câble, cette action étant notamment choisie parmi la génération d’une alerte visuelle, sonore ou tactile, un arrêt du mouvement du câble et/ou d’un élément (11) mû par le câble. 24. Method according to any one of the preceding claims, comprising the step of performing at least one predefined action in the event of detection of the proximity of the individual, animal or object (20) with said at least one portion (10a). ) of the cable, this action being chosen in particular from the generation of a visual, audible or tactile alert, a stopping of the movement of the cable and / or of an element (11) moved by the cable.
25. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, la variation de la capacitance étant détectée par la mesure du courant injectée dans ladite au moins une portion (10a). 25. Method according to any one of the preceding claims, the variation in capacitance being detected by measuring the current injected into said at least one portion (10a).
26. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, étant mis en œuvre pour détecter un risque de collision entre un humain et au moins une partie des câbles d’un robot parallèle à câbles ou pour détecter l’approche ou le contournement d’un humain par rapport à un câble de délimitation, notamment présent dans une barrière de sécurité à enrouleur. 26. A method according to any one of the preceding claims, being implemented to detect a risk of collision between a human and at least part of the cables of a parallel cable robot or to detect the approach or the avoidance of. a human in relation to a delimiting cable, in particular present in a roller safety barrier.
27. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on effectue une acquisition à la fois d’une grandeur représentative de la variation de capacitance de ladite portion (10a) de câble et d’une grandeur représentative d’un mouvement du câble, notamment un enroulement ou déroulement du câble. 27. Method according to any one of the preceding claims, in which an acquisition is carried out both of a quantity representative of the variation in capacitance of said portion (10a) of cable and of a quantity representative of a movement of the cable. cable, in particular a winding or unwinding of the cable.
28. Installation, notamment engin de levage, robot parallèle à câbles ou dispositif de délimitation, convenant en particulier à la mise en œuvre d’un procédé tel que défini dans l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un câble (10) ayant au moins une portion (10a) conductrice de l’électricité, comportant un système de détection configuré pour porter ladite portion à un potentiel variable prédéfini et détecter une variation de la capacitance de ladite portion représentative de la présence d’un obstacle (20) à proximité de celle-ci. 28. Installation, in particular lifting device, parallel robot with cables or delimiting device, suitable in particular for the implementation of a method as defined in any one of the preceding claims, comprising at least one cable (10) having at least one electrically conductive portion (10a), comprising a detection system configured to bring said portion to a predefined variable potential and to detect a variation in the capacitance of said portion representative of the presence of an obstacle (20) near it.
29. Installation selon la revendication immédiatement précédente, comportant au moins un codeur et/ou un capteur d’humidité relative et/ou au moins un câble de référence positionné à un endroit non perturbé par un éventuel obstacle. 29. Installation according to the immediately preceding claim, comprising at least one encoder and / or one relative humidity sensor and / or at least one reference cable positioned in a place undisturbed by any obstacle.
30. Installation selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, dans laquelle, le système de détection comporte au moins un conditionneur de signal relié à la portion conductrice d’électricité du câble. 30. Installation according to any one of the preceding two claims, in which the detection system comprises at least one signal conditioner connected to the electrically conductive portion of the cable.
31. Installation selon l’une quelconque des revendications 28 à 30, comportant au moins une unité de commande sécurisée. 31. Installation according to any one of claims 28 to 30, comprising at least one secure control unit.
32. Installation selon la revendication immédiatement précédente, l’unité de commande sécurisée étant reliée à un ou plusieurs relais de sortie. 32. Installation according to the immediately preceding claim, the secure control unit being connected to one or more output relays.
33. Câble, notamment pour une installation telle que définie à la revendication 28, comportant au moins une âme (15) de reprise des efforts de traction, au moins un blindage (13) électriquement conducteur isolé électriquement de l’âme et d’au moins un conducteur électrique (13 ;16) de détection disposé extérieurement au blindage et lui-même isolé électriquement. 33. Cable, in particular for an installation as defined in claim 28, comprising at least one core (15) for absorbing tensile forces, at least one electrically conductive shield (13) electrically insulated from the core and from minus one electrical conductor (13; 16) for detection disposed outside the shielding and itself electrically insulated.
34. Câble selon la revendication précédente, comportant au moins deux conducteurs électriques (16) de détection s’étendant ensemble le long d’une partie au moins de la longueur du câble (10). 34. Cable according to the preceding claim, comprising at least two electrical conductors (16) for detection extending together along at least part of the length of the cable (10).
35. Câble selon la revendication 34, les deux conducteurs électriques (16) de détection s’étendant sur des longueurs respectives différentes du câble (10). 35. The cable of claim 34, the two electrical conductors (16) for detection extending over respective different lengths of the cable (10).
36. Câble selon l’une quelconque des revendications 33 à 35, comportant au moins un élément permettant, lorsque le câble est utilisé dans un dispositif de levage ou de traction, un robot parallèle à câbles ou un dispositif de délimitation, une surveillance de fonctionnement du dispositif, notamment le au moins un élément étant fixé sur le câble et agencé pour être détecté par un capteur présent en entrée d’un enrouleur du dispositif et/ou à proximité du câble, cet élément étant par exemple une bague conductrice enserrant le câble. 36. Cable according to any one of claims 33 to 35, comprising at least one element allowing, when the cable is used in a lifting or traction device, a parallel robot with cables or a delimiting device, an operation monitoring. of the device, in particular the at least one element being fixed to the cable and arranged to be detected by a sensor present at the input of a reel of the device and / or near the cable, this element being for example a conductive ring enclosing the cable .
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ATE62766T1 (en) * 1986-03-04 1991-05-15 Siemens Ag CAPACITIVE INTRUSION PROTECTION SYSTEM.
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