FR3096139A1 - Method and device for microwave control of a product - Google Patents
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Abstract
L’invention porte sur un procédé de contrôle non destructif d’un produit. Ce procédé comprend le pilotage d’un analyseur de réseau vectoriel (4) couplé à un guide d’onde (1) comprenant un orifice traversant destiné au passage du produit à travers le guide d’onde pour que l’analyseur réalise des mesures fréquentielles d’une impédance du guide d’onde en présence du produit à travers le guide d’onde. Les mesures fréquentielles sont analysées pour identifier une fréquence caractéristique d’un pic de résonance de ladite impédance, dite fréquence de référence (Fref). Le procédé comprend ensuite le pilotage de l’analyseur pour qu’il réalise une série de mesures temporelles de l’impédance à ladite fréquence de référence (Fref) alors que le produit traverse le guide d’onde. Un écart d’amplitude entre une amplitude de référence du pic de résonance et l’amplitude d’une mesure de la série de mesures temporelles est déterminé, à partir duquel un attribut du produit peut être estimé. Figure pour l’abrégé : Figure 1The invention relates to a method for the non-destructive testing of a product. This method comprises controlling a vector network analyzer (4) coupled to a waveguide (1) comprising a through orifice intended for the passage of the product through the waveguide so that the analyzer performs frequency measurements. an impedance of the waveguide in the presence of the product through the waveguide. The frequency measurements are analyzed to identify a frequency characteristic of a resonance peak of said impedance, called the reference frequency (Fref). The method then includes driving the analyzer to perform a series of temporal measurements of the impedance at said reference frequency (Fref) as the product passes through the waveguide. An amplitude difference between a reference amplitude of the resonance peak and the amplitude of a measurement of the series of time measurements is determined, from which an attribute of the product can be estimated. Figure for the abstract: Figure 1
Description
Le domaine de l’invention est celui du contrôle sans contact, et donc non destructif, de produits solides, gazeux ou liquides, pour en déterminer une caractéristique et/ou vérifier qu’ils présentent bien une caractéristique escomptée. Elle trouve avantageusement application à l’inspection de matières textiles, notamment pour en déterminer le titre (masse linéique) et/ou vérifier la régularité de ce titre.The field of the invention is that of non-contact, and therefore non-destructive, testing of solid, gaseous or liquid products, in order to determine a characteristic thereof and/or verify that they indeed exhibit an expected characteristic. It is advantageously applied to the inspection of textile materials, in particular to determine the fineness (linear mass) and/or check the regularity of this fineness.
La plupart des méthodes radiofréquences actuellement utilisées pour mesurer le titre d’une matière textile et sa régularité sont basées sur des résonateurs micro-ondes. Ces résonateurs, dont on pourra trouver des exemples dans les brevets EP 1 114 299 B1, EP 1 316 630 B1, EP 1 592827 B1 ou EP 2 069 777 B1, sont percés de part en part d’ouvertures circulaires ou de fentes rectangulaires dans lesquelles la matière textile à contrôler est acheminée. Le principal défaut de ces résonateurs est qu’ils présentent une bande de fonctionnement étroite. À titre d’exemple, une cavité cylindrique résonante (résonateur) de rayon 25 mm et de hauteur 100 mm remplie d’air fonctionne sur son mode principal (TE110) entre 3,52 et 3,82 GHz et présente donc une bande passante de fonctionnement de 8 %. Le passage de la matière textile dans le résonateur en modifie la fréquence de résonance, de sorte que suivant le titre mesuré à un instant donné ce décalage fréquentiel est susceptible de sortir de la bande de fonctionnement du résonateur, faussant la mesure voire la rendant impossible à réaliser. Ces résonateurs ne sont donc conçus que pour la mesure d’une plage limitée de titres. Et il s’avère dès lors nécessaire de disposer de plusieurs résonateurs afin de pouvoir déterminer la régularité de titres de différentes valeurs.Most of the radiofrequency methods currently used to measure the fineness of a textile material and its regularity are based on microwave resonators. These resonators, examples of which can be found in patents EP 1 114 299 B1, EP 1 316 630 B1, EP 1 592827 B1 or EP 2 069 777 B1, are pierced right through with circular openings or rectangular slots in which the textile material to be checked is conveyed. The main drawback of these resonators is that they have a narrow operating band. By way of example, a cylindrical resonant cavity (resonator) with a radius of 25 mm and a height of 100 mm filled with air operates in its main mode (TE110) between 3.52 and 3.82 GHz and therefore has a bandwidth of 8% operation. The passage of the textile material in the resonator modifies its resonance frequency, so that depending on the title measured at a given instant, this frequency shift is likely to leave the operating band of the resonator, distorting the measurement or even making it impossible to realize. These resonators are therefore only designed for the measurement of a limited range of titles. And it is therefore necessary to have several resonators in order to be able to determine the regularity of titles of different values.
L’invention a pour objectif de fournir un procédé et un dispositif de contrôle sans contact d’un produit dont la bande passante de fonctionnement est élargie.The aim of the invention is to provide a method and a device for contactless control of a product whose operating bandwidth is widened.
Elle concerne à cet effet un procédé mis en œuvre par une unité de traitement informatique de contrôle d’un produit. Ce procédé comprend les étapes suivantes :
pilotage d’un analyseur de réseau vectoriel couplé à un guide d’onde comprenant un orifice traversant destiné au passage du produit à travers le guide d’onde pour que l’analyseur réalise des mesures fréquentielles d’une impédance du guide d’onde en présence du produit à travers le guide d’onde ;
analyse des mesures fréquentielles pour identifier une fréquence caractéristique d’un pic de résonance de ladite impédance ;
pilotage de l’analyseur pour qu’il réalise des mesures temporelles de l’impédance à ladite fréquence de référence alors que le produit traverse le guide d’onde ;
détermination d’un écart d’amplitude entre une amplitude de référence du pic de résonance et l’amplitude d’une desdites mesures temporelles, et
détermination d’un attribut du produit à partir dudit écart d’amplitude.To this end, it relates to a method implemented by a computer processing unit for checking a product. This process includes the following steps:
control of a vector network analyzer coupled to a waveguide comprising a through orifice intended for the passage of the product through the waveguide so that the analyzer carries out frequency measurements of an impedance of the waveguide in presence of the product through the waveguide;
analysis of the frequency measurements to identify a characteristic frequency of a resonance peak of said impedance;
controlling the analyzer so that it performs temporal measurements of the impedance at said reference frequency while the product passes through the waveguide;
determination of an amplitude deviation between a reference amplitude of the resonance peak and the amplitude of one of said time measurements, and
determining an attribute of the product from said amplitude deviation.
Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé sont les suivants :
La détermination de l’attribut du produit comprend la détermination d’un indicateur caractéristique du pic de résonance et la transformation, à l’aide dudit indicateur caractéristique et de la fréquence de référence, dudit écart d’amplitude en une fréquence courante ;
L’indicateur caractéristique du pic de résonance est une pente d’un segment composé d’un point du pic de résonance présentant l’amplitude de référence et d’un autre point du pic de résonance ;
Les points du segment sont des points d’un flanc montant du pic de résonance ;
La détermination de l’attribut du produit comprend en outre la détermination d’un écart de fréquence entre la fréquence courante et une fréquence prédéterminée en l’absence du produit à travers le guide d’onde, dite fréquence à vide ;
La détermination de l’attribut du produit comprend en outre la pondération de l’écart de fréquence par un terme prédéterminé représentatif d’une relation de proportionnalité entre l’attribut du produit et un écart de fréquence à ladite fréquence à vide ;
Il comprend une étape préalable de détermination de la fréquence à vide (F0) par :
un pilotage de l’analyseur pour qu’il réalise des mesures fréquentielles de l’impédance du guide d’onde en l’absence du produit à travers le guide d’onde, et
une analyse des mesures fréquentielles pour identifier en tant que fréquence à vide une fréquence centrale d’un pic de résonance desdites mesures.Some preferred but non-limiting aspects of this method are as follows:
Determining the attribute of the product comprises determining a characteristic indicator of the resonance peak and transforming, using said characteristic indicator and the reference frequency, said amplitude deviation into a current frequency;
The characteristic indicator of the resonance peak is a slope of a segment composed of a point of the resonance peak presenting the reference amplitude and of another point of the resonance peak;
The points of the segment are points on a rising edge of the resonance peak;
The determination of the attribute of the product further comprises the determination of a frequency deviation between the current frequency and a predetermined frequency in the absence of the product through the waveguide, called the no-load frequency;
The determination of the attribute of the product further comprises the weighting of the frequency deviation by a predetermined term representative of a proportional relationship between the attribute of the product and a frequency deviation at said idle frequency;
It includes a preliminary step of determining the no-load frequency (F 0 ) by:
driving the analyzer so that it performs frequency measurements of the impedance of the waveguide in the absence of the product through the waveguide, and
an analysis of the frequency measurements to identify as no-load frequency a central frequency of a resonance peak of said measurements.
Il comprend une étape préalable de détermination du terme représentatif de ladite relation de proportionnalité par :
un pilotage de l’analyseur pour qu’il réalise des mesures fréquentielles de l’impédance du guide d’onde en présence d’un produit dont l’attribut est connu à travers le guide d’onde,
une analyse des mesures fréquentielles pour identifier une fréquence centrale d’un pic de résonance desdites mesures, dite fréquence de qualification, et
une mise en correspondance de l’attribut connu avec la différence entre la fréquence à vide et la fréquence de qualification.It includes a preliminary step of determining the representative term of said proportionality relationship by:
controlling the analyzer so that it performs frequency measurements of the impedance of the waveguide in the presence of a product whose attribute is known through the waveguide,
an analysis of the frequency measurements to identify a central frequency of a resonance peak of said measurements, referred to as the qualification frequency, and
a mapping of the known attribute to the difference between the idle frequency and the qualifying frequency.
Les mesures d’impédance réalisées par l’analyseur sont celles d’une partie réelle de l’amplitude d’une impédance d’entrée du guide d’onde.The impedance measurements made by the analyzer are those of a real part of the amplitude of a waveguide input impedance.
D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
L’invention porte sur un procédé et sur un dispositif d’inspection sans contact d’un produit solide, gazeux ou liquide, ledit produit étant transparent au moins en partie aux fréquences micro-ondes. Un exemple d’application privilégiée de l’invention est celui de l’inspection d’une matière textile, notamment une matière textile défilée par un appareil de production de matière textile tel qu’une machine étireuse, pour en mesurer le titre (masse linéique) et/ou procéder à un contrôle de régularité du titre. La matière textile peut être une fibre naturelle animale (par exemple de la laine), une fibre naturelle végétale (par exemple du lin), une fibre artificielle (par exemple de la viscose) ou encore une fibre synthétique organique (par exemple du polypropylène). La description qui suit sera ainsi donnée pour cet exemple d’application privilégiée. L’invention n’est toutefois pas limitée à cette application mais s’étend à toute industrie où un attribut d’une matière manufacturée, typiquement sa masse linéique, doit être contrôlée comme par exemple l’industrie des fils et du cordage ou encore l’industrie de l’alimentation (contrôle de pâtes par exemple), mais aussi du papier et du carton (mouchoir, sopalin, papier toilette, serviette, etc.) pour la détermination du grammage (masse surfacique), l’industrie du tabac pour le papier à cigarette. Elle trouve également application au contrôle et à la détection de gaz.The invention relates to a method and a device for the non-contact inspection of a solid, gaseous or liquid product, said product being transparent at least in part to microwave frequencies. An example of a preferred application of the invention is that of the inspection of a textile material, in particular a textile material scrolled by an apparatus for producing textile material such as a stretching machine, to measure its fineness (linear mass ) and/or carry out a regularity check of the title. The textile material can be a natural animal fiber (for example wool), a natural vegetable fiber (for example linen), an artificial fiber (for example viscose) or even an organic synthetic fiber (for example polypropylene) . The following description will therefore be given for this example of a preferred application. The invention is however not limited to this application but extends to any industry where an attribute of a manufactured material, typically its linear density, must be controlled, such as for example the yarn and rope industry or even the food industry (control of pasta for example), but also paper and cardboard (handkerchief, sopalin, toilet paper, napkin, etc.) for the determination of the grammage (area mass), the tobacco industry for cigarette paper. It also finds application in gas monitoring and detection.
En référence à la figure 1, le dispositif de contrôle 10 comprend un guide d’onde 1 servant de support pour la propagation d’ondes électromagnétiques. Le guide d’onde 1 est doté d’un orifice traversant destiné au passage d’une matière textile 6 à travers le guide d’onde. Le guide d’onde peut être un guide d’onde rectangulaire et être réalisé en un métal, tel que le cuivre, le laiton ou encore l’aluminium. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, le dispositif de contrôle analyse les perturbations générées dans le guide d’onde par l’introduction de la matière textile pour en déterminer son titre et, par défilement de celle-ci à l’intérieur du guide d’onde, pour contrôler la régularité de ce titre.Referring to Figure 1, the control device 10 comprises a waveguide 1 serving as a support for the propagation of electromagnetic waves. The waveguide 1 has a through orifice intended for the passage of a textile material 6 through the waveguide. The waveguide can be a rectangular waveguide and be made of a metal, such as copper, brass or aluminum. As will be described in more detail below, the control device analyzes the disturbances generated in the waveguide by the introduction of the textile material to determine its title and, by scrolling it inside of the waveguide, to check the regularity of this title.
L’orifice traversant peut par exemple avoir une forme rectangulaire ou circulaire. Un élément creux 5 peut être inséré dans l’orifice traversant, par exemple un tube cylindrique pour un orifice traversant circulaire. Cet élément creux 5 est le moins abrasif possible afin de ne pas détériorer la matière textile le traversant. Il épouse les contours de l’orifice traversant de manière à empêcher toute contamination dans le guide d’onde, en particulier de matière fibreuse. Il est réalisé dans une matière transparente aux micro-ondes de façon à permettre la détection de la matière textile à l’intérieur de celui-ci. Il présente des caractéristiques diélectriques qui sont de préférence globalement constantes lors des fluctuations de température propres au fonctionnement du dispositif. L’élément creux 5 peut par exemple être une céramique ou un polycarbonate. Il peut être évasé du côté entrant de la matière textile (avec par exemple une section conique en forme d’entonnoir) de manière à faciliter le guidage de la matière textile.The through hole can for example have a rectangular or circular shape. A hollow element 5 can be inserted into the through hole, for example a cylindrical tube for a circular through hole. This hollow element 5 is the least abrasive possible so as not to damage the textile material passing through it. It follows the contours of the through-hole so as to prevent any contamination in the waveguide, in particular of fibrous material. It is made of a material transparent to microwaves so as to allow the detection of the textile material inside it. It has dielectric characteristics which are preferably generally constant during temperature fluctuations specific to the operation of the device. The hollow element 5 can for example be a ceramic or a polycarbonate. It can be flared on the entering side of the textile material (for example with a funnel-shaped conical section) so as to facilitate the guiding of the textile material.
Les dimensions de la section du guide d’onde fixent la bande passante de fonctionnement du guide et les dimensions de la section de l’orifice traversant fixent la valeur du titre maximal à mesurer. Selon un premier exemple de réalisation, un guide d’onde rectangulaire standard WR340 de section interne 86,36 x 43,18 mm² présente une plage de fonctionnement de 1,74 à 3,30 GHz (soit une bande de fonctionnement de 62 %). Doté d’un orifice traversant circulaire permettant le passage d’un tube cylindrique de diamètre interne au niveau du guide d’onde de 38 mm, il permet de mesurer des titres jusqu’à 50 g/m. Selon un second exemple de réalisation, un guide d’onde rectangulaire standard WR90 de section interne 22,86 x 10,16 mm² présente une plage de fonctionnement de 6,56 à 12,50 GHz. Doté d’un orifice traversant circulaire permettant le passage d’un tube cylindrique de diamètre interne au niveau du guide d’onde de 13 mm, il permet de mesurer des titres jusqu’à 12 g/m.The dimensions of the section of the waveguide fix the operating bandwidth of the guide and the dimensions of the section of the through hole fix the value of the maximum titer to be measured. According to a first exemplary embodiment, a standard WR340 rectangular waveguide with an internal section of 86.36×43.18 mm² has an operating range of 1.74 to 3.30 GHz (i.e. an operating band of 62%) . Equipped with a circular through hole allowing the passage of a cylindrical tube of internal diameter at the level of the waveguide of 38 mm, it makes it possible to measure titles up to 50 g/m. According to a second exemplary embodiment, a standard WR90 rectangular waveguide with an internal section of 22.86×10.16 mm² has an operating range of 6.56 to 12.50 GHz. Equipped with a circular through hole allowing the passage of a cylindrical tube of internal diameter at the level of the waveguide of 13 mm, it makes it possible to measure titles up to 12 g/m.
Le dispositif de contrôle 10 comprend par ailleurs un analyseur de réseau vectoriel 4 couplé au guide d’onde via des câbles coaxiaux 3 et des transitions 2 guide d’onde / câbles coaxiaux 3 qui permettent d’injecter et de récupérer le signal délivré par l’analyseur de réseau vectoriel vers/depuis des ports P1 et P2 du guide d’onde. L’analyseur de réseau vectoriel 4 est configuré pour mesurer une impédance du guide d’onde, notamment l’impédance d’une entrée du guide d’onde telle que par exemple l’impédance Z11 d’entrée du port P1 du guide d’onde et plus particulièrement l’amplitude de la partie réelle de cette impédance Z11.The control device 10 also comprises a vector network analyzer 4 coupled to the waveguide via coaxial cables 3 and transitions 2 waveguide/coaxial cables 3 which make it possible to inject and recover the signal delivered by the vector network analyzer to/from waveguide ports P1 and P2. The vector network analyzer 4 is configured to measure an impedance of the waveguide, in particular the impedance of an input of the waveguide such as for example the input impedance Z11 of the port P1 of the waveguide. wave and more particularly the amplitude of the real part of this impedance Z11.
Le dispositif de contrôle 10 comprend également une unité de traitement informatique 7 qui a pour fonction de piloter l’analyseur de réseau vectoriel 4, de récolter les données provenant de l’analyseur de réseau vectoriel 4 et de les traiter. Cette unité 7, qui peut être intégrée directement dans l’analyseur de réseau vectoriel 4, est notamment configurée pour mettre en œuvre les étapes du procédé de contrôle décrit ci-après.The control device 10 also includes a computer processing unit 7 whose function is to control the vector network analyzer 4, to collect the data coming from the vector network analyzer 4 and to process them. This unit 7, which can be integrated directly into the vector network analyzer 4, is in particular configured to implement the steps of the control method described below.
Dans ces grandes lignes, ce procédé exploite l’analyseur de réseau vectoriel 4 pour identifier une fréquence de résonance particulière de l’impédance mesurée, cette fréquence permettant, avec une correspondance d’abaques et connaissant le type de matière, de remonter au titre de la matière. Quant à la détermination de la régularité du titre, elle ne nécessite pas la connaissance absolue du titre. À partir de l’identification d’une fréquence de résonance particulière de l’impédance mesurée, un passage en temporel sur l’impédance d’entrée du guide d’onde est réalisé à cette fréquence particulière. Il est alors possible de mesurer la régularité du titre en temps réel car sa variabilité est proportionnelle à la variation de cette impédance d’entrée à un décalage près. Ce procédé se démarque des méthodes implémentées dans les solutions de l’art antérieur qui exploitent des cavités résonantes par ce passage en temporel pour les mesures de régularité du titre et par le fait qu’il ne nécessite pas de signal de synchronisation pour synchroniser un circuit d’évaluation avec un générateur de signaux.In these outlines, this method uses the vector network analyzer 4 to identify a particular resonance frequency of the impedance measured, this frequency making it possible, with a correspondence of charts and knowing the type of material, to go back under matter. As for the determination of the regularity of the title, it does not require absolute knowledge of the title. From the identification of a particular resonance frequency of the measured impedance, a passage in time on the input impedance of the waveguide is carried out at this particular frequency. It is then possible to measure the regularity of the title in real time because its variability is proportional to the variation of this input impedance to within an offset. This process differs from the methods implemented in the solutions of the prior art which exploit resonant cavities by this passage in time for the measurements of regularity of the title and by the fact that it does not require a synchronization signal to synchronize a circuit evaluation with a signal generator.
La fréquence d’échantillonnage de l’analyseur de réseau vectoriel 4 peut être fixée à 1 kHz pour garantir un coefficient de variation (%CV) sur l’amplitude des mesures inférieur à 1 % et pour obtenir une mesure tous les quelques millimètres lorsque la vitesse de défilement de la matière textile atteint les 100 m/min. En dessous de 1 kHz (10 ou 100 Hz par exemple), la précision est meilleure mais une mesure est effectuée seulement tous les 30 à 300 mm. Au-dessus de 1 kHz (10 kHz, 100 KHz ou plus), la mesure effectuée s’effectue sur des longueurs inférieures au cm, mais la précision de 1 % sur le %CV n’est plus garantie.The sampling frequency of the vector network analyzer 4 can be fixed at 1 kHz to guarantee a coefficient of variation (%CV) on the amplitude of the measurements of less than 1% and to obtain a measurement every few millimeters when the running speed of the textile material reaches 100 m/min. Below 1 kHz (10 or 100 Hz for example), the precision is better but a measurement is made only every 30 to 300 mm. Above 1 kHz (10 kHz, 100 KHz or more), the measurement carried out is made on lengths less than one cm, but the precision of 1% on the %CV is no longer guaranteed.
Phase de qualification
Le procédé selon l’invention comprend une phase de qualification au cours de laquelle l’unité 7 met en œuvre une étape préalable de détermination d’une fréquence, dite fréquence à vide. Au cours de cette étape préalable, l’unité 7 pilote l’analyseur 4 pour qu’il réalise des mesures fréquentielles de l’impédance sur la bande de fréquences en l’absence de la matière textile à travers le guide d’onde, et analyse les mesures fréquentielles réalisées par l’analyseur pour identifier en tant que fréquence à vide une fréquence centrale d’un pic de résonance desdites mesures. On a à cet égard représenté sur la figure 2 la variation de l’amplitude A (en ohm, Ω) de la partie réelle de l’impédance Z11 d’entrée du guide d’onde mesurée par l’analyseur de réseau vectoriel en fonction de la fréquence F (en GHz) pour le guide d’onde standard WR90. La fréquence à vide identifiée F0, par exemple comme celle correspondant au pic de résonance de plus forte amplitude, est ici de 7,566 GHz. Avec le guide d’onde standard WR340, la fréquence à vide est de 2,462 GHz. Qualifying stage
The method according to the invention comprises a qualification phase during which the unit 7 implements a preliminary step of determining a frequency, called an off-load frequency. During this preliminary step, the unit 7 controls the analyzer 4 so that it carries out frequency measurements of the impedance on the frequency band in the absence of the textile material through the waveguide, and analyzes the frequency measurements taken by the analyzer to identify as no-load frequency a central frequency of a resonance peak of said measurements. In this respect, FIG. 2 shows the variation of the amplitude A (in ohm, Ω) of the real part of the waveguide input impedance Z11 measured by the vector network analyzer as a function of the frequency F (in GHz) for the standard waveguide WR90. The no-load frequency identified F 0 , for example as that corresponding to the resonance peak of greatest amplitude, is here 7.566 GHz. With the standard WR340 waveguide, the idle frequency is 2.462 GHz.
La matière textile est ensuite insérée dans l’orifice traversant le guide d’onde et quelques dizaines de mètres de la matière textile sont défilés à travers le guide d’onde de façon à ce que l’unité puisse procéder à une étape préalable de détermination d’un terme représentatif d’une relation de proportionnalité entre un attribut du produit contrôlé (ici le titre de la matière textile) et un écart de fréquence à ladite fréquence à vide. La matière défilée est ensuite pesée de manière à en calculer le titre moyen. Pour déterminer ladite relation de proportionnalité, l’unité 7 pilote l’analyseur 4 pour qu’il réalise des mesures fréquentielles de l’impédance sur la bande de fréquences en présence d’un produit dont l’attribut est connu (par exemple par le pesage susmentionné) à travers le guide d’onde, analyse les mesures fréquentielles réalisées par l’analyseur pour identifier une fréquence centrale d’un pic de résonance desdites mesures, dite fréquence de qualification, et met en correspondance l’attribut avec la différence entre la fréquence à vide et la fréquence de qualification. Dans une implémentation pratique de l’invention, la fréquence de qualification est une moyenne des fréquences centrales identifiées lors du défilement des quelques dizaines de mètres de la matière textile. Comme représenté sur la figure 3, un graphique est tracé qui met en correspondance l’écart Δf (en MHz) entre la fréquence à vide et la fréquence de qualification avec le titre T (en g/m) mesuré suite à la pesée. Ce graphique est très proche d’une courbe linéaire et permet d’estimer la pente du titre, cette pente étant notamment différente d’une matière textile à une autre et d’un taux d’humidité à un autre.The textile material is then inserted into the orifice passing through the waveguide and a few tens of meters of the textile material are passed through the waveguide so that the unit can carry out a preliminary determination step a term representing a proportionality relationship between an attribute of the inspected product (here the title of the textile material) and a frequency deviation from said no-load frequency. The scrolled material is then weighed so as to calculate the average titer. To determine said proportionality relationship, unit 7 controls analyzer 4 so that it carries out frequency measurements of the impedance on the frequency band in the presence of a product whose attribute is known (for example by the aforementioned weighing) through the waveguide, analyzes the frequency measurements made by the analyzer to identify a central frequency of a resonance peak of said measurements, called qualification frequency, and matches the attribute with the difference between off-load frequency and qualifying frequency. In a practical implementation of the invention, the qualification frequency is an average of the central frequencies identified during the scrolling of a few tens of meters of textile material. As shown in Figure 3, a graph is drawn which matches the difference Δf (in MHz) between the no-load frequency and the qualification frequency with the titer T (in g/m) measured following the weighing. This graph is very close to a linear curve and makes it possible to estimate the slope of the title, this slope being notably different from one textile material to another and from one humidity level to another.
Phase de mesure
Cette phase comprend typiquement les opérations suivantes :
i) Configuration : certains paramètres sont entrés dans l’unité 7 par un utilisateur (type de matière textile, humidité relative, vitesse de défilement, …) ;
ii) Mesure de fréquence de résonance moyenne effectuée sur les premiers mètres de défilement de la matière ;
iii) Extrapolation du titre absolu à partir des graphiques tracés lors de la phase d’apprentissage ;
iv) Acquisition temporelle de l’impédance ;
v) Résultat : sortie du titre en temps réel sur un graphique, permettant d’en vérifier la régularité. Measurement stage
This phase typically includes the following operations:
i) Configuration: certain parameters are entered into the unit 7 by a user (type of textile material, relative humidity, running speed, etc.);
ii) Mean resonance frequency measurement performed on the first meters of material travel;
iii) Extrapolation of the absolute titer from the graphs plotted during the learning phase;
iv) Temporal impedance acquisition;
v) Result: output of the title in real time on a graph, allowing to check its regularity.
Pour réaliser l’opération ii), l’unité 7 pilote l’analyseur 4 pour que ledit analyseur réalise des mesures fréquentielles de l’impédance du guide d’onde sur une bande de fréquences en présence du produit à travers le guide d’onde et analyse les mesures réalisées par l’analyseur pour identifier une fréquence centrale Fprd’un pic de résonance de ladite impédance ainsi qu’un fréquence caractéristique de ce pic dite fréquence de référence Fref. Comme pour la phase d’apprentissage, dans une implémentation pratique de l’invention, la fréquence centrale est une moyenne des fréquences centrales identifiées lors du défilement des premiers mètres de la matière textile.To perform operation ii), unit 7 drives analyzer 4 so that said analyzer performs frequency measurements of the impedance of the waveguide over a frequency band in the presence of the product through the waveguide and analyzes the measurements taken by the analyzer to identify a central frequency F pr of a resonance peak of said impedance as well as a frequency characteristic of this peak called reference frequency F ref . As for the learning phase, in a practical implementation of the invention, the central frequency is an average of the central frequencies identified during the scrolling of the first meters of the textile material.
Du fait de la présence de la matière textile, la fréquence centrale Fprest décalée de la fréquence à vide F0. Ce décalage permet de déterminer lors de l’opération iii) le titre moyen T de la matière textile selon
Pour réaliser les opérations iv) et v), l’unité 7 pilote l’analyseur pour qu’il réalise une série de mesures temporelles de l’impédance à ladite fréquence de référence Frefalors que la matière textile défile à l’intérieur du guide d’onde, détermine un écart d’amplitude entre une amplitude de référence Zrefdu pic de résonance de l’opération ii) (celle atteinte à la fréquence de référence Fref) et l’amplitude Zcd’une mesure de la série de mesures temporelles, et détermine le titre de la matière textile à partir dudit écart d’amplitude.To perform operations iv) and v), unit 7 controls the analyzer so that it performs a series of temporal measurements of the impedance at said reference frequency F ref while the textile material is moving inside the waveguide, determines an amplitude difference between a reference amplitude Z ref of the resonance peak of operation ii) (that reached at the reference frequency F ref ) and the amplitude Z c of a measurement of the series of time measurements, and determines the titer of the textile material from said amplitude deviation.
La détermination de titre de la matière textile peut comprendre la détermination d’un indicateur caractéristique du pic de résonance de l’opération ii) et la transformation, à l’aide dudit indicateur caractéristique et de la fréquence de référence Fref, dudit écart d’amplitude en une fréquence courante Fc. L’indicateur caractéristique du pic de résonance peut être une pente d’un segment composé d’un point du pic de résonance présentant l’amplitude de référence et d’un autre point du pic de résonance. Les points du segment sont avantageusement des points du flanc montant du pic de résonance car l’évolution du titre suit celle de la partie réelle de l’impédance.The determination of the title of the textile material may comprise the determination of a characteristic indicator of the resonance peak of operation ii) and the transformation, using said characteristic indicator and the reference frequency F ref , of said difference d amplitude at a current frequency F c . The characteristic indicator of the resonance peak can be a slope of a segment composed of a point of the resonance peak presenting the reference amplitude and of another point of the resonance peak. The points of the segment are advantageously points on the rising edge of the resonance peak since the evolution of the titer follows that of the real part of the impedance.
Comme représenté sur la figure 4, l’amplitude de référence Zrefcorrespond par exemple à 65% de l’amplitude maximale du pic de résonance. Elle peut être déterminée à partir d’une interpolation linéaire des mesures d’amplitude. Elle est atteinte à la fréquence de référence Fref. L’autre point du pic de résonance choisi pour déterminer la pente est le point d’amplitude Zref2 correspondant par exemple à 90% de l’amplitude maximale du pic de résonance, atteint à une fréquence Fref2. La pente caractéristique du pic de résonance s’exprime alors selon
La détermination du titre comprend en outre la détermination d’un écart de fréquence entre la fréquence courante Fcet la fréquence à vide F0, cet écart F0-Fcpouvant être pondéré par la pente P1 pour remonter à la valeur courante du titre
L’invention s’étend à un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé précédemment décrit.The invention extends to a computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, lead the latter to implement the steps of the method described above.
L’invention s’étend également à un dispositif de contrôle sans contact d’un produit, soit de laboratoire soit installé sur un appareil de production d’un produit tel qu’une machine exploitée dans l’industrie du textile comme par exemple une machine d’étirage (ou une peigneuse, une cardeuse, une craqueuse, un convertisseur, un frotteur à manchon, un banc à broches). Ce dispositif peut comprendre un système de rétroaction sur la production du produit piloté par l’attribut du produit déterminé. Ce système de rétroaction permet ainsi de corriger en temps réel la production du produit pour qu’il présente un attribut escompté (asservissement). L’invention s’étend également à un appareil de production d’un produit qui intègre le dispositif de contrôle sans contact.The invention also extends to a contactless control device for a product, either in the laboratory or installed on an apparatus for producing a product, such as a machine used in the textile industry, such as a drawing machine (or a comber, a carder, a cracker, a converter, a sleeve wiper, a roving bench). The device may include a product production feedback system driven by the determined product attribute. This feedback system thus makes it possible to correct the production of the product in real time so that it presents an expected attribute (slavery). The invention also extends to an apparatus for producing a product which incorporates the contactless control device.
Claims (13)
- pilotage d’un analyseur de réseau vectoriel (4) couplé à un guide d’onde (1) comprenant un orifice traversant destiné au passage du produit à travers le guide d’onde pour que l’analyseur réalise des mesures fréquentielles d’une impédance du guide d’onde en présence du produit à travers le guide d’onde ;
- analyse des mesures fréquentielles pour identifier une fréquence caractéristique (Fref) d’un pic de résonance de ladite impédance ;
- pilotage de l’analyseur pour qu’il réalise des mesures temporelles de l’impédance à ladite fréquence de référence (Fref) alors que le produit traverse le guide d’onde ;
- détermination d’un écart d’amplitude entre une amplitude de référence (Zre f) du pic de résonance et l’amplitude (Zc) d’une desdites mesures temporelles, et
- détermination d’un attribut du produit à partir dudit écart d’amplitude.
- control of a vector network analyzer (4) coupled to a waveguide (1) comprising a through orifice intended for the passage of the product through the waveguide so that the analyzer carries out frequency measurements of an impedance of the waveguide in the presence of the product through the waveguide;
- analysis of the frequency measurements to identify a characteristic frequency (F ref ) of a resonance peak of said impedance;
- controlling the analyzer so that it performs temporal measurements of the impedance at said reference frequency (F ref ) while the product passes through the waveguide;
- determination of an amplitude difference between a reference amplitude (Z re f ) of the resonance peak and the amplitude (Z c ) of one of said time measurements, and
- determining an attribute of the product from said amplitude deviation.
un pilotage de l’analyseur pour qu’il réalise des mesures fréquentielles de l’impédance du guide d’onde en l’absence du produit à travers le guide d’onde, et
une analyse des mesures fréquentielles pour identifier en tant que fréquence à vide une fréquence centrale d’un pic de résonance desdites mesures.Method according to claim 5, comprising a prior step of determining the off-load frequency (F 0 ) by:
driving the analyzer so that it performs frequency measurements of the impedance of the waveguide in the absence of the product through the waveguide, and
an analysis of the frequency measurements to identify as no-load frequency a central frequency of a resonance peak of said measurements.
un pilotage de l’analyseur pour qu’il réalise des mesures fréquentielles de l’impédance du guide d’onde en présence d’un produit dont l’attribut est connu à travers le guide d’onde,
une analyse des mesures fréquentielles pour identifier une fréquence centrale d’un pic de résonance desdites mesures, dite fréquence de qualification, et
une mise en correspondance de l’attribut connu avec la différence entre la fréquence à vide et la fréquence de qualification.Method according to claim 6, comprising a prior step of determining the term representative of said proportionality relationship by:
controlling the analyzer so that it performs frequency measurements of the impedance of the waveguide in the presence of a product whose attribute is known through the waveguide,
an analysis of the frequency measurements to identify a central frequency of a resonance peak of said measurements, referred to as the qualification frequency, and
a mapping of the known attribute to the difference between the idle frequency and the qualifying frequency.
- un guide d’onde (1) comprenant un orifice traversant destiné au passage d’un produit à travers le guide d’onde ;
- un analyseur de réseau vectoriel (4) couplé au guide d’onde et configuré pour mesurer une impédance du guide d’onde ; et
- une unité de traitement informatique (7) configurée pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une des revendications 1 à 9.
- a waveguide (1) comprising a through orifice intended for the passage of a product through the waveguide;
- a vector network analyzer (4) coupled to the waveguide and configured to measure an impedance of the waveguide; And
- a computer processing unit (7) configured to implement the steps of the method according to one of claims 1 to 9.
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Citations (5)
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| EP1316630A1 (en) | 2001-11-28 | 2003-06-04 | TEWS ELEKTRONIK Dipl.-Ing. Manfred Tews | Device and process for measuring the mass and the humidity of fibrous material in a spinning preparation machine |
| EP1592827A1 (en) | 2003-02-13 | 2005-11-09 | Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG | Device comprising a microwave resonator for or on a spinner preparation machine |
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2019
- 2019-05-15 FR FR1905039A patent/FR3096139B1/en active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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