FR3108406A1 - Systeme de decontamination de contenants - Google Patents
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Abstract
Système de décontamination de contenants comportant un dispositif (10) de détection d’altérations d’une vitre (11) constituée d’au moins une couche (12) transparente ou translucide, cette dernière étant utilisée en guide d’onde, comporte :– au moins une source lumineuse disposée au regard de la tranche (14) de la couche (12) ;– au moins deux photodétecteurs distants l’un de l’autre et disposés au regard de la tranche (14) de la couche (12) ;– des moyens de contrôle de la source lumineuse, configurés pour commander une activation de la source lumineuse ; et– des moyens d’analyse des flux lumineux captés par les photodétecteurs, configurés pour comparer les flux lumineux ainsi captés avec des flux lumineux attendus pour chaque activation de la source lumineuse, lesdits flux lumineux attendus correspondant à des flux lumineux captés par les photodétecteurs pour chaque activation de la source lumineuse en l’absence de tout défaut d’altération dans la vitre (11), et lesdits moyens d’analyse (17) étant configurés pour détecter un tel défaut d’altération lorsqu’au moins un flux lumineux capté diffère du flux lumineux attendu.
Figure pour l’abrégé : Fig 1
Description
L’invention se rattache au domaine technique des dispositifs de détection de défauts dans une vitre, et plus particulièrement à la détection d’altérations, telles que des fêlures ou des bris de vitre.
L’invention est particulièrement adaptée pour un dispositif apte à contrôler la qualité d’une vitre sujette à des conditions environnementales contraignantes.
Par exemple, l’invention trouve une application particulièrement avantageuse pour la détection d’altérations d’une vitre intégrée dans un système de décontamination de contenants alimentaires à l’aide de flashs lumineux germinicides, dans lequel la vitre est disposée entre une lampe à décharge et les contenants alimentaires.
Art antérieur
Il existe à ce jour plusieurs dispositifs de détection de bris de vitre. Par exemple, pour détecter des intrusions dans un bâtiment par une vitre, il est notamment connu d’utiliser un capteur sonore proche de la vitre afin de distinguer le bruit caractéristique d’un bris de verre et déclencher une alarme anti-intrusion.
Il est également possible de former un dispositif anti-intrusion avec un capteur de vibration monté sur la fenêtre pour détecter un bris de verre par la propagation d’une onde caractéristique d’une fêlure.
Cependant, ces dispositifs de détection nécessitent un environnement sonore silencieux ou sensiblement silencieux et ils ne sont pas adaptés à un environnement industriel, notamment pour un système de décontamination de contenants alimentaires.
Un système de décontamination de contenants alimentaires peut être réalisé par un générateur de flashs lumineux intégrant une ou plusieurs lampes à décharge configurées pour émettre des flashs lumineux dans la gamme de longueurs d’onde comprise entre 240 et 300 nanomètres. Ces flashs lumineux présentent des propriétés germinicides et ils peuvent être utilisés pour décontaminer des contenants alimentaires avant une étape de conditionnement d’un produit alimentaire sur une ligne de production. Les lampes à décharge étant particulièrement fragiles, il est nécessaire d’utiliser une vitre, transparente dans ladite gamme de longueurs d’onde, interposée entre les lampes à décharge et les contenants à décontaminer.
Cependant, cette vitre peut également se briser sous l’effet des contraintes mécaniques imposées par la ligne de production ou par les dégradations des lampes à décharge. Il est donc nécessaire de contrôler la qualité de cette vitre afin d’éviter qu’une détérioration de cette vitre ne contamine les contenants alimentaires et, ensuite, les produits alimentaires eux-mêmes.
Pour ce faire, il est connu d’utiliser un autre type de dispositif de détection d’un bris de vitre permettant de détecter une rupture de continuité électrique d’une piste métallique disposée sur une face de la vitre. Ce type de dispositif est notamment illustré dans les documents EP 2 645 092 et FR 3 024 038.
Ces dispositifs de détection présentent néanmoins plusieurs inconvénients.
Tout d’abord, la détection de bris de vitre par la rupture de continuité électrique de la piste métallique ne permet de détecter d’éventuels bris que si ces derniers rompent directement la piste métallique. Ainsi, les fêlures situées au sein de la vitre ou n’impactant pas directement la piste métallique demeurent indétectables avec de tels dispositifs de détection.
De plus, ces dispositifs de détection nécessitent l’utilisation d’une vitre particulière sur laquelle une piste métallique est déposée. Ainsi, lorsque la vitre doit être remplacée, en raison des coûts substantiels de fabrication d’une nouvelle vitre intégrant une piste métallique, le remplacement de ce type de vitre s’avère long et onéreux.
En outre, bien que ces dispositifs soient conçus pour contrôler la qualité d’une vitre d’un système de décontamination de contenants alimentaires, les flashs lumineux successifs risquent de détériorer la piste métallique. Ainsi, pour cette application spécifique, il existe également un risque de fausse détection due à une dégradation de la piste métallique, voir un risque de vaporisation de la piste métallique.
Des dispositifs de détection d’altérations au sein du verre existent également dans d’autres domaines techniques. Par exemple, pour le contrôle de l’usure et/ou la qualité des fibres optiques, il est connu d’utiliser une source lumineuse émettant un flux lumineux au niveau d’une première extrémité de la fibre optique, et un récepteur permettant de capter le flux lumineux au niveau d’une seconde extrémité de la fibre optique. D’éventuels défauts peuvent ainsi être détecté lorsque le flux lumineux capté est très inférieur à un flux lumineux attendu.
Cependant, ce type de dispositif de détection pour fibre optique est inapplicable au présent domaine technique concernant la détection d’altération d’une vitre. En effet, la propagation d’un flux lumineux au sein d’une fibre optique est simplifiée, puisque le flux lumineux ne se propage que dans une seule direction privilégiée, contrairement aux multiples directions de propagation possibles au sein d’une vitre. De plus, une fibre optique est structurée de manière à conserver un maximum de flux lumineux dans le cœur de la fibre optique, grâce à la gaine et au revêtement qui agissent comme réflecteurs, ce qui n’est pas le cas pour une vitre. Enfin, la source lumineuse utilisée pour ce type de dispositif est principalement une source laser, dont la propagation précise est adaptée à la morphologie de la fibre optique, et fortement inadaptée pour une couverture lumineuse optimale au sein d’une vitre.
Le problème technique qu’entend résoudre l’invention est donc d’obtenir un dispositif de détection d’altération d’une vitre, applicable à un système de décontamination de contenants alimentaires, permettant d’obtenir une détection efficace et limitant les contraintes de remplacement de la vitre.
Pour répondre à ce problème technique, l’invention propose d’utiliser au moins une source lumineuse et plusieurs photo détecteurs respectivement disposés en regard de la tranche de la vitre, cette dernière étant utilisée en tant que guide d’onde de sorte que les photodétecteurs puissent capter les flux lumineux émis par l’au moins une source lumineuse, soit par propagation directe, soit par réflexion et/ou transmission sur une altération de la vitre. Ainsi, des moyens d’analyse peuvent comparer les flux lumineux captés par les photodétecteurs avec des flux lumineux attendus pour détecter une altération.
A cet effet, selon un premier aspect, l’invention concerne un dispositif de détection d’altérations d’une vitre constituée d’au moins une couche transparente ou translucide.
L’invention se caractérise en ce que ladite au moins une couche est utilisée en tant que guide d’onde, et en ce que ledit dispositif comporte :
– au moins une source lumineuse disposée au regard de la tranche de ladite au moins une couche ;
– au moins deux photodétecteurs distants l’un de l’autre et disposés au regard de la tranche de ladite au moins une couche ;
– des moyens de contrôle de ladite au moins une source lumineuse, configurés pour commander une activation de ladite au moins une source lumineuse ; et
– des moyens d’analyse des flux lumineux captés par lesdits au moins deux photodétecteurs, configurés pour comparer lesdits flux lumineux ainsi captés avec des flux lumineux attendus pour chaque activation de ladite au moins une source lumineuse, lesdits flux lumineux attendus correspondant à des flux lumineux captés par les photodétecteurs pour chaque activation de ladite au moins une source lumineuse en l’absence de tout défaut d’altération dans la vitre, et lesdits moyens d’analyse étant configurés pour détecter un tel défaut d’altération lorsqu’au moins un flux lumineux capté diffère du flux lumineux attendu.
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L’invention permet, ainsi, d’utiliser des moyens optiques pour contrôler l’apparition de défauts dans une vitre en utilisant cette vitre comme guide d’onde. Pour ce faire, il suffit qu’au moins une couche de cette vitre soit transparente ou translucide de sorte que le flux lumineux puisse être transmis entre l’au moins une source lumineuse et les photodétecteurs.
Contrairement à une piste métallique disposée en surface de la vitre, la propagation d’un flux lumineux dans la vitre permet de détecter des défauts dans le cœur de la vitre et il est possible d’utiliser une vitre classique, facilement remplaçable.
La propagation des flux lumineux émis au sein du milieu propagateur constituant la vitre, préférentiellement uniforme et isotrope, peut être sujette à plusieurs phénomènes optiques. Ainsi, en présence d’une altération au sein ou à la surface de la vitre, le flux lumineux va être soit réfléchi, soit diffusé, soit transmis avant d’atteindre un ou plusieurs photodétecteurs.
Plus particulièrement, la présente d’une altération va rompre la continuité du milieu propagateur constitué par la vitre. Ainsi, il y a apparition de dioptres locaux et/ou apparition de surfaces ou d’éléments diffusants qui vont influer sur les caractéristiques et la trajectoire du flux lumineux. Ce dernier va alors subir soit une réflexion au niveau de l’altération, soit une diffusion si l’altération se présente par exemple sous la forme d’une surface irrégulière et rugueuse ou d’une altération de dimension réduite, soit une transmission partielle à travers l’altération. Il peut y avoir également des phénomènes d’inter réflexions au niveau de l’altération, par exemple en cas de fissure large.
Le flux lumineux va ainsi subir une modification de son intensité et/ou de sa direction de propagation, de telle sorte qu’un tel changement des caractéristiques du flux lumineux pourra être capté par des photodétecteurs et analysé avec des valeurs de référence, dans le but de déterminer s’il y a une altération ou non.
A l’inverse, si aucune altération n’est présente, la propagation du flux lumineux s’effectue en ligne droite, en n’est impactée par aucun changement de direction de propagation ou d’intensité, de telle sorte que les photodétecteurs reçoivent un signal optique attendu et prédéterminé.
L’invention peut être mise en œuvre pour tous les types de vitre pour peu que ces vitres présentent au moins une couche transparente ou translucide pouvant être utilisée en guide d’onde. Par exemple, l’invention peut être utilisée pour contrôler des vitres double ou triple vitrage avec ou sans traitements spécifiques.
De préférence, la vitre correspond à une vitre d’un système de décontamination de contenants, typiquement une vitre circulaire présentant un diamètre compris entre 10 et 15 centimètres.
Selon un mode de réalisation, la vitre comporte une seule couche de quartz dont l’épaisseur est comprise entre 2.5 et 5 millimètres, la tranche de ladite vitre étant diffusante. L’épaisseur particulière de la vitre permet d’être adaptée à toute source lumineuse de type LED présente sur le marché, tandis que la tranche diffusante permet une propagation des flux lumineux améliorée au sein de la vitre. En outre, le quartz est un matériau connu pour sa transparence sur une large plage de longueurs d’onde, ainsi le matériau de la vitre est adapté à la décontamination par émission de flashs lumineux ultraviolet, et également à l’utilisation de sources lumineuses et photorécepteurs sensibles au rayonnement infrarouge.
Ainsi, préférentiellement, l’au moins une source lumineuse se présente sous la forme d’au moins une LED, afin de pouvoir ajuster l’angle d’ouverture de l’éclairage au sein de la couche de la vitre. L’angle d’ouverture de l’au moins une LED peut préférentiellement être choisies entre 10° et 25°, ou préférentiellement entre 35° et 40°, ou bien encore entre 80° et 120°, de façon à pouvoir contrôler les étendues des zones de propagation de chaque LED et d’assurer une couverture lumineuse optimale au sein de la vitre.
Bien entendu, le contrôle de l’angle d’ouverture et de l’étendue de la zone de propagation du flux lumineux peut être appliqué à d’autres moyens d’éclairage, tel que l’éclairage par fibre optique. En outre, la forme de la vitre peut également varier. Pour obtenir une couverture efficace d’une vitre circulaire d’un système de décontamination de contenants, le dispositif comprend préférentiellement huit sources lumineuses et huit photodétecteurs.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte au moins deux sources lumineuses ; lesdits moyens de contrôle étant configurés pour commander une activation séquencée desdites au moins deux sources lumineuses ; lesdites au moins deux sources lumineuses et lesdits au moins deux photodétecteurs étant régulièrement répartis sur le périmètre de ladite vitre. Cette répartition particulière des sources lumineuses et des photodétecteurs garantit une couverture optimale au sein de la surface de la vitre. En outre, l’activation séquencée des sources lumineuses permet d’augmenter la surface de détection d’altérations sur la vitre.
Selon un mode de réalisation, ladite au moins une source lumineuse est constituée par au moins une LED infrarouge, et en ce que les au moins deux photodétecteurs comportent des filtres optiques permettant de bloquer les rayonnements hors de l’infrarouge. Ce mode de réalisation permet de s’affranchir des perturbations optiques externes en limitant la gamme de longueurs d’onde utilisée pour l’émission et la réception des flux lumineux. Ainsi, toute perturbation optique située dans le domaine du visible et/ou des ultraviolets ne sera pas captée par les photodétecteurs.
La filtration des perturbations optiques externes peut également être réalisée par une modulation et une démodulation de la fréquence des sources lumineuses. Selon un mode de réalisation, les moyens de contrôle comportent un modulateur de la fréquence d’activation de ladite au moins une source lumineuse, et les moyens d’analyse comportent un démodulateur associé à chaque photodétecteur, lesdits démodulateurs étant synchronisés avec ledit modulateur de sorte à filtrer les signaux lumineux captés par lesdits au moins deux photodétecteurs. En variante, une démodulation asynchrone peut également être mise en œuvre.
Selon un mode de réalisation, les moyens de contrôle comprennent :
– un circuit de gestion du courant fourni auxdites au moins deux sources lumineuses ;
– un sélectionneur configuré pour transmettre ledit courant du circuit de gestion à l’une desdites au moins deux sources lumineuses ; et
– un organe de supervision configuré pour commander ledit circuit de gestion et ledit sélectionneur afin d’activer lesdites au moins deux sources lumineuses l’une après l’autre.
– un circuit de gestion du courant fourni auxdites au moins deux sources lumineuses ;
– un sélectionneur configuré pour transmettre ledit courant du circuit de gestion à l’une desdites au moins deux sources lumineuses ; et
– un organe de supervision configuré pour commander ledit circuit de gestion et ledit sélectionneur afin d’activer lesdites au moins deux sources lumineuses l’une après l’autre.
L’organe de supervision, par exemple un microcontrôleur, permet de s’assurer que l’activation des sources lumineuses s’effectue en dehors de toute perturbation de mesure externe. A titre d’exemple, si la vitre est soumise à l’émission de flashs externes lumineux émis régulièrement, l’organe de supervision peut s’assurer que l’activation des sources lumineuses est effectuée entre deux flashs lumineux, par exemple consécutivement à une temporisation prédéterminée.
Le circuit de gestion du courant est utilisé afin de fournir avantageusement différents niveaux d’intensité aux sources lumineuses, afin d’éviter des phénomènes de saturation de mesure par les photodétecteurs, et de vérifier la réponse des photodétecteurs selon deux niveaux d’intensité, dans un souci d’améliorer la fiabilité des résultats. Ainsi, selon un mode de réalisation, le circuit de gestion est configuré pour fournir un courant à deux niveaux d’intensité distincts auxdites au moins deux sources lumineuses, en fonction d’un signal de commande dudit organe de supervision, de sorte que lesdits moyens d’analyse puissent comparer lesdits flux lumineux captés à ces deux niveaux d’intensité avec des flux lumineux attendus à ces même niveau d’intensité pour chaque activation desdites au moins deux sources lumineuses.
Le sélectionneur permet d’activer une seule source lumineuse parmi l’ensemble des sources lumineuses de sorte que l’organe de supervision puisse commander une activation des sources lumineuses l’une après l’autre afin d’augmenter la surface de détection en cumulant l’analyse de plusieurs flux lumineux de plusieurs sources lumineuses allumées successivement.
Selon un mode de réalisation, les moyens d’analyse comprennent :
– au moins deux amplificateurs, chaque amplificateur étant connecté à un photodétecteur distinct de sorte à amplifier le signal reçu par ledit photodétecteur ;
– une mémoire contenant des valeurs représentant les flux lumineux attendus, ces valeurs étant enregistrées au cours d’une phase de calibration, de sorte à représenter des flux lumineux captés par les photodétecteurs pour chaque activation de ladite au moins une source lumineuse en l’absence de tout défaut d’altération dans la vitre ; et
– un organe de supervision connecté auxdits amplificateurs et à ladite mémoire, ledit organe de supervision étant configuré pour lire les valeurs en sortie desdits amplificateurs et comparer ces valeurs avec celles contenues dans ladite mémoire pour chaque activation de ladite au moins une source lumineuse.
– au moins deux amplificateurs, chaque amplificateur étant connecté à un photodétecteur distinct de sorte à amplifier le signal reçu par ledit photodétecteur ;
– une mémoire contenant des valeurs représentant les flux lumineux attendus, ces valeurs étant enregistrées au cours d’une phase de calibration, de sorte à représenter des flux lumineux captés par les photodétecteurs pour chaque activation de ladite au moins une source lumineuse en l’absence de tout défaut d’altération dans la vitre ; et
– un organe de supervision connecté auxdits amplificateurs et à ladite mémoire, ledit organe de supervision étant configuré pour lire les valeurs en sortie desdits amplificateurs et comparer ces valeurs avec celles contenues dans ladite mémoire pour chaque activation de ladite au moins une source lumineuse.
Les amplificateurs amplifient le signal correspondant au flux lumineux captés par les photodétecteurs afin qu’il soit exploitable par l’organe de supervision. L’organe de supervision peut ainsi comparer la valeur correspondant au signal du flux lumineux capté par chaque photodétecteur aux valeurs de flux lumineux attendus stockés dans la mémoire pour détecter d’une éventuelle altération.
Selon un mode de réalisation, la mémoire comprend :
– une première table intégrant les valeurs correspondant aux flux lumineux attendus ; et
– une seconde table intégrant des valeurs correspondant à des flux lumineux captés par les au moins deux photodétecteurs sans activation de ladite au moins une source lumineuse de sorte à représenter un niveau de bruit subit par chaque photodétecteur ;
ledit organe de supervision étant configuré pour corriger, avant chaque comparaison, les valeurs lues en sortie des amplificateurs par les valeurs correspondant au niveau de bruit subit par chaque photodétecteur.
– une première table intégrant les valeurs correspondant aux flux lumineux attendus ; et
– une seconde table intégrant des valeurs correspondant à des flux lumineux captés par les au moins deux photodétecteurs sans activation de ladite au moins une source lumineuse de sorte à représenter un niveau de bruit subit par chaque photodétecteur ;
ledit organe de supervision étant configuré pour corriger, avant chaque comparaison, les valeurs lues en sortie des amplificateurs par les valeurs correspondant au niveau de bruit subit par chaque photodétecteur.
La première table se présente, par exemple, sous la forme d’un premier tableau de valeurs stocké dans une mémoire de type ROM, avec les valeurs de flux attendus sur chaque photorécepteur, pour chaque niveau d’intensité appliqué à chaque source lumineuse. Par ailleurs, il est également possible de stocker dans le premier tableau des valeurs seuil en dehors desquelles le dispositif détecte la présence d’une altération. La seconde table se présente, par exemple, sous la forme d’un second tableau de valeurs stocké dans une mémoire de type RAM, avec les valeurs de flux captés par chaque photorécepteur en l’absence de toute activation de source lumineuse. Ces valeurs de la seconde table sont préférentiellement déterminées pour chaque cycle de mesure entre deux flashs lumineux de décontamination afin de corriger les valeurs correspondant aux flux lumineux reçus par les photodétecteurs pour limiter les effets de chauffe ou de vieillissement.
Selon un second aspect, l’invention concerne un système de décontamination de contenant comportant :
– un générateur de flashs lumineux ultraviolets compris dans la bande de longueurs d’onde compris entre 240 et 300 nanomètres de sorte à obtenir des propriétés germinicides ;
– un support de contenant à décontaminer ; et
– une vitre disposée entre ledit générateur de flashs lumineux germinicides et ledit support de contenant, ladite vitre étant pourvue d’un dispositif de détection d’altérations selon le premier aspect de l’invention.
– un générateur de flashs lumineux ultraviolets compris dans la bande de longueurs d’onde compris entre 240 et 300 nanomètres de sorte à obtenir des propriétés germinicides ;
– un support de contenant à décontaminer ; et
– une vitre disposée entre ledit générateur de flashs lumineux germinicides et ledit support de contenant, ladite vitre étant pourvue d’un dispositif de détection d’altérations selon le premier aspect de l’invention.
Selon un troisième aspect, l’invention concerne un procédé de commande d’un dispositif de détection d’altérations selon le premier aspect de l’invention, le procédé comportant les étapes suivantes :
– lecture des flux lumineux captés par les au moins deux photodétecteurs sans activation de ladite au moins une source lumineuse ;
– enregistrement dans une table des valeurs correspondant à des flux lumineux captés par lesdits au moins deux photodétecteurs sans activation de ladite au moins une source lumineuse de sorte à représenter un niveau de bruit subit par chaque photodétecteurs (15) ; et
pour chaque source lumineuse :
– émission d’un flux lumineux par ladite source lumineuse sélectionnée ;
– lecture des flux lumineux captés l’ensemble des photodétecteurs ;
– correction des valeurs correspondant aux flux lumineux captés par les photodétecteurs avec les valeurs contenues dans ladite table ; et
– détection d’altération si, pour chaque photodétecteur, la différence entre la valeur corrigée correspondant au flux lumineux capté et une valeur correspondant au flux lumineux attendu est supérieure à une valeur seuil.
– lecture des flux lumineux captés par les au moins deux photodétecteurs sans activation de ladite au moins une source lumineuse ;
– enregistrement dans une table des valeurs correspondant à des flux lumineux captés par lesdits au moins deux photodétecteurs sans activation de ladite au moins une source lumineuse de sorte à représenter un niveau de bruit subit par chaque photodétecteurs (15) ; et
pour chaque source lumineuse :
– émission d’un flux lumineux par ladite source lumineuse sélectionnée ;
– lecture des flux lumineux captés l’ensemble des photodétecteurs ;
– correction des valeurs correspondant aux flux lumineux captés par les photodétecteurs avec les valeurs contenues dans ladite table ; et
– détection d’altération si, pour chaque photodétecteur, la différence entre la valeur corrigée correspondant au flux lumineux capté et une valeur correspondant au flux lumineux attendu est supérieure à une valeur seuil.
Description des figures
La manière de réaliser l’invention, ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description des modes de réalisation qui suivent, à l’appui des figures annexées dans lesquelles :
Description détaillée de l’invention
La figure 1 illustre un système de décontamination30de contenants alimentaires31, typiquement un pot de yaourt disposé sur une ligne de production et destiné à être rempli. Avant de procéder au remplissage du pot de yaourt31, celui-ci est préférentiellement conduit sous un générateur de flashs lumineux germinicides32. Ce générateur de flashs lumineux32comporte une ou plusieurs lampes à décharge33, par exemple deux lampes à décharge33, tel qu’illustré sur la figure 1.
Une lampe à décharge33se présente classiquement sous la forme d’un tube hermétique, généralement réalisé en quartz, intégrant du xénon et deux électrodes.
Des flashs lumineux sont obtenus par le générateur32en créant un arc électrique de décharge entre les deux électrodes et à travers un plasma de xénon qui réalise la transformation de l’énergie électrique en énergie lumineuse. La technologie de réalisation de ce générateur de flashs lumineux32est, par exemple, décrite dans le document FR 2 890 233.
Ces lampes à décharge33sont configurées pour émettre des flashs lumineux dans la gamme de longueur d’onde comprise entre 240 et 300 nanomètres de sorte à conférer des propriétés germinicides auxdits flashs et à décontaminer le contenant31avant que celui-ci ne reçoive les produits alimentaires à conditionner. Si la figure 1 illustre un système de décontamination30pour des pots de yaourt31, bien évidemment d’autres types de contenants peuvent être décontaminés de la même manière.
Les arcs électriques successifs créés à l’intérieur des lampes à décharge33engendrent des dégradations de la paroi en quartz entrant dans leur constitution. Ainsi, ces lampes à décharge sont susceptibles de se briser et corollairement, d’envoyer une partie des débris de quartz dans les contenants à décontaminer31.
Quelle que soit l’application, le risque de dégradation des lampes à décharge33doit être maîtrisé pour éviter que des débris de quartz ne puissent se retrouver dans les contenants31. Pour ce faire, il est souvent imposé d’interposer une vitre11entre les lampes à décharge33et les contenants à décontaminer31. Cependant, les débris de quartz consécutifs à une dégradation d’une lampe à décharge33peuvent également dégrader la vitre11et entraîner des fissures ou des brisures de cette vitre11. Il s’ensuit, que cette vitre11peut également être détériorée et laisser échapper des contaminants, provenant de la vitre11ou des lampes à décharge33, dans le contenant31. La détérioration de la vitre peut également être consécutive à un problème mécanique sur une machine ou à une mauvaise manipulation de la part d’un opérateur de sorte que la face externe de la vitre subisse un impact.
L’invention vise plus particulièrement à contrôler les altérations susceptibles d’affecter cette vitre11. Dans l’exemple de la figure 1, cette vitre11est constituée d’une seule couche de quartz d’une épaisseur comprise entre 2,5 et 5 millimètres.
Cette couche de quartz a l’avantage d’être transparente pour les longueurs d’onde des lampes à décharge33 ,et elle peut également être utilisée comme guide d’onde pour des moyens de détection optique des altérations de la vitre11.
En effet, selon invention, le dispositif10comporte au moins deux sources lumineuses13et au moins deux photodétecteurs15disposés en regard de la tranche de cette vitre11. Ainsi, les photodétecteurs15peuvent capter les flux lumineux transmis, de manière directe ou indirecte, par les sources lumineuses13. Pour ce faire, la tranche de la vitre11est préférentiellement diffusante.
Bien entendu, pour utiliser la vitre11en tant que guide d’onde, il suffit qu’au moins une couche de cette vitre11soit transparente ou translucide. Pour des applications autres qu’un système de décontamination, cette vitre11pourrait comporter plusieurs couches avec au moins une couche transparente ou translucide utilisée comme guide d’onde. Par exemple, l’invention pourrait être mise en œuvre pour un système anti intrusion d’une fenêtre d’un bâtiment. Dans ce cas, la fenêtre pourrait correspondre à une fenêtre de type double ou triple vitrage avec des couches métalliques appliquées sur une ou plusieurs interfaces de cette fenêtre. Dans cet exemple, l’invention pourrait être mise en œuvre sur une des couches de verre formant cette fenêtre.
Pour former les moyens de détection optique, quatre sources lumineuses13, nomméS1àS4, et quatre photodétecteurs15, nommésP1àP4, sont utilisés dans l’exemple des figures 1 à 7. La vitre11correspond à une vitre circulaire et les sources lumineuses13et les photodétecteurs15sont régulièrement répartis autour de cette vitre11.
De préférence, pour une vitre11d’un système de décontamination30tel qu’illustré sur la figure 1, huit sources lumineuses13et huit photodétecteurs15peuvent être utilisés. Bien entendu, la forme de la vitre11peut varier en fonction de l’application, et le nombre de sources lumineuses13ainsi que le nombre de photodétecteurs15est préférentiellement dépendant de la surface de la vitre11à contrôler.
De préférence, les sources lumineuses13correspondent à des LEDs émettant dans l’infrarouge et les photodétecteurs15sont constitués des capteurs infrarouges.
Les sources lumineuses13sont commandées par des moyens de contrôle16. Tel qu’illustré sur les figures 2 et 3, ces moyens de contrôle16intègrent un circuit de gestion19, un sélectionneur20est un organe de supervision18.
Le circuit de gestion19est connecté à une alimentationVccet permet de fournir un courant spécifiqueI1ouI2aux sources lumineuses13. En variante, ce circuit de gestion19peut être configuré pour ne fournir qu’un seul niveau d’intensité sans modifier l’invention.
Le sélectionneur20est quant à lui configuré pour transmettre ce courantI1ouI2en sortie du circuit de gestion19à une seule des sources lumineuses13. Ce sélectionneur20est commandé par un signalC sprovenant de l’organe de supervision18. Ainsi, cet organe de supervision18peut commander une activation séquencée des sources lumineuses13, c’est-à-dire une activation des sources lumineuses13l’une après l’autre. En outre, l’organe de supervision18peut également commander le circuit de gestion19, au moyen d’un signalCi, afin de définir le niveau d’intensitéI1ouI2à transmettre aux sources lumineuses13.
Les photodétecteurs15sont connectés à des moyens d’analyse17. Ces moyens d’analyse17partagent préférentiellement l’organe de supervision18avec les moyens de contrôle16. En variante, les moyens de contrôle16les moyens d’analyse17peuvent présenter des organes de supervision distincts.
L’organe de supervision18peut correspondre à un processeur, un FPGA selon l’acronyme anglo-saxon «Field Programmable Gate Arrays» c’est-à-dire un réseau logique programmable, ou un microcontrôleur capable d’exécuter une suite d’instructions logiques. Pour ce faire, l’organe de supervision18peut comporter une horloge intégrée, tel qu’illustré sur la figure 2 ou être cadencé au moyen d’une horloge externe, tel qu’illustré sur la figure 3 au moyen du signalH.
Les flux lumineux captés par les photodétecteurs15sont transmis à l’organe de supervision18au moyen d’une ligne dédiée à chaque photodétecteurs15.
Sur chaque ligne, un photodétecteur15est connecté à un amplificateur21spécifique, destiné à amplifier le signal reçu par le photodétecteur15avant de le transmettre à l’organe de supervision18. Ce signal en sortie de l’amplificateur21est classiquement analogique, alors que l’organe de supervision18peut comporter des entrées analogiques ou numériques.
Dans le cas de la figure 2, l’organe de supervision18présente des entrées numériques si bien qu’un convertisseur analogique/numérique22doit être disposé sur chaque ligne des photodétecteurs15pour transmettre la valeur des flux lumineux captés par ces photodétecteurs15. En variante, tel qu’illustré sur la figure 3, l’organe de supervision18peut comporter des entrées analogiques et, dans ce cas, il n’est pas nécessaire d’utiliser des convertisseurs analogique/numérique22.
En outre, les moyens d’analyse17comportent également une mémoire23contenant au moins une tableT1stockant les valeurs de flux lumineux attendus pour chaque photodétecteur15en fonction de chaque source lumineuse13activée. Dans l’exemple de la figure 2, cette seule tableT1est intégrée dans la mémoire23alors que, sur la figure 3, une seconde tableT2est intégrée dans cette mémoire23. Cette seconde tableT2vise à enregistrer, à chaque cycle de contrôle, une valeur des flux lumineux captés par les photodétecteurs15sans activation des sources lumineuses13de sorte à représenter le niveau de bruit subit par chaque photodétecteur15.
Plusieurs variantes sont possibles pour les moyens de contrôle16et moyens d’analyse17sans modifier l’invention. Par exemple, tel qu’illustré sur la figure 3, une modulation des signaux lumineux transmis par les sources lumineuses13peut être réalisée au moyen d’un modulateur23. Cette modulation est associée à des démodulateurs24montés sur chaque ligne de chaque photodétecteur15, de sorte à synchroniser, sur le signal d’horlogeH, la modulation et la démodulation afin que seuls les signaux lumineux présentant la même fréquence de modulation soient captés par les photodétecteurs15. En outre, il existe un grand nombre de variantes optiques pouvant être mis en œuvre sans changer l’invention, telles que les filtrages ou des transformations des images reçues par les photodétecteur15.
Quelle que soit la variante utilisée, les moyens d’analyse17sont configurés pour détecter un défaut d’altération dans une perturbation du flux lumineux transmis par chaque source lumineuse13et captée par les photodétecteurs15.
Plus précisément, la réception des flux lumineux par chaque photodétecteur15se présente sous la forme de deux configurations possibles :
– une première configuration dans laquelle la réception du flux lumineux par le photodétecteur15s’effectue directement par transmission, lorsque le photodétecteur15est disposé en regard de la zone de propagationZ1-Z4propre à l’une des sources lumineuses13, tel qu’illustré sur les figures 4 et 5 ; et
– une deuxième configuration dans laquelle la réception du flux lumineux par le photodétecteur15s’effectue indirectement par réflexion, lorsque le photodétecteur15n’est pas disposé en regard de la zone de propagationZ1-Z4propre à l’une des sources lumineuses13, tel qu’illustré sur les figures 6 et 7.
– une première configuration dans laquelle la réception du flux lumineux par le photodétecteur15s’effectue directement par transmission, lorsque le photodétecteur15est disposé en regard de la zone de propagationZ1-Z4propre à l’une des sources lumineuses13, tel qu’illustré sur les figures 4 et 5 ; et
– une deuxième configuration dans laquelle la réception du flux lumineux par le photodétecteur15s’effectue indirectement par réflexion, lorsque le photodétecteur15n’est pas disposé en regard de la zone de propagationZ1-Z4propre à l’une des sources lumineuses13, tel qu’illustré sur les figures 6 et 7.
Tel qu’illustré sur la figure 10, le procédé de commande d’un dispositif de détection10d’un système de décontamination30comporte une première étape100consistant à lire la valeur du signalEfprovenant du générateur de flashs lumineux ultraviolet32. Ainsi, lorsque les lampes à décharge33sont éteintes et qu’un flash vient de se produire, le signalEfpasse à zéro et l’étape100commande le début d’une phase de contrôle de la qualité de la vitre11.
La première étape de contrôle101vise à lire les flux lumineux captés par les photodétecteurs15sans activation des sources lumineuses13. Pour ce faire, une temporisation, par exemple de 10 millisecondes, peut être utilisée avant de lire ces flux lumineux afin de dissiper l’effet de saturation des photodétecteurs15pouvant survenir suite à l’émission du flash lumineux par le flash du générateur32.
A l’issue de cette première étape101, les mesures des valeursMes(P1-P4)des différents photodétecteurs15sont enregistrées dans la seconde tableT2, lors d’une étape102. Ainsi, dans ce mode de réalisation, la seconde tableT2est utilisée pour améliorer la précision des valeurs acquises par les photodétecteurs15et cette tableT2est mise à jour à chaque cycle de détection, par exemple entre deux flashs lumineux du générateur32. La figure 9 illustre un exemple de valeurs stockées dans cette seconde tableT2.
Typiquement, la durée entre deux flashs lumineux germinicides est d’environ une seconde. Pendant cette durée, il est possible d’effectuer un grand nombre de détections et de calculs. Après cette étape d’enregistrement102, le procédé commande chaque source lumineuse13indépendamment pour mesurer les flux lumineux captés par les photodétecteurs15.
Ainsi, une première source lumineuseS(X)est sélectionnée et, lorsque les différentes mesures sont réalisées à partir de cette source lumineuseS(X), une boucle va incrémenter la valeur deXpour effectuer les mêmes mesures à partir d’une nouvelle source lumineuse13.
Dans chaque boucle, une première étape103consiste à émettre un flux lumineux par la source lumineuse13sélectionnée au moyen du signalC scontrôlant le sélectionneur20. Après une temporisation permettant à la lumière émise par la source lumineuse13sélectionnée de se stabiliser, typiquement une temporisation de l’ordre de quelques dizaines de microsecondes, une étape104consiste à acquérir les valeurs des flux lumineux captés par les photodétecteurs15. Pour chacune de ces valeurs, une correction peut être réalisée, dans une étape105, pour supprimer le niveau de bruit présent sur les mesures en effectuant une soustraction des valeurs mesurées avec celles présentes dans la tableT2. Pour finir, avec les valeurs corrigées de chaque photodétecteur15, l’étape106détecte si un défaut est présent sur la vitre11lorsqu’une valeur corrigée diffère d’une valeur attendue stockée dans la tableT1. La figure 8 illustre un exemple de valeurs stockées dans cette première tableT1correspondant aux positionnements illustrés sur les figures 4 et 5.
La différence peut être caractérisée par rapport à une valeur seuil. Ainsi, lorsque la différence entre la valeur corrigée et la valeur attendue est supérieure à cette valeur seuil, une altération est détectée. D’autres techniques de détection peuvent également être mises en œuvre, par exemple au moyen d’une nouvelle mesure de confirmation lorsqu’une altération est détectée.
En outre, pour chaque source lumineuse sélectionnéeS(X), il est possible d’effectuer la mesure des flux lumineux captés par rapport à deux niveaux de flux lumineux émis par la source lumineuse13au moyen d’une nouvelle mesure, après modification du niveau de flux lumineux, par l’intermédiaire de la commandeC isur le circuit de gestion19.
Après émission d’un flux lumineux par une source lumineuse13, il est préférable d’utiliser une temporisation avant d’émettre un nouveau flux lumineux afin de s’assurer que le premier flux lumineux ne perturbe pas les mesures suivantes. Par exemple, une temporisation de quelques dizaines de microsecondes peut être mise en œuvre.
Lorsque que toutes les sources lumineuses13ont été sélectionnées séquentiellement pour mesurer les flux lumineux captés par les photodétecteurs15, le dispositif de détection de l’invention peut provoquer le déclenchement d’une alarme si une ou plusieurs altérations ont été détectées, dans l’étape106. Dans le cas contraire, le dispositif de détection10est mis en veille jusqu’à la fin d’un prochain flash émis par le générateur de flashs lumineux32.
L’invention permet, ainsi, de contrôler la qualité d’une vitre11avec des moyens optiques non-invasifs et particulièrement performants pour caractériser une grande surface. En outre, lorsqu’une altération est constatée sur la vitre, celle-ci peut être facilement remplacée car elle n’intègre pas de traitements spécifiques liés aux besoins de son contrôle qualité, par exemple cette vitre11n’intègre pas de quelconque piste métallique.
Claims (13)
- Dispositif (10) de détection d’altérations d’une vitre (11) constituée d’au moins une couche (12) transparente ou translucide, caractérisé :
– en ce que ladite au moins une couche (12) est utilisée en guide d’onde, et
– en ce que le dispositif (10) comporte :
.au moins une source lumineuse (13) disposée au regard de la tranche (14) de ladite au moins une couche (12) ;
.au moins deux photodétecteurs (15) distants l’un de l’autre et disposés au regard de la tranche (14) de ladite au moins une couche (12) ;
.des moyens de contrôle (16) de ladite au moins une source lumineuse (13), configurés pour commander une activation de ladite au moins une source lumineuse (13) ; et
.des moyens d’analyse (17) des flux lumineux captés par lesdits au moins deux photodétecteurs (15), configurés pour comparer lesdits flux lumineux ainsi captés avec des flux lumineux attendus pour chaque activation de ladite au moins une source lumineuse (13), lesdits flux lumineux attendus correspondant à des flux lumineux captés par les photodétecteurs (15) pour chaque activation de ladite au moins une source lumineuse en l’absence de tout défaut d’altération dans la vitre (11), et lesdits moyens d’analyse (17) étant configurés pour détecter un tel défaut d’altération lorsqu’au moins un flux lumineux capté diffère du flux lumineux attendu. - Dispositif de détection d’altérations d’une vitre (11) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (10) comporte au moins deux sources lumineuses (13) ; lesdits moyens de contrôle (16) étant configurés pour commander une activation séquencée desdites au moins deux sources lumineuses (13) ; lesdites au moins deux sources lumineuses (13) et lesdits au moins deux photodétecteurs (15) étant régulièrement répartis sur le périmètre de ladite vitre (11).
- Dispositif de détection d’altérations d’une vitre (11) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (16) comprennent :
– un circuit de gestion (19) du courant (I1, I2) fourni auxdites au moins deux sources lumineuses (13) ;
– un sélectionneur (20) configuré pour transmettre ledit courant (I1, I2) du circuit de gestion (19) à l’une desdites au moins deux sources lumineuses (13) ; et
– un organe de supervision (18) configuré pour commander ledit circuit de gestion (19) et ledit sélectionneur (20) afin d’activer lesdites au moins deux sources lumineuses (13) l’une après l’autre. - Dispositif de détection d’altérations d’une vitre (11) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de gestion (19) est configuré pour fournir un courant à deux niveaux d’intensité (I1, I2) distincts auxdites au moins deux sources lumineuses (13), en fonction d’un signal de commande (Ci) dudit organe de supervision (18), de sorte que les moyens d’analyse (17) puissent comparer lesdits flux lumineux captés à ces deux niveaux d’intensité (I1, I2) avec des flux lumineux attendus à ces mêmes niveaux d’intensité (I1, I2) pour chaque activation desdites au moins deux sources lumineuses (13).
- Dispositif de détection d’altérations d’une vitre (11) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d’analyse (17) comprennent :
– au moins deux amplificateurs (21), chaque amplificateur étant connecté à un photodétecteur (15) distinct de sorte à amplifier le signal reçu par ledit photodétecteur (15) ;
– une mémoire (23) contenant des valeurs représentant les flux lumineux attendus, ces valeurs étant enregistrées au cours d’une phase de calibration, de sorte à représenter des flux lumineux captés par les photodétecteurs (15) pour chaque activation de ladite au moins une source lumineuse (13) en l’absence de tout défaut d’altération dans la vitre (11) ; et
– un organe de supervision (18) connecté auxdits amplificateurs (21) et à ladite mémoire (23), ledit organe de supervision (18) étant configuré pour lire les valeurs en sortie desdits amplificateurs (21) et comparer ces valeurs avec celles contenues dans ladite mémoire (23) pour chaque activation de ladite au moins une source lumineuse (13). - Dispositif de détection d’altérations d’une vitre (11) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la mémoire (23) comprend :
– une première table (T1) intégrant les valeurs correspondant aux flux lumineux attendus ; et
– une seconde table (T2) intégrant des valeurs correspondant à des flux lumineux captés par les au moins deux photodétecteurs (15) sans activation de ladite au moins une source lumineuse (13) de sorte à représenter un niveau de bruit subit par chaque photodétecteur (15) ;
ledit organe de supervision (18) étant configuré pour corriger, avant chaque comparaison, les valeurs lues en sortie des amplificateurs (21) par les valeurs correspondant au niveau de bruit subit par chaque photodétecteur (15). - Dispositif de détection d’altérations d’une vitre (11) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (16) comportent un modulateur (23) de la fréquence d’activation de ladite au moins une source lumineuse (13), et en ce que les moyens d’analyse (17) comportent un démodulateur (24) associé à chaque photodétecteur (15), lesdits démodulateurs (24) étant synchronisés avec ledit modulateur (23) de sorte à filtrer les signaux lumineux captés par lesdits au moins deux photodétecteurs (15).
- Dispositif de détection d’altérations d’une vitre (11) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite au moins une source lumineuse (13) est constituée par au moins une LED infrarouge, et en ce que les au moins deux photodétecteurs (15) comportent des filtres optiques permettant de bloquer les rayonnements hors de l’infrarouge.
- Dispositif de détection d’altérations d’une vitre (11) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la vitre (11) comporte une seule couche de quartz, dont l’épaisseur est comprise entre 2.5 et 5 millimètres, la tranche de ladite vitre (11) étant diffusante.
- Système de décontamination (30) de contenants comportant :
– un générateur de flashs lumineux ultraviolets (32) compris dans la bande de longueurs d’onde comprises entre 240 et 300 nanomètres de sorte à conférer auxdites flashs des propriétés germinicides ;
– un support de contenants à décontaminer (31) ; et
– une vitre (11) disposée entre ledit générateur de flashs lumineux germinicides et ledit support de contenants (31) ;
ladite vitre (11) étant pourvue d’un dispositif de détection d’altérations (10) selon l’une des revendications 1 à 9. - Système de décontamination de contenants selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (16) et les moyens d’analyse (17) sont configurés pour détecter des défauts d’altération entre deux flashs lumineux.
- Système de décontamination de contenants selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (16) et les moyens d’analyse (17) sont configurés pour détecter des défauts d’altération après une temporisation consécutive à l’utilisation dudit flash lumineux germinicide.
- Procédé de commande d’un dispositif de détection d’altérations (10) d’une vitre (11) selon l’une des revendications 1 à 9, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
– lecture (101) des flux lumineux captés par les au moins deux photodétecteurs (15) sans activation de ladite au moins une source lumineuse (13) ;
– enregistrement (102) dans une table (T2) des valeurs correspondant à des flux lumineux captés par lesdits au moins deux photodétecteurs (15) sans activation de ladite au moins une source lumineuse (13) de sorte à représenter un niveau de bruit subit par chaque photodétecteurs (15) ; et
– pour chaque source lumineuse (13) :
.émission (103) d’un flux lumineux par ladite source lumineuse (13) sélectionnée ;
.lecture (104) des flux lumineux captés par l’ensemble des photodétecteurs (15) ;
.correction (105) des valeurs correspondant aux flux lumineux captés par les photodétecteurs (15) avec les valeurs contenues dans ladite table (T2) ; et
.détection d’altération (106) si, pour chaque photodétecteur (15), la différence entre la valeur corrigée correspondant au flux lumineux capté et une valeur correspondant au flux lumineux attendu est supérieure à une valeur seuil.
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