WO1995010054A1 - Dispositif de detection d'un changement de l'etat d'un ensemble mecanique, procede de surveillance de l'etat d'un ensemble mecanique et utilisation de ce dispositif - Google Patents
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- WO1995010054A1 WO1995010054A1 PCT/CH1994/000196 CH9400196W WO9510054A1 WO 1995010054 A1 WO1995010054 A1 WO 1995010054A1 CH 9400196 W CH9400196 W CH 9400196W WO 9510054 A1 WO9510054 A1 WO 9510054A1
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
Definitions
- the present invention relates to a device for detecting a change in state according to the preamble of claim 1.
- sensors which are commonly used to obtain information as to the variables mentioned above, sensors which are of a different nature such as for example pressure, piezoelectric or other sensors, probes monitoring the positioning of a certain room, etc.
- proximity sensors or mechanical probes to establish information as to the existence or the quality of a contact between two parts, since such a sensor is often positioned between two surfaces. that we want to put in contact. This gives rise to space, wear and fragility difficulties which lead to limitations and disturbances in the application, or to excessively increased production costs.
- Document DE-C-938 273 describes a method of measuring the force with which two metal surfaces are pressed against each other, by measuring the ratio between the ultrasonic energy reflected by the interface of said metal surfaces in contact with each other, and ultrasonic energy passing through this interface.
- the ratio between the reflected part and the transmitted part is a function of the pressure with which the two surfaces are pressed against each other.
- the calculation and comparison means may be capable of producing an output signal comprising at least two values, one representing the presence of contact between the independent parts of said mechanical assembly and the other value representing the absence of contact.
- the device according to the invention may further comprise a storage means capable of storing a desired number of consecutive ranges of reference values and values of the output signal as well as an indicator means capable of allocatively indicating the appearance of an output signal from the calculation and comparison means corresponding to one of the ranges of values.
- the storage means may include a state selection and write control means capable of selecting a plurality of different states and of commanding the writing of the value of the output signal corresponding to each state selected in the means of memorization.
- the device according to the invention may also include coders capable of measuring the position of one or more of the independent parts, the set of transmitting and receiving elements as well as the calculation and comparison means being able to detect deformations or changes in the dimensions of said parts.
- a device can be a device for monitoring the state of a mechanical assembly in which at least one of the states from the following group of states is monitored: presence of an element, dimension, position, orientation and / or temperature of an element, state of transformation of dimensions, position, orientation and / or temperature of an element, state of transformation of the property or of the physical or chemical state of an element.
- the present invention also refers to a method for monitoring the state of a mechanical assembly in a process producing a transformation of said state or in a process in which said state should be kept constant, characterized by the following steps:
- the output signal represents a particular state (for example: “yes or no contact”) or indicates the degree to which this state is reached (for example: "0.95 to 1.00 degree contact”).
- a method according to the invention can also comprise a learning step during which values or ranges of values of the output signal and / or signals of the receiver elements representing a series of selected states are stored in the storage means. .
- the device according to the invention can be used in a process requiring the monitoring of the state of a mechanical assembly, such as a process for handling mechanical parts or a process in which the changes of state of a mechanical assembly manifest themselves in a change in overall sound-transmission characteristics.
- Figure 1 is a block diagram of the prehesion of a mechanical part by and between two other mechanical parts, the state of contact between these parts and the location of the first part between the other two being monitored by a device according to the present invention
- FIG. 2 shows the monitoring of the filling level of a container by a device according to the invention
- FIG. 3 shows the monitoring of a change of state of a material housed in a container, this change being monitored by a device according to the invention
- FIG. 4 shows a block electronic circuit for controlling and calculating an output signal from the device according to the invention
- FIG. 5 shows the basic assembly according to FIG. 4 extended by certain additional functions
- Figures 6a-6i show different phases of a mechanical process as well as graphs representing the state calculations.
- FIG 1 there are two parts 1 and 2 whose part 2 can be stationary or mobile, the part 1 being capable of being urged towards the part 2 by means of a forced ⁇ F.
- a mechanical part 3 is positioned between the two parts 1 and
- Such a force application between the parts mentioned will for example be used for gripping by clamps of an industrial robot of a workpiece.
- a control and calculation unit 4 being connected to each of the transmitting and receiving elements.
- the assembly 4 includes an input M for switching on as well as an output S by which the output signal can be communicated to the operator of the mechanical assembly or to a digital control.
- each transmitting element Ei, E2 and E3 is controlled to emit sound signals which, propagating inside the elements of the mechanical assembly, will be received in each of the receiving elements Ri, R2 and R3, and the electronic assembly 4 receives the signals electronics produced by the receiving elements to compare them with the signals emitted by the transmitting elements in order to calculate the output signal.
- the mechanical element 1 and the mechanical element 2 would comprise only a transmitting element and a receiving element, for example the elements E2 and R2 and the sound signal would be emitted by the emitter E2, would cross the interface between parts 1 and 3, then part 3, the interface between parts 3 and 2 and would finally be received in receiver R2.
- the amplitude of the sound signal emitted by the transmitter E2 will be compared with the amplitude of the sound signal received by the receiver R2 will be compared with reference values and the difference of these two amplitudes will be an indicator for the presence or absence of contact between parts 1, 3 and 2.
- the amplitude of the sound signal received in the receiver R2 in the case where the contact between the three parts is established would be practically identical to the amplitude of the signal emitted by the transmitter E2, while in without contact, the amplitude of the sound signal received in the receiver R2 would be practically zero.
- we obviously do not get such a simple answer because even in the case of firm contact between the three parts, there is an attenuation of the signal * traveling the path indicated by absorption as well as by diffraction such that the formation of echoes at the interfaces between two parts. To improve the crossing of these interfaces, it is advantageous to use low frequencies.
- figure 1 we have indicated three transmitters and three receivers so that each receiver can receive the signals transmitted by each of the three transmitters, and as indicated in figure 5, a comparison between each received signal and reference values is performed in order to get simultaneous information as to the quality of the contact between the three parts as well as for the lateral positioning of the part 3 in the space between the parts 1 and 2.
- a coarse signal is obtained by the fact that the positioning of the part 3 indicated in FIG. 1 allows the least attenuated reception of the signal from the transmitter E2 in the receiver R2, while the signals transmitters Ei and E3 in the receiver R2 as well as the reception of the signal from the transmitter E2 in the receivers Ri and R3 is very attenuated.
- the transmission between E1 and Ri as well as between E3 and R3 is practically eliminated.
- FIGS. 6a to 6i An example of application is given by FIGS. 6a to 6i.
- Figure 6a shows a press, consisting of an apron B and a slide C.
- the slide moves vertically along a support D in which is mounted a means for measuring the position of the slide.
- the press is used to flatten a cylindrical profile A.
- the slider is in the PO position.
- the profile Figure 6b
- By continuing its descent Figure 6c
- it causes the profile to deform. It stops at point P3 ( Figure 6d) and starts to climb again.
- the residual elasticity of the profile means that contact will be lost only a little higher (P4, figure 6e).
- the ascent continues a little more, until the profile is released (Figure 6f).
- FIG. 6g shows the intensity I (non-linear scale) of the sound signal measured by the receiver R2 as a function of the position P of the slide.
- the signal had been transmitted continuously by the transmitter E2.
- Figure 6h shows a state description based on three fuzzy sets:
- FIG. 6i shows a state description based on two binary values: - CS1, which could be called "no contact”,
- this event is detected when CS1 goes from 0 to 1 (rising edge).
- the PI position at the start of contact is used to check or measure the profile diameter. This could require prior tests with profiles of known dimensions.
- the detection of the contact could also trigger an increase in the pressure in the hydraulic system so as to generate the force necessary for the crushing.
- the ascent could be stopped.
- the control system could calculate an estimate of the final height of the crushed profile. If this estimated height should prove to be too large, a second correction descent to a position lower than P3 could be carried out, otherwise the ascent would continue. It is important to note that the advanced release detection makes it possible to stop without letting go of the profile. A correction descent could be problematic if the profile had been released and had moved slightly.
- FIG. 2 and FIG. 3 show a similar application of the device according to the present invention, a liquid or particulate material 12 and 22 being introduced into a container 11 and 21 respectively, and the quality of transmission of a sound signal between the transmitter E and receiver R will be influenced in figure 2 by the fact that the filling level of the container 11 with the material 12 reaches or not the height of the path between the transmitter and receiver elements E and R, whereas in figure 3 the monitoring system E, R, 24 monitors the appearance of a change of state of the material 22 into a state 23 such as for example the boiling of a liquid, the transformation into foam of a polymer, the change of a crystal structure of a metal or any other change that results in a change in the acoustic properties of a material.
- receiver and transmitter are arranged on the same part but on different elements of this part.
- transmitter and receiver having positions always such that the modification of the state of the assembly takes place between them.
- This modification of acoustic properties can occur through a change in any physical or chemical state of a material, some of which have been mentioned as examples.
- control means 30 comprising a timing unit 31, as well as a control unit 32 capable of producing a signal for controlling the emission of a sound signal by a transmitting element.
- a control unit 32 capable of producing a signal for controlling the emission of a sound signal by a transmitting element.
- a transmitting element such as E, El, E2 or E3 of FIGS. 1, 2 and 3, as well as a means of calculation and comparison 36 which includes a memory 33 in which are stored reference values VR as well as a computer 35 such as an amplitude calculator of the signal received by a receiver element R, i, 2, R 3 of FIGS. 1, 2 and
- the comparator 34 produces an output signal S which will subsequently be used directly by the user for information only or to control either a display means or a means for adjusting any process.
- FIG. 5 an electronic assembly has been indicated for controlling, calculating and comparing the sound signals of a device ; tif according to the invention such as that shown.
- This assembly comprising a timing means 40, a plurality of control units 41, 42, 43 for the transmitting elements El, E2 and E3 as well as a plurality of reading elements 47, 48, 49 receiving the signals produced by the receiver elements such as Ri, R2 and R3 of FIG. 1, as well as comparators 44, 45 and 46 for the comparison of each of the values stored in the memory 50 with the signals received by the receivers Ri, R2 and R3.
- This memory can be constituted, for example, simply by one or more potentiometers or by a digital memory.
- Comparators 44, 45 and 46 can incorporate circuits for the validation or suppression of signals as a function of the time between transmission and reception as mentioned above, as a function of the frequency used or others, and the output signals of these comparison units are communicated to a computer circuit 52 which is programmed so as to be able to send response signals S as a function of the values and constellations of values among the signals received from the comparators 44, 45 and 46.
- the response signal S is sent to a display means 54.
- the circuit according to FIG. 5 includes a learning means 51 connected to the timing means as well as to a storage means 50, the function of which is as follows: in order to allow the calculation circuit 52 to allocate a certain constellation of signal values of comparators 44, 45 and 46 at a certain state of the system, each system state is taught to the computer by simulating each of these states by. the mechanical system illustrated in FIG. 1, and by memorizing the individual signals of the comparators 44, 45 and 46 in a memory 50. This teaching method is commonly called learning for example. It is also possible to obtain the allocation of a certain state to a certain signal measured by other methods, in particular by the application of the thresholds or by a mathematical relation of the transmitted signals, of the received signals and possibly of the values of reference.
- the calculation means 52 compares each appearance of a certain constellation of signals received by the comparator 44, 45 and 46 with the constellations stored in the memory 50 and produces a response signal S as a function of the stored state corresponding to the signals, which are sent to it by the comparators.
- the sound signals emitted by the transmitters E1, E2 and E3 each include a characteristic parameter, such as a different frequency, the signal validation or suppression circuits of the comparators 44, 45 and 46 being capable of allocating the signals to be compared.
- the information received from the device according to the invention could be combined with other parameters measured by other means to control a process, as in the example in FIGS. 6a-6f where the degree of contact is obtained as well as the dimension d 'a piece.
Abstract
Un dispositif de détection d'un changement de l'état d'un ensemble mécanique comporte au moins un émetteur sonore (E) ainsi qu'un récepteur (R) ainsi qu'un circuit électronique (4) qui permet de comparer le signal sonore reçu avec des valeurs de référence. L'état de l'ensemble mécanique tel que l'existence ou l'absence de contact entre des pièces est surveillé par les traitements des signaux correspondants aux signaux sonores émis et reçus afin de permettre de reconnaître l'état surveillé par la différence entre les signaux reçus et des valeurs de référence. Le dispositif de détection peut être utilisé pour surveiller plusieurs variables telles que le contact, le positionnement, l'orientation, etc. des pièces mécaniques par les mêmes capteurs là où on avait traditionnellement besoin de plusieurs types de capteurs différents.
Description
Dispositif de détection d'un changement de l'état d'un ensemble méca¬ nique, procédé de surveillance de l'état d'un ensemble mécanique et utilisation de ce dispositif.
La présente invention a trait à un dispositif de détection d'un changement de l'état selon le préambule de la revendication 1.
Dans le domaine de la manipulation de pièces mécaniques notamment pour usinage, il est important de produire et transmettre des signaux correspondant à des variables qui représentent un certain état de l'interaction entre les pièces mécaniques, telles que par exemple si oui ou non certaines pièces sont en contact l'une avec l'autre, la qualité de ce contact, le positionnement d'une pièce par rapport à l'autre, etc.
Il existe un grand nombre de capteurs que l'on utilise couramment pour obtenir des renseignements quant aux variables mentionnées ci-dessus, capteurs qui sont de nature différente comme par exemple des capteurs de pression, piézoélectriques ou autres, des palpeurs surveillant le positionnement d'une certaine pièce, etc.
Dans certaines applications, il s'est avéré désavantageux d'utiliser des capteurs de proximité ou palpeurs mécaniques pour établir un renseignement quant à l'existence ou la qualité d'un contact entre deux pièces, car un tel capteur est souvent positionné entre deux surfaces que l'on souhaite mettre en contact. Ceci engendre des difficultés d'encombrement, d'usure et de fragilité qui portent à des limitations et à des dérangements dans l'application, ou à des coûts de réalisation excessivement accrus.
En outre, pour certaines applications, on est souvent tenu de mesurer un certain nombre de variables représentant des aspects différents d'un certain état d'un ensemble mécanique manipulé par un nombre de capteurs de natures différentes, nécessitant un encombrement et des coûts importants, et il serait donc souhaitable de trouver un dispositif avec lequel il serait possible de mesurer ou surveiller plusieurs variables dudit état en utilisant les mêmes composantes mécaniques et électroniques.
Le document DE-C-938 273 décrit une méthode de mesure de la force avec laquelle deux surfaces métalliques sont pressées l'une contre l'autre, en mesurant le rapport entre l'énergie ultrasonore réfléchie par l'interface desdites surfaces métalliques en contact l'une avec l'autre, et de l'énergie ultrasonore passant cette interface.
Il a été trouvé que le rapport entre la partie réfléchie et la partie transmise est une fonction de la pression avec laquelle les deux surfaces sont pressées l'une contre l'autre.
Selon l'invention, ces objectifs sont atteints par un dispositif de détection comme mentionné ci-dessus qui est caractérisé par les particularités mentionnées dans la partie caractérisante de la revendication 1.
Le moyen de calcul et de comparaison peut être apte à produire un signal de sortie comportant au moins deux valeurs, l'une représentant la présence de contact entre les pièces indépendantes dudit ensemble mécanique et l'autre valeur représente l'absence de contact.
Le dispositif selon l'invention peut comporter en outre un moyen de mémorisation apte à mémoriser un nombre désiré de plages consécutives de valeurs de référence et de valeurs du signal de sortie ainsi qu'un moyen indicateur apte à indiquer de façon allocative l'apparition d'un signal de sortie à partir du moyen de calcul et de comparaison correspondant à l'une des plages de valeurs.
Le moyen de mémorisation peut comporter un moyen de sélection d'état et de commande d'écriture apte à sélectionner une pluralité d'états différents et de commander l'écriture de la valeur du signal de sortie correspondant à chaque état sélectionné dans le moyen de mémorisation.
Le dispositif selon l'invention peut également comporter des codeurs aptes à mesurer la position d'une ou de plusieurs des
pièces indépendantes, l'ensemble d'éléments émetteurs et récepteurs ainsi que le moyen de calcul et de comparaison étant aptes à détecter des déformations ou des changements des dimensions desdites pièces.
Un dispositif selon la présente invention peut être un dispositif pour la surveillance de l'état d'un ensemble mécanique dans lequel on surveille au moins un des états parmi le groupe d'états suivants : présence d'un élément, dimension, position, orientation et/ou température d'un élément, état de transformation des dimensions, position, orientation et/ou température d'un élément, état de transformation de la propriété ou de l'état physique ou chimique d'un élément.
La présente invention se réfère également à un procédé de surveillance de l 'état d' un ensemble mécanique dans un processus produisant une transformation dudit état ou dans un processus dans lequel ledit état devrait être maintenu constant , caractérisé par les étapes suivantes :
- mise en place d ' un dispositif de détection d ' un changement de l 'état comme mentionné ci-dessus,
- mise en place d 'un moyen de mémorisation de valeurs de référence;
- émettre un signal sonore par le ou les éléments émetteurs;
- recevoir ledit signal sonore par le ou les éléments récepteurs après que le signal sonore ait parcouru un trajet de transmission formé par les pièces de l'ensemble mécanique ;
- comparer le signal reçu avec les valeurs de référence et calculer et sortir un signal de sortie dont la valeur dépend de cette comparaison.
Le signal de sortie représente un état particulier (par exemple : "contact oui ou non") ou indique le degré auquel cet état est atteint (par exemple : "contact à degré 0.95 sur 1.00") .
Un procédé selon l'invention peut comporter en outre une étape d'apprentissage durant laquelle des valeurs ou des plages de valeurs du signal de sortie et/ou des signaux des éléments récepteurs représentant une série d'états sélectionnés sont stockés dans le moyen de mémorisation.
Le dispositif selon l'invention peut être utilisé dans un processus nécessitant la surveillance de l'état d'un ensemble mécanique, tel qu'un processus de manipulation de pièces mécaniques ou un processus dans lequel les changements d'états d'un ensemble mécanique se manifestent dans un changement des caractéristiques de transmission-du son dans l'ensemble.
L'invention sera maintenant décrite plus en détail en se référant aux dessins, dont
la figure 1 est un schéma de principe de la préhesion d'une pièce mécanique par et entre deux autres pièces mécaniques, l'état de contact entre ces pièces et l'emplacement de la première pièce entre les deux autres étant surveillés par un dispositif selon la présente invention;
la figure 2 montre la surveillance du niveau de remplissage d'un récipient par un dispositif selon l'invention,
la figure 3 montre la surveillance d'un changement d'état d'un matériau logé dans un récipient, ce changement étant surveillé par un dispositif selon l'invention,
la figure 4 montre un circuit électronique en bloc pour la commande et le calcul d'un signal de sortie du dispositif selon l'invention,
la figure 5 montre l'ensemble de base selon la figure 4 élargi par certaines fonctions supplémentaires, et
les figures 6a-6i montrent différentes phases d'un processus mécanique ainsi que des graphiques représentant les calculs des états.
En se tournant maintenant vers la figure 1, on distingue deux pièces 1 et 2 dont la pièce 2 peut être stationnaire ou mobile, la pièce 1 étant susceptible d'être sollicitée vers la pièce 2 au moyen d'une forcê~F.
Une pièce mécanique 3 est positionnéeentre les deux pièces 1 et
2 et la force F peut être mise en oeuvre afin de produire un contact de préhension entre les pièces 1 et 3 et les pièces 2 et
3 respectivement.
Une telle application de force entre les pièces mentionnées sera par exemple utilisée pour la préhension par des pinces d'un robot industriel d'une pièce à usiner.
A l'intérieur des pièces 1 et dans un certain recul ou même assez loin par rapport à la surface de contact la et 2a des pièces 1 et 2 respectivement, sont arrangés un ou plusieurs éléme. _s émetteurs Ei, _.____, E3 ainsi qu'un ou plusieurs éléments récepteurs Ri, R2 et R3. Un ensemble de commande et de calcul 4 étant relié à chacun des éléments émetteurs et récepteurs.
L'ensemble 4 comporte une entrée M pour la mise en marche ainsi qu'une sortie S par laquelle le signal de sortie peut être communiqué à l'opérateur de l'ensemble mécanique ou à une commande numérique.
Commandé par l'ensemble électronique 4, chaque élément émetteur Ei, E2 et E3 est commandé pour émettre des signaux sonores qui, se propageant à l'intérieur des éléments de l'ensemble mécanique, seront reçus dans chacun des éléments récepteurs Ri, R2 et R3, et l'ensemble électronique 4 reçoit les signaux
électroniques produits par les éléments récepteurs pour les comparer avec les signaux émis par les éléments émetteurs afin de calculer le signal de sortie.
Dans le cas le plus simple, l'élément mécanique 1 et l'élément mécanique 2 comporteraient uniquement un élément émetteur et un élément récepteur, par exemple les éléments E2 et R2 et le signal sonore serait émis par l'émetteur E2, traverserait l'interface entre les pièces 1 et 3, ensuite la pièce 3, l'interface entre les pièces 3 et 2 et Serait finalement reçu dans le récepteur R2.
Egalement dans le cas le plus simple comme illustré en figure 4, l'amplitude du signal sonore émis par l'émetteur E2 sera comparé avec l'amplitude du signal sonore reçu par le récepteur R2 sera comparé avec des valeurs de référence et la différence de ces deux amplitudes sera un indicateur pour la présence ou l'absence de contact entre les pièces 1, 3 et 2.
Dans un cas théorique et optimalisé, l'amplitude du signal sonore reçu dans le récepteur R2 dans le cas où le contact entre les trois pièces est établi serait pratiquement identique à l'amplitude du signal émis par l'émetteur E2, alors qu'en l'absence de contact, l'amplitude du signal sonore reçu dans le récepteur R2 serait pratiquement nulle. Dans un cas réel, on n'obtient évidemment pas de réponse si simple, car même dans le cas d'un contact ferme entre les trois pièces, il se produit une atténuation du signal* parcourant le trajet indiqué par absorption ainsi que par diffraction telle que la formation des échos au niveau des interfaces entre deux pièces. Pour améliorer la traversée de ces interfaces, on peut avantageusement utiliser des basses fréquences.
Dans la figure 1 on a indiqué trois émetteurs et trois récepteurs de façon à ce que chaque récepteur puisse recevoir les signaux émis par chacun des trois émetteurs, et comme indiqué dans la figure 5, une comparaison entre chaque signal reçu et des valeurs de référence est effectuée afin d'obtenir
une information simultanée quant à la qualité du contact entre les trois pièces ainsi que pour le positionnement latéral de la pièce 3 dans l'espace entre les pièces 1 et 2.
Dans une première approche, on voit qu'un signal grossier est obtenu par le fait que le positionnement de la pièce 3 indiquée en figure 1 permet la réception la moins atténuée du signal de l'émetteur E2 dans le récepteur R2, alors que les signaux des émetteurs Ei et E3 dans le récepteur R2 ainsi que la réception du signal de l'émetteur E2 dans les récepteurs Ri et R3 est très atténuée. La transmission entre El et Ri ainsi qu'entre E3 et R3 est pratiquement supprimée.
En réalité, la suppression de la réception de signaux suivant les lignes diagonales de la figure 1 n'est pas complète, car les signaux suivants ces trajets diagonaux peuvent se propager selon des trajets polygonaux, toutefois le temps du parcours d'un trajet polygonal serait forcément plus long que le temps d'un parcours direct indiqué par les lignes pointillées en figure 1, de façon à ce que l'arrivée tardive d'un signal peut être éliminée électroniquement.
De cette façon, on peut obtenir une indication par le dispositif illustré en figure 1 du positionnement latéral exact de la pièce 3 entre les pièces 1 et 2, indication dont le pouvoir de résolution peut être contrôlé par le nombre d'éléments émetteurs et récepteurs disposés au travers des surfaces de contact la et 2a des pièces 1 et 2.
Un exemple d'application est donné par les figures 6a à 6i.
Le processus est décrit dans les figures 6a à 6f.
La figure 6a montre une presse, constituée d'un tablier B et d'un coulisseau C. Le coulisseau se déplace verticalement le long d'un support D dans lequel est monté un moyen de mesure de la position du coulisseau. La presse est utilisé pour aplatir un profilé cylindrique A.
Initialement (figure 6a) , le coulisseau se trouve à la position PO. Lors de sa descente, il entre en contact avec le profilé (figure 6b) lorsqu'il se trouve à la position PI. En continuant sa descente (figure 6c), il provoque la déformation du profilé. Il s'arrête au point P3 (figure 6d) et recommence sa remontée. L'élasticité résiduelle du profilé fait que le contact sera perdu seulement un peu plus haut (P4, figure 6e) . La remontée se poursuit encore un peu, jusqu'au relâchement du profilé (figure 6f) .
Sur le coulisseau sont logés d s- émetteurs sonores (Ei à E3, figure 6a) . Sur le tablier sont logés des capteurs sonores (Ri à R3) . Les émetteurs et les capteurs sonores sont logés bien en dehors des surfaces de contact, préférablement dans les parties de la presse qui accueillent les moules interchangeables (non montrées dans les dessins), prévues pour s'adapter à différentes formes de pièces à écraser.
La figure 6g montre l'intensité I (échelle non linéaire) du signal sonore mesurée par le récepteur R2 en fonction de la position P du coulisseau. Dans cet exemple, le signal avait été émis de façon continue par l'émetteur E2.
La figure 6h montre une description d'état basée sur trois ensembles flous :
- l'ensemble FS1, qui pourrait être nommé "pièce relâchée",
- l'ensemble FS2, qui pourrait être nommé "phase de contact", - l'ensemble FS3, qui pourrait être nommé "pièce bien prise".
La figure 6i montre une description d'état basée sur deux valeurs binaires : - CS1, qui pourrait être nommée "pas de contact",
- CS2, qui pourrait être nommée "contact maximum".
La façon exacte avec laquelle on calcule les valeurs des signaux de sortie correspondant aux descriptions d'états en fonction des signaux reçus varie d'une application à l'autre. La figure 6g montre que dans des cas idéaux, les valeurs binaires de CS1 pourraient correspondre à une intensité en dessus ou en dessous du seuil I n, tandis que pour obtenir CS2 on utiliserait un deuxième seuil Iπtx. Il est aussi à remarquer que les variations à haute fréquence (l'aspect irrégulier) de la courbe d'intensité aux moments de la prise et de la perte de contact pourraient être soit utilisées comme indication d'un changement important
(FS2) , soit opportunément traitées par une méthode de lissage
(FS1 et FS3F--
On va, par la suite indiquer quelques interprétations possibles de ces deux types alternatifs de description d'état présentés par les figures 6h et 6i :
- début de la prise de contact :
. on est dans cet état si FS1 <=0.5, FS2 >=0.5 et FS3 <=0.05
. on détecte cet événement lorsque CS1 passe de I à 0 (flanc descendant)
- début du relâchement :
. on est dans cet état si FS1 <=0.5, FS2 >=0.05 et FS3 <≈0.5
. on détecte cet événement lorsque CS1 passe de 0 à 1 (flanc montant) .
Ces interprétations pourraient être utilisées par un système contrôlant la presse de la façon suivante.
La position PI au début de la prise de contact est utilisée pour vérifier ou mesurer le diamètre du profilé. Ceci pourrait nécessiter des essais préalables avec des profilés de dimensions connues. La détection de la prise de contact pourrait aussi enclencher une élévation de la pression dans le système hydraulique de sorte à générer la force nécessaire à l'écrasement.
A la détection du début du relâchement, la remontée pourrait être arrêtée. Ensuite, en utilisant les positions P4, P3 et PI, le système de contrôle pourrait calculer une estimation de la hauteur finale du profilé écrasé. Si cette hauteur estimée devait se révéler trop grande, une deuxième descente de correction à une position plus basse que P3 pourrait être effectuée, autrement la remontée se poursuivrait. Il est important de remarquer que la détection avancée du relâchement permet de s'arrêter sans lâcher le profilé. Une descente de correction pourrait être problématique si le profil avait été lâché et s'était légèrement déplacé.
En utilisant un dispositif selon l'invention, grâce aux émetteurs El et E3 et aux récepteurs Ri et R3, on peut indiquer, au moins grossièrement, si le profil est bien positionné sur le tablier. Dans l'esprit de l'invention, ceci correspondrait à un certain degré d'appartenance de l'état actuel à l'ensemble flou "pièce en bonne position" ou bien aux ensembles "pièce au centre", "pièce à gauche" et "pièce à droite".
La figure 2 et la figure 3 montrent une application similaire du dispositif selon la présente invention, un matériau liquide ou en particules 12 et 22 étant introduit dans un récipient 11 et 21 respectivement, et la qualité de transmission d'un signal sonore entre l'émetteur E et le récepteur R sera influencée dans la figure 2 par le fait que le niveau de remplissage du récipient 11 par le matériau 12 atteint ou non la hauteur du trajet entre les éléments émetteur et récepteur E et R, alors que dans la figure 3 le système de surveillance E, R, 24 surveille l'apparition d'un changement d'état du matériau 22 en un état 23 tel que par exemple l'ébullition d'un liquide, la transformation en mousse d'un polymère, le changement d'une structure cristalline d'un métal ou tout autre changement qui résulte en une modification des propriétés acoustiques d'un matériau. Dans cette application, récepteur et émetteur sont disposés sur la même pièce mais sur des éléments différents de cette pièce. Bien entendu, on peut s'imaginer une multitude de
configurations différentes d'une ou asieurs pièces, émetteur et récepteur ayant des positions toujours telles que la modification de l'état de l'ensemble a lieu entre eux.
Cette modification de propriétés acoustiques peut intervenir par un changement d'état physique ou chimique quelconque d'un matériau dont certains ont été mentionnés à titre d'exemples.
En se tournant maintenant vers la figure 4, on distingue un moyen de commande 30 comportant une unité 31 de cadencement, ainsi qu'une unité de commande 32 capable de produire un signal de commande d'émission d'un signal sonore par un élément émetteur tel que E, El, E2 ou E3 des figures 1, 2 et 3, ainsi qu'un moyen de calcul et comparaison 36 qui comporte une mémoire 33 dans laquelle sont stockées des valeurs de référence VR ainsi qu'un calculateur 35 tel qu'un calculateur d'amplitude du signal reçu par un élément récepteur R, i, 2, R3 des figures 1, 2 et
3, ainsi qu'un comparateur 34 pour la comparaison des amplitudes ou d'autres valeurs telles que présentées par les éléments 33 et 35.
Le comparateur 34 produit un signal de sortie S qui sera utilisé par la suite directement par l'utilisateur à titre d'information seulement ou pour commander soit un moyen d'affichage ou un moyen de réglage d'un processus quelconque.
Dans la figure 5, on a indiqué un ensemble électronique pour la commande, le calcul et la comparaison des signaux sonores d'un dispos ;tif selon l'invention tel que celui montré. Cet ensemble comportant un moyen de cadencement 40, une pluralité d'unités de commande 41, 42, 43 pour les éléments émetteurs El, E2 et E3 ainsi qu'une pluralité d'éléments de lecture 47, 48, 49 recevant les signaux produits par les éléments récepteurs tels que Ri, R2 et R3 de la figure 1, ainsi que des comparateurs 44, 45 et 46 pour la comparaison de chacune des valeurs stockées dans la mémoire 50 avec les signaux reçus par les récepteurs Ri, R2 et R3. Cette mémoire peut être constituée, par exemple, simplement par un ou plusieurs potentiomètres ou d'une mémoire numérique.
Les comparateurs 44, 45 et 46 peuvent incorporer des circuits pour la validation ou la suppression de signaux en fonction de la durée entre l'émission et la réception comme mentionné plus haut, en fonction de la fréquence utilisée ou autres, et les signaux de sortie de ces unités de comparaison sont communiqués à un circuit calculateur 52 qui est programmé de façon à pouvoir émettre des signaux de réponse S en fonction des valeurs et constellations de valeurs parmi les signaux reçus des comparateurs 44, 45 et 46. Le signal de réponse S est envoyé à un moyen d'affichage 54.
En outre le circuit selon la figure 5 comporte un moyen d'apprentissage 51 relié au moyen de temporisation ainsi qu'à un moyen de mémorisation 50, dont la fonction est la suivante : afin de permettre au circuit de calcul 52 d'attribuer une certaine constellation de valeurs de signaux des comparateurs 44, 45 et 46 à un certain état du système, chaque état de système est enseigné au calculateur en simulant chacun de ces états par. le système mécanique illustré en figure 1, et par mémorisation des signaux individuels des comparateurs 44, 45 et 46 dans une mémoire 50. Ce procédé d'enseignement est couramment appelé apprentissage par exemple. Il est également possible d'obtenir l'allocation d'un certain état à un certain signal mesuré par d'autres procédés, notamment par l'application des seuils ou par une relation mathématique des signaux émis, des signaux reçus et éventuellement des valeurs de référence.
Ensuite, le moyen de calcul 52 compare chaque apparition d'une certaine constellation de signaux reçus par le comparateur 44, 45 et 46 avec les constellations stockées dans la mémoire 50 et produit un signal de réponse S en fonction de l'état stocké correspondant aux signaux , qui lui sont envoyés par les comparateurs.
Bien évidemment, afin de pouvoir distinguer, lorsque cela est nécessaire, dans "chaque récepteur les signaux venant des émetteurs différents, les signaux sonores émis par les émetteurs
El, E2 et E3 comportent chacun un paramètre caractéristique, tel qu'une fréquence différente, les circuits de validation ou de suppression de signaux des comparateurs 44, 45 et 46 étant capables d'attribuer les signaux devant être comparés.
L'invention a été décrite ci-dessus à l'aide d'exemples simples, étant entendu que le principe de la présente invention s'applique bien à des systèmes mécaniques plus compliqués, systèmes dans lesquels le dispositif selon l'invention peut être employé pour surveiller un changement d'état physique ou chimique d'au moins une composante. Un tel changement d'état peut par exemple être produit également par la déformation ou par un changement quelconque des dimensions d'une pièce mécanique.
Les informations reçues du dispositif selon l'invention pourraient être combinées avec d'autres paramètres mesurés par d'autres moyens pour contrôler un processus, comme dans l'exemple des figures 6a-6f où on obtient le degré de contact ainsi que la dimension d'une pièce.
Claims
1. Dispositif de détection d'un changement de l'état d'un ensemble mécanique (1,2,3) composé d'au moins- deux éléments constituant une ou plusieurs pièces (1,2, 11) indépendantes comportant au moins un moyen capteur pour la mesure de variables représentant ledit état, caractérisé en ce que le moyen capteur comporte au moins un élément émetteur (E) d'un signal sonore et un élément récepteur (R) dudit signal sonore, l'élément émetteur étant disposé sur ou dans un premier parmi lesdits éléments de l'ensemble mécanique et l'élément récepteur étant disposé sur ou dans un second parmi les éléments de l'ensemble mécanique, le dispositif comportant en outre un moyen de commande (30) apte à commander l'émission d'un signal sonore pour le moyen émetteur (E) ainsi qu'un moyen de calcul et de comparaison (36), apte à calculer un signal de sortie (S) représentant l'état de l'ensemble mécanique par comparaison d'un signal fourni par l'élément récepteur (R) avec une valeur mémorisée (VR) , en ce qu'il comporte un moyen de mémorisation dans lequel sont stockées des valeurs de référence et en ce que le moyen de calcul et de comparaison est apte à comparer les signaux de l'élément récepteur avec les valeurs de référence, en ce que l'élément récepteur est apte à recevoir le signal sonore transmis à partir de l'élément émetteur au travers des pièces indépendantes qui sont disposées de façon à former ou non un trajet de transmission ( _J -ι ) pour le signal sonore, ledit trajet de transmission ayant une .transparence de transmission variable en fonction dudit état de l'ensemble mécanique, et en ce que l'état de l'ensemble mécanique qui est surveillé par ledit dispositif afin de détecter un changement dudit état est représenté par le contact mécanique entre les pièces (1,2,3) indépendantes dudit ensemble mécanique.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de calcul et de comparaison (36) est apte à produire un signal de sortie (S) comportant au moins deux valeurs dont l'une représente la présence de contact entre les pièces indépendantes dudit ensemble mécanique, et l'autre valeur représentant l'absence de contact.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de calcul et de comparaison (36) est apte à produire un signal de sortie pouvant avoir une pluralité de valeurs intermédiaires situées entre des valeurs extrêmes de présence et absence de contact, lesdites valeurs intermédiaires représentant des états de contact partiel.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de mémorisation (50, 51) apte à mémoriser un nombre désiré de plages consécutives de valeurs du signal de sortie ainsi qu'un moyen indicateur apte à indiquer de façon allocative l'apparition d'un signal de sortie à partir du moyen de calcul et de comparaison (36) correspondant à une des plages de valeurs.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de mémorisation (50, 51) comporte un moyen de sélection d'état, et de commande d'écriture (51) apte à sélectionner une pluralité d'états différents et de commander l'écriture de la valeur du signal de sortie correspondant à chaque état sélectionné dans le moyen de mémorisation (50) .
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des codeurs aptes à mesurer la position d'une ou de plusieurs pièces indépendantes, l'ensemble, d'éléments émetteurs et récepteurs ainsi que le moyen de calcul et de comparaison (36) étant aptes à détecter des déformations ou des changements de dimension desdites pièces.
7. Dispositif selon la revendication 1,2 ou 3, caractérisé en ce que l'état de l'ensemble mécanique surveillé par ledit dispositif est un ou plusieurs parmi le groupe suivant : présence d'un élément, dimension, position, orientation et/ou température d'un élément, état de transformation des dimension, position, orientation et/ou température d'un élément, état de transformation de la propriété ou de l'état physique ou chimique d'un élément.
8. Procédé de surveillance de l'état d'un ensemble mécanique dans un processus produisant une transformation dudit état ou dans un processus dans lequel ledit état devrait être maintenu constant, caractérisé par les étapes suivantes :
- mise en place d'un dispositif de détection d'un changement de l'état selon l'une quelconque des revendications
1 à 7,
- mise en place d'un moyen de mémorisation de valeurs de références;
- émettre un signal sonore par le ou les éléments émetteurs;
- recevoir ledit signal sonore par le ou les éléments récepteurs après que le signal sonore ait parcouru un trajet de transmission formé par les pièces de l'ensemble mécanique;
- comparer le signal reçu avec les valeurs de référence et calculer et sortir un signal de sortie dont la valeur dépend de cette comparaison.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'apprentissage durant laquelle une pluralité de constellations des signaux des éléments récepteurs et émetteurs et optionnellement du signal de sortie représentant une série d'états sélectionnés, sont stockées dans le moyen de mémorisation.
10. Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 dans un processus nécessitant la surveillance de l'état d'un ensemble mécanique, caractérisé en ce que ce processus est un processus de manipulation ou de déformation de pièces mécaniques ou un processus dans lequel les changements d'états de l'ensemble mécanique se manifestent dans un changement des caractéristiques mécaniques dudit ensemble.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP94927465A EP0672262A1 (fr) | 1993-10-04 | 1994-09-30 | Dispositif de detection d'un changement de l'etat d'un ensemble mecanique, procede de surveillance de l'etat d'un ensemble mecanique et utilisation de ce dispositif |
| AU76901/94A AU7690194A (en) | 1993-10-04 | 1994-09-30 | Device for sensing a change of condition in a mechanical assembly, method for monitoring the condition of a mechanical assembly, and use of said device |
| US08/453,644 US5602533A (en) | 1993-10-04 | 1995-05-30 | Device for sensing a state change in a mechanical system, method for monitoring the state of a mechanical system and use of said device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH3076/93-0 | 1993-10-04 | ||
| CH307693 | 1993-10-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO1995010054A1 true WO1995010054A1 (fr) | 1995-04-13 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/CH1994/000196 WO1995010054A1 (fr) | 1993-10-04 | 1994-09-30 | Dispositif de detection d'un changement de l'etat d'un ensemble mecanique, procede de surveillance de l'etat d'un ensemble mecanique et utilisation de ce dispositif |
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| EP (1) | EP0672262A1 (fr) |
| AU (1) | AU7690194A (fr) |
| WO (1) | WO1995010054A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1270094A2 (fr) * | 2001-06-26 | 2003-01-02 | Pereg GmbH | Dispositif et procédé pour tester l'efficacité d'un appareil de nettoyage à ultrasons |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4225859A (en) * | 1975-12-08 | 1980-09-30 | Cerberus Ag | Method and apparatus for monitoring sound-conducting media |
| WO1990010866A1 (fr) * | 1989-03-06 | 1990-09-20 | David Donald Caulfield | Appareil de detection acoustique |
| JPH03105229A (ja) * | 1989-09-19 | 1991-05-02 | Hitachi Cable Ltd | 構造物の異常検出装置 |
| EP0445907A2 (fr) * | 1990-03-05 | 1991-09-11 | Rolls-Royce Dsv Limited | Détecteur de collision pour un véhicule |
| WO1992021935A1 (fr) * | 1991-05-29 | 1992-12-10 | Eastman Kodak Company | Detecteur de bord de bande du type acoustique |
-
1994
- 1994-09-30 AU AU76901/94A patent/AU7690194A/en not_active Abandoned
- 1994-09-30 EP EP94927465A patent/EP0672262A1/fr not_active Withdrawn
- 1994-09-30 WO PCT/CH1994/000196 patent/WO1995010054A1/fr not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4225859A (en) * | 1975-12-08 | 1980-09-30 | Cerberus Ag | Method and apparatus for monitoring sound-conducting media |
| WO1990010866A1 (fr) * | 1989-03-06 | 1990-09-20 | David Donald Caulfield | Appareil de detection acoustique |
| JPH03105229A (ja) * | 1989-09-19 | 1991-05-02 | Hitachi Cable Ltd | 構造物の異常検出装置 |
| EP0445907A2 (fr) * | 1990-03-05 | 1991-09-11 | Rolls-Royce Dsv Limited | Détecteur de collision pour un véhicule |
| WO1992021935A1 (fr) * | 1991-05-29 | 1992-12-10 | Eastman Kodak Company | Detecteur de bord de bande du type acoustique |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 15, no. 300 (P - 1232) 30 July 1991 (1991-07-30) * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1270094A2 (fr) * | 2001-06-26 | 2003-01-02 | Pereg GmbH | Dispositif et procédé pour tester l'efficacité d'un appareil de nettoyage à ultrasons |
| EP1270094A3 (fr) * | 2001-06-26 | 2004-05-19 | Pereg GmbH | Dispositif et procédé pour tester l'efficacité d'un appareil de nettoyage à ultrasons |
| US7708836B2 (en) | 2001-06-26 | 2010-05-04 | Pereg Gmbh | Device and method for testing the efficiency of an ultrasonic cleaner |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0672262A1 (fr) | 1995-09-20 |
| AU7690194A (en) | 1995-05-01 |
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