[0001] La présente invention concerne un dispositif de comptage d'articles défilant sur
une bande transporteuse, en particulier pour le comptage de cahiers acheminés par
un tapis convoyeur entre la sortie d'une rotative et un empileur. Dans une telle application,
la vitesse de défilement des articles, en l'occurrence des cahiers peut atteindre
100000 à 150000 exemplaires à l'heure. Les articles forment une nappe pouvant être
discontinue, présentant des irrégularités de hauteur et de pas dues à différents facteurs.
L'épaisseur de la nappe dépend notamment de la pagination des cahiers et du grammage
du papier. La distance entre deux cahiers consécutifs varie également de façon importante,
depuis des cas de recouvrement complet de deux cahiers consécutifs, jusqu'à des situations
de vide importantes entre deux cahiers consécutifs, notamment du fait de prélèvements
sur le tapis convoyeur à des fins de contrôle de qualité.
[0002] Le comptage du nombre de cahier à la sortie de la rotative est critique. En effet,
si le nombre de cahiers imprimés est généralement connu avec précision à la sortie
de la plieuse, il ne permet toutefois pas de connaître avec une précision satisfaisante
le nombre de final d'exemplaire. En effet, divers prélèvements résultant, outre le
contrôle de qualité, du retrait des cahiers défectueux, introduisent des variations
nécessitant un recomptage pour garantir la livraison d'un nombre d'exemplaires au
moins égale au nombre commandé. Les moyens de recomptage avant l'empilage ne présentant
toutefois dans l'état de la technique pas une précision suffisante, il est habituel
d'imprimer et de livrer un nombre excédentaire d'exemplaires. Cela entraîne un surcoût
non négligeable, pouvant se chiffrer à plusieurs centaines de milliers de Francs pour
une imprimerie performante.
[0003] On connaît dans l'état de la technique plusieurs modes de réalisation de dispositifs
de comptage.
[0004] Le premier mode de réalisation, décrit par exemple dans le brevet américain N° US4979670,
le brevet suisse N° CH607157 ou dans le brevet allemand N° DE2742244, met en oeuvre
un capteur mécanique, comportant des palpeurs. Ce type de compteur ne donne pas tout
à fait satisfaction pour les cadences élevées, car la fréquence propre du dispositif
de palpeur limite la fréquence de comptage.
[0005] Un second mode de réalisation est décrit dans le brevet européen N° EP361071 ou le
brevet américain N° US5031156 met en oeuvre des moyens de détection à ultrason. Ce
mode de réalisation ne permet toutefois pas d'éliminer certaines erreurs de comptage,
dues par exemple au recouvrement de deux cahiers.
[0006] Un troisième mode de réalisation, décrit dans le brevet N° EP370881, le brevet américain
N° US4972071, le brevet suédois N° SE8600407, le brevet européen N° EP182802, le brevet
britannique N° GB2104263 ou le brevet européen N° EP41489, met en oeuvre une ou plusieurs
sources lumineuses. Les compteurs selon ce mode de réalisation sont toutefois sensibles
à diverses perturbations, notamment aux différences de teintes de la feuille supérieure
des cahiers.
[0007] Le but de la présente invention est de remédier à ces différents inconvénients, en
proposant un dispositif de comptage présentant une grande précision, d'environ deux
cahiers pour mille, à une cadence élevée, pouvant atteindre 150000 cahiers par heure.
De plus, l'invention permet de réaliser un comptage indépendant de la couleur des
cahiers, et peu sensible aux perturbations extérieures.
[0008] A cet effet, l'invention concerne plus particulièrement un dispositif de comptage
d'articles défilant sur une bande transporteuse, notamment dispositif de comptage
de cahiers sur un convoyeur, du type comportant une source lumineuse collimatée et
un photodétecteur, ainsi qu'un circuit électronique pour traiter le signal délivré
par la cellule photoélectrique et pour générer un signal de comptage du nombre de
cahiers détectés, caractérisé en ce que la source lumineuse comporte des moyens pour
générer un faisceau lumineux bidimensionnel, le plan dudit faisceau étant sensiblement
perpendiculaire à l'axe de défilement des articles à compter, et en ce que la cellule
photovoltaïque est constituée par un capteur linéaire, la source lumineuse et la cellule
photovoltaïque étant disposés de part et d'autre de la bande transporteuse.
[0009] Ce mode de réalisation permet de générer un signal en courant proportionnel à l'éclairement
reçu, constituant une bonne image de la nappe. Le signal électrique délivré par le
photodétecteur est exploitable par un circuit électronique de traitement du signal
propre à délivrer des impulsions représentatives du passage des cahiers devant la
barrière lumineuse.
[0010] De préférence, la source lumineuse est constituée par une diode laser et par un ensemble
optique d'élargissement et de collimation du faisceau comprenant une lentille cylindrique
divergente et une lentille cylindrique convergente. Le photodétecteur comporte un
filtre à passe-bande à bande étroite, éliminant les longueurs d'onde différentes de
la longueur d'onde d'émission de la source laser.
[0011] Avantageusement, la largeur du faisceau plan est supérieure à la hauteur des articles
à compter.
[0012] De préférence, l'axe optique forme avec le plan de la bande transporteuse un angle
compris entre 10 et 30 degrés.
[0013] L'invention concerne également un procédé de comptage d'articles défilant sur une
bande transporteuse comportant les étapes suivantes:
- détection optique de la hauteur de la nappe d'articles défilant, par un dispositif
optique comportant un générateur d'un faisceau plan perpendiculaire à l'axe de défilement
des articles, et un détecteur délivrant un signal électrique proportionnel à l'éclairement
reçu ;
- traitement du signal électrique représentatif de la hauteur de la nappe pour incrémenter
un compteur à chaque apparition d'une singularité représentative du passage d'un nouvel
article.
[0014] Selon une variante préférée, le traitement du signal consiste à:
- échantillonner le signal délivré par le détecteur,
- mémoriser une valeur minimale Vmin correspondant à la première valeur d'une série
de N valeurs mesurées successives croissantes ;
- mémoriser une valeur maximale Vmax correspondant à la première valeur d'une série
de N valeurs mesurées successives décroissantes ;
- mémoriser l'écart Vmax-Vmin ;
- comparer l'écart à une valeur de référence et incrémenter le compteur de M unités
si l'écart correspond à la M fois la valeur de référence Vépais avec une tolérance
prédéterminée.
[0015] Avantageusement, la valeur de référence Vépais est réinitialisée si le temps entre
deux détections d'articles est supérieure à une valeur prédéterminée.
[0016] De préférence, les valeurs maximale et minimale sont déterminées comme suit:

où :
- V(i) désigne la ième valeur mémorisée,
- A désigne un paramètre de pondération compris entre 0 et 1.
[0017] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faisant
référence aux figures annexées où:
- la figure 1 représente une vue schématique en coupe du dispositif de comptage;
- la figure 2 représente le schéma de principe du circuit de traitement de signal ;
- la figure 3 représente la forme générale du signal numérique ;
- la figure 4 représente un exemple d'organigramme du programme de comptage selon l'invention.
[0018] La figure 1 représente une vue en coupe du dispositif de comptage selon l'invention.
Les cahiers (1) défilent sur une bande transporteuse (2).
[0019] Dans une rotative d'héliogravure, les cahiers (1) constituant les éléments de catalogue
ou de revue sont réalisés par refente et pliage d'une bande de papier ou laize de
grande largeur, imprimée par des cylindres. La rotative d'héliogravure est alimentée
en papier par des bobines. A chaque changement de bobine, le papier est raccordé par
collage.
[0020] La laize, une fois imprimée sur toute sa surface recto/verso, est transformée en
cahiers. Pour ce faire; quatre opérations sont mises en oeuvre, à savoir la refente
longitudinale de la laize en bandes, la superposition de ces bandes, la découpe des
cahiers et enfin leur pliage.
[0021] Après chaque pliage, les cahiers (1) présentent une certaine épaisseur et une ouverture
due à la répulsion électrostatique des pages en vis à vis. Cette charge électrostatique
est générée volontairement dans le processus d'impression, afin de favoriser la tenue
du cahier, notamment dans les empileurs.
[0022] Les cahiers obtenus après découpe et pliage sont déposés sur un convoyeur à bande
et forment en se superposant une nappe continue, sauf rupture accidentelle de la laize.
[0023] Des opérateurs vérifient les cahiers défilant sur le convoyeur à bande et procèdent
régulièrement à des retraits pour contrôler la qualité, et pour retirer les cahiers
non conformes, par exemple les cahiers correspondants au raccordement de deux bobines
consécutives ou issues du raccordement de la laize après rupture en cours d'impression
.
[0024] Le dispositif de comptage comporte une source lumineuse (3) et un photodétecteur
(4).
[0025] La source lumineuse (3) est constituée par une diode laser (5) et par un système
optique constitué par une lentille cylindrique divergente (6) et une lentille cylindrique
convergente (7), générant un faisceau plan (10), présentant une hauteur h au moins
égale à l'épaisseur e de la nappe de cahiers (1).
[0026] Bien entendu, l'Homme de Métier sera à même de proposer diverses variantes de générateur
de ligne optique.
[0027] Le photodétecteur (4) est constitué par un capteur photovoltaïque (8) linéaire, présentant
une hauteur au moins égale à la largeur du faisceau (10). Un filtre passe-bande (9)
disposé à l'entrée du photodétecteur élimine les longueurs d'onde différentes de la
longueur d'onde d'émission de la diode laser (5). Ce filtre permet de garantir l'indépendance
du signal délivré par le photodétecteur (8) par rapport à l'éclairement extérieur
et aux perturbations lumineuses se produisant dans l'environnement du dispositif de
comptage.
[0028] Le photodétecteur (8) est par exemple constitué par une barrette de silicium de 50,8
millimètres, commercialisée par la société QUANTRAD sous la référence LL2E.
[0029] Le filtre (9) est par exemple constitué par un filtre interférentiel centré sur une
longueur d'onde de 650 manomètres, présentant une bande passante de 80 manomètres.
[0030] L'axe optique (11) forme avec le plan du convoyeur un angle d'environ 20 degrés.
[0031] Le photodétecteur (4) détecte un signal lumineux dont l'amplitude est fonction de
l'épaisseur de la nappe interposée entre la source lumineuse (3) et le photodétecteur
(4).
[0032] Dans l'exemple de réalisation décrit, le photodétecteur (4) assure une intégration
de l'amplitude lumineuse par rapport à la surface, et délivre un signal analogique
sous la forme d'un courant proportionnel à l'éclairement reçu.
[0033] La figure 2 représente le schéma de principe du circuit de traitement du signal délivré
par le photodétecteur.
[0034] Il comporte un convertisseur courant/tension (12) délivrant un signal variable comportant
une composante continue. Cette composante continue est éliminée par un circuit d'offset
réglable (13) constitué par un sommateur-inverseur. Le signal délivré par le circuit
d'offset (13) est représentatif de la nappe. Le signal est ensuite amplifié par un
circuit amplificateur (14) puis filtré par un circuit passe-bas (15). Ce filtre (15)
a pour effet de diminué le bruit apporté par l'environnent industriel, et amplifié
par le circuit précédent. A titre d'exemple, le filtre passe-bas présente une fréquence
de coupure de 2 kHz. L'élimination du bruit est importante pour éviter de compter
des fronts de fréquence élevée comme étant des fronts de passage d'un cahier au suivant.
[0035] Le signal analogique ainsi traité est ensuite échantillonné par une carte d'acquisition
(16). A titre d'exemple, la carte d'acquisition est constituée par deux convertisseurs
analogique/numérique à 12 bits, de cinq compteurs/temporisateurs 16 bits, de 24 entrées-sorties
numériques et d'un convertisseur analogique - numérique 12 bits implanté dans un micro-ordinateur
(18). La vitesse d'échantillonnage est de 167 Khz.
[0036] Une telle carte d'acquisition est par exemple commercialisée par la société SCIENTIFIC
SOLUTIONS sous la référence LAB MASTER DMA.
[0037] Le signal numérique est ensuite exploité par un microcalculateur (17) qui délivre
un signal à un périphérique (18) permettant de visualiser le résultat du comptage.
[0038] Le signal numérique présente une forme générale représentée en figure 3. Il présente
une succession de fronts descendant (20) et de fronts montants (21). La hauteur des
arcs de courbe (22 à 24), et leur intervalle sont variables. La fréquence d'échantillonnage
est à titre d'exemple fixée à 500 Hz, de manière à disposer dans tous les cas au moins
de 4 points par front montant ou par front descendant.
[0039] Le calculateur (17) est commandé par un programme dont le but est d'éliminer les
perturbations transitoires, et d'identifier les pics correspondant effectivement au
passage d'un cahier, et d'éliminer les défauts localisés du signal dus à une déchirure
ou une anomalie d'un cahier.
[0040] A cet effet, on procède à trois étapes successives, consistant à:
- détecter un pic et le sommet immédiatement consécutif
- calculer l'amplitude h de l'arc de courbe par différence
- comparer le résultat de ce calcul avec la valeur moyenne.
[0041] Pour cela, on attend que la courbe soit strictement décroissante. On détecte ensuite
la valeur minimale V
min lorsque la courbe amorce une phase croissante. Sur la figure 3, ce point est référencé
f(4). On détecte ensuite une valeur maximale V
max lorsque la courbe commence à décroître. Sur la figure 3, ce point est référencé f(1).
La différence entre les deux valeurs mémorisées constitue l'écart, de valeur V
écart, qui est mémorisé et qui est comparé à la valeur moyenne Vmoyenne des N derniers
écarts, par exemple des 20 derniers écarts enregistrés. On détermine des valeurs d'erreur
e
i constituant la variation maximale admissible. Si la valeur V
écart est inférieure à (1-e₁)xV
moyenne, on considère que l'arc de courbe correspond à une perturbation du signal, et on
ne compte aucun passage de cahier.
[0042] Si la valeur V
écart est comprise entre (1-e₁)xV
moyenne et (2-2e₂)xV
moyenne, on considère que l'arc de courbe correspond à un cahier, et on incrémente le compteur
de cahier d'une unité.
[0043] Si la valeur Vécart est comprise entre (2-2e₂)xV
moyenne et (3-3e₃)xV
moyenne, on considère que l'arc de courbe correspond à deux cahiers superposés, et on incrémente
le compteur de cahier de deux unités.
[0044] Le procédé de comptage ainsi proposé est indépendant de la fréquence d'échantillonnage
et suit les fluctuations d'épaisseur de la nappe. Il permet par ailleurs de s'affranchir
de façon satisfaisante des perturbations très localisées.
[0045] A titre d'exemple, les valeurs d'erreur E-e admissible sont de l'ordre de 75 %.
[0046] Pour éviter les singularités de la courbe, on procède à un filtrage numérique des
valeurs d'acquisition minimales et maximales, en mémorisant une valeur résultant de
la pondération de la dernière valeur acquise et de la valeur précédemment mémorisée.
[0047] A titre d'exemple, on détermine la valeur mémorisée comme suit:

[0048] La figure 4 représente un exemple d'organigramme du programme de comptage selon l'invention.
[0049] L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple non limitatif. Il est
bien entendu que l'Homme de Métier sera à même de réaliser diverses variantes sans
pour autant sortir du cadre de l'invention.
1 - Dispositif de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2), notamment
dispositif de comptage de cahiers sur un convoyeur, du type comportant une source
lumineuse (3) collimatée et un photodétecteur (4), ainsi qu'un circuit électronique
pour traiter le signal délivré par la cellule photoélectrique et pour générer un signal
de comptage du nombre d'articles (1) détectés, caractérisé en ce que la source lumineuse
(3) comporte des moyens pour générer un faisceau lumineux (10) bidimensionnel, le
plan dudit faisceau (10) étant sensiblement perpendiculaire à l'axe de défilement
des articles (1) à compter, et en ce que le photodétecteur (4) est constitué par un
capteur linéaire, la source lumineuse et la cellule photovoltaïque étant disposés
de part et d'autre de la bande transporteuse (2).
2 - Dispositif de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon
la revendication 1 caractérisé en ce que la source lumineuse (5) est constituée par
une diode laser et par un ensemble optique d'élargissement et de collimation du faisceau
comprenant une lentille cylindrique divergente et une lentille cylindrique convergente.
3 - Dispositif de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon
la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la largeur du faisceau
plan (10) est supérieure à la hauteur des articles (1) à compter.
4 - Dispositif de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon
l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'axe optique forme
avec le plan de la bande transporteuse (2) un angle compris entre 10 et 30 degrés.
5 - Dispositif de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon
l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un
circuit de traitement du signal délivré par le photodétecteur (4), constitué par :
- un convertisseur courant/tension (12)
- un circuit d'offset réglable (13)
- un circuit amplificateur (14)
- un circuit passe-bas (15)
- une carte d'acquisition (16).
6 - Procédé de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) caractérisé
en ce qu'il comporte les étapes suivantes:
- détection optique de la hauteur de la nappe d'articles (1) défilant, par un dispositif
optique comportant un générateur d'un faisceau plan perpendiculaire à l'axe de défilement
des articles, et un détecteur délivrant un signal électrique proportionnel à l'éclairement
reçu ;
- traitement du signal électrique représentatif de la hauteur de la nappe pour incrémenter
un compteur à chaque apparition d'une singularité représentative du passage d'un nouvel
article.
7 - Procédé de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon
la revendication 6 caractérisé en ce que le traitement du signal consiste à:
- échantillonner le signal délivré par le détecteur,
- mémoriser une valeur minimale Vmin correspondant à la première valeur d'une série
de N valeurs mesurées successives croissantes ;
- mémoriser une valeur maximale Vmax correspondant à la première valeur d'une série
de N valeurs mesurées successives décroissantes ;
- mémoriser l'écart Vmax-Vmin ;
- comparer l'écart à une valeur de référence et incrémenter le compteur de M unités
si l'écart correspond à la M fois la valeur de référence Vépais avec une tolérance
prédéterminée.
8 - Procédé de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon
la revendication 7 caractérisé en ce que la valeur de référence Vépais est réinitialisée
si le temps entre deux détections d'articles (1) est supérieur à une valeur prédéterminée.
9 - Procédé de comptage d'articles (1) défilant sur une bande transporteuse (2) selon
la revendication 7 ou selon la revendication 8 caractérisé en ce que les valeurs maximale
et minimale sont déterminées comme suit:

où :
- V(i) désigne la ième valeur mémorisée,
- A désigne un paramètre de pondération compris entre 0 et 1.