DOMAINE TECHNIQU E DE L'INVENTION

[0001] L'invention se rapporte à la transmission d'informations depuis un équipage mobile sur une voie de guidage vers un récepteur fixe distant. Elle se rapporte également à un système de guidage linéaire instrumenté, à un ou plusieurs axes, permettant la transmission d'informations, et notamment d'informations de position, depuis un équipage mobile sur une voie de guidage vers un récepteur fixe distant.

ÉTAT DE LA TECHNIQU E ANTÉRIEURE

[0002] Pour connaître la position d'un chariot d'un système de guidage linéaire guidé par un rail de guidage, on fait généralement appel à un capteur optique ou magnétique positionné sur le chariot à distance d'entrefer d'une piste d'un codeur optique ou magnétique positionné le long de la trajectoire définie par le rail, et on transmet le signal obtenu à un récepteur fixe par l'intermédiaire d'un câble de transmission. Le câble et la connectique associée sont sources de pannes, par exemple par fatigue et rupture. De plus, le câble est encombrant et nécessite des systèmes de guidage. [0003] La transmission par radiofréquence par un émetteur positionné sur le chariot vers un récepteur distant est possible, mais se heurte à des difficultés en milieu industriel perturbé par des sources électromagnétiques multiples. Elle trouve également des limites en termes de bande passante lorsque l'on souhaite une transmission en temps réel de la position précise d'un chariot se déplaçant à grande vitesse sur le rail de guidage.

[0004] La transmission par laser entre une source de lumière cohérente positionnée sur le chariot et une cible portant un récepteur photosensible permet de s'affranchir des perturbations électromagnétiques environnantes, mais n'est en pratique envisageable que si l'on est assuré que le rayon lumineux émis par la source cohérente atteindra sa cible, ce qui limite cette technologie à des systèmes de guidages rectilinéaires très précis, dont le rail n'est pas susceptible de se déformer sous les contraintes mécaniques ou thermiques du milieu ambiant, et dont le chariot n'est pas susceptible d'être perturbé par des vibrations, afin que les déviations transversales restent négligeables. EXPOSÉ DE L'INVENTION

[0005] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à proposer des moyens de communication d'information depuis un équipage mobile le long d'une trajectoire prédéterminée fixe dans un référentiel prédéterminé galiléen ou non, vers un récepteur fixe dans ce référentiel, qui soit robuste dans un milieu perturbé en ondes électromagnétiques, soit adapté à des trajectoires curvilignes ou à des trajectoires rectilinéaires imprécises, et présente une bande passante élevée.

[0006] Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un procédé de transmission d'informations depuis un équipage mobile guidé le long d'une trajectoire prédéterminée fixe dans un référentiel donné, suivant lequel on émet un signal lumineux d'excitation depuis une source lumineuse associée à l'équipage mobile de manière à exciter transversalement une fibre photoluminescente disposée le long de la trajectoire, et l'on réceptionne à l'aide d'au moins une cellule photosensible au moins un signal lumineux secondaire, émis par la fibre optique photoluminescente excitée par le signal lumineux d'excitation, et guidé dans la fibre optique.

[0007] Par fibre photoluminescente, on entend ici une fibre optique dopée en pigments photoluminescents, et de préférence fluorescents. Le temps de latence entre l'absorption photonique par la fibre photoluminescente et l'émission photonique secondaire au sein de la fibre peut être extrêmement court, ce qui garantit un temps de réponse très court. Le procédé est peu sensible au positionnement relatif de la source lumineuse d'excitation et de la fibre optique photoluminescente. Ceci permet une mise en œuvre dans des conditions où un positionnement précis est difficile à garantir, que ce soit pour des raisons de vibration de l'équipage mobile ou de déformation de la voie de guidage définissant la trajectoire. En pratique, la photoluminescence se produit avec un décalage de longueur d'onde, de sorte que la lumière émise par effet photoluminescent n'est pas ou peu réabsorbée par la fibre. [0008] Le référentiel donné peut lui-même être un référentiel galiléen, ou un référentiel ayant des accélérations et décélérations suivant une trajectoire qui lui est propre. En d'autres termes, le procédé est adapté à un équipage mobile suivant un degré de liberté unique, ou suivant plusieurs degrés de libertés. [0009] Le procédé est particulièrement adapté à la transmission de signaux numériques. On prendra ainsi soin de choisir une technique de modulation, de préférence numérique, et un codage garantissant un équilibre des motifs transmis. Par exemple une modulation directe d'intensité associée à un codage Manchester ou 8b/10b est adaptée. On pourra judicieusement associer un code de détection et de correction d'erreur afin d'augmenter la fiabilité de la communication. Le facteur limitant pour la bande passante est le temps de rémanence de l'effet électroluminescent, qui peut être faible en choisissant de façon judicieuse les pigments utilisés.

[0010] L'excitation lumineuse peut être avantageusement réalisée à l'aide d'une diode electroluminescence (DEL) qui présente l'avantage de proposer un bon rendement de la conversion énergie électrique vers énergie lumineuse. Une faible dispersion des longueurs d'onde émises autour de la fréquence centrale permet de garantir une bonne adéquation avec le spectre d'absorption de la fibre, ceci visant à garantir qu'un maximum de la puissance émise par la DEL est susceptible d'engendrer la photoluminescence. Ce composant peut facilement intégrer un dispositif optique, de type lentille convergente, assurant la directivité optimum considérant la distance entre la fibre et la DEL et la section de la fibre. L'homme de l'art saura facilement construire un circuit de commande de LED à faible coût capable d'atteindre des fréquences de commutation de 50 MHz ou plus. [0011] Si une seule cellule photosensible est utilisée, elle est positionnée à une extrémité de la fibre optique. On peut avantageusement utiliser deux cellules photosensibles aux deux extrémités de la fibre optique et comparer les signaux lumineux réceptionnés. En effet, l'émission photonique dans la fibre photoluminescente n'est pas directionnelle et est susceptible de se propager dans les deux directions à l'intérieur de la fibre. La redondance de la réception peut ainsi augmenter la fiabilité du procédé. [0012] Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, le signal d'excitation contient une information de position de l'équipage mobile, fonction d'un signal de position obtenu par un capteur de position positionné sur l'équipage mobile, lisant une information sur un codeur positionné le long de la trajectoire. On peut ainsi faire varier le signal d'excitation en fonction du signal de position. Si le signal d'excitation est numérique, on fera ainsi varier le contenu numérique de ce signal, en fonction du signal de position du capteur de position. On peut également transmettre par la même voie d'autres types de signaux relatifs à des variables d'état mesurées sur l'équipage mobile. [0013] Suivant un autre mode de réalisation, on mesure l'amplitude du signal lumineux reçu par la cellule photosensible. Cette amplitude constitue un indicateur de la qualité de la communication. On peut également mettre à profit cette mesure d'amplitude pour déterminer une donnée de position de l'équipage mobile, puisque l'atténuation dans la fibre suit une loi exponentielle fonction de la distance parcourue par la lumière et de caractéristiques intrinsèques de la fibre photoluminescente employée.

[0014] Dans l'hypothèse où d'une part le signal d'excitation contient une information de position et où d'autre part l'on déduit de l'amplitude du signal une donnée de position, on dispose de deux informations de position au moins partiellement redondantes. Cette redondance peut être mise à profit pour détecter certaines défaillances, par exemple une défaillance du capteur de position fixé à l'équipage mobile. On peut également déterminer la position de l'équipage mobile en combinant la donnée de position déduite de l'amplitude du signal et l'information de position contenue dans le signal d'excitation. Considérant que l'information du capteur de position de l'équipage mobile n'est unique que sur une partie seulement du trajet complet, on peut notamment utiliser la donnée de position déduite de l'amplitude du signal pour déterminer dans quelle tronçon de la trajectoire se trouve l'équipage mobile, et l'information de position contenue dans le signal d'excitation pour déterminer précisément la position de l'équipage mobile dans ce tronçon de trajectoire. On peut ainsi équiper avec un même équipement de réception des installations modulaires comportant un nombre quelconque de tronçons de trajectoire.

[0015] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un dispositif de transmission d'informations depuis un équipage mobile guidé le long d'une trajectoire fixe prédéterminée, le dispositif comportant une fibre optique photoluminescente destinée à être positionnée le long de la trajectoire, une source lumineuse d'excitation destinée à être solidaire de l'équipage mobile pour illuminer transversalement la fibre optique photoluminescente, et au moins une cellule photosensible destinée à être située à une extrémité de la fibre optique photoluminescente.

[0016] Le dispositif, particulièrement adapté pour la mise en œuvre du procédé précédemment décrit, comporte de préférence un circuit pour commander la source lumineuse d'excitation et produire un signal lumineux d'excitation dont l'amplitude est modulée.. [0017] La cellule photosensible est de préférence une cellule photoélectrique, et le dispositif comporte de préférence également un circuit de réception capable d'amplifier et de filtrer le signal lumineux réceptionné par la cellule photosensible et un circuit de décision et de décodage capable de reconstruire les données utiles.

[0018] La fibre électroluminescente est de préférence chargée de particules fluorescentes. En effet, le temps de réponse extrêmement rapide du phénomène de fluorescence est avantageux, notamment par rapport à la phosphorescence.

[0019] L'invention vise également à proposer un système de guidage linéaire à un ou plusieurs axes, pourvu de moyens de communication d'informations depuis un ou plusieurs équipages mobiles se déplaçant chacune le long d'une trajectoire prédéterminée vers un récepteur fixe, qui permette une communication robuste dans un milieu perturbé en ondes électromagnétiques, soit adapté à des trajectoires curvilignes ou à des trajectoires rectilinéaires imprécises, et présente une bande passante élevée. [0020] A cet effet, et suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à une installation de guidage linéaire à un ou plusieurs axes, comportant au moins une première voie de guidage et au moins un premier équipage mobile guidé le long de la première voie de guidage. L'installation comporte en outre au moins une première fibre optique électroluminescente fixée à la première voie de guidage, une première source lumineuse fixée à l'équipage mobile et disposée de manière à exciter transversalement la première fibre optique photoluminescente, et au moins une première cellule photosensible pour réceptionner au moins un premier signal lumineux secondaire émis par la première fibre optique photoluminescente en réponse au premier signal lumineux d'excitation, le signal lumineux secondaire étant guidé dans la première fibre optique photoluminescente. L'installation ainsi définie est adaptée à des voies de guidage rectilignes ou curvilignes.

[0021] Si la première cellule photosensible est la seule cellule photosensible est utilisée, elle est avantageusement positionnée à une extrémité de la fibre optique. On peut avantageusement utiliser une première cellule photosensible additionnelle, disposée à l'autre extrémité de la fibre optique, en vue de comparer les signaux lumineux réceptionnés par les deux cellules photosensibles. En effet, l'émission photonique dans la fibre photoluminescente n'est pas directionnelle et est susceptible de se propager dans les deux directions à l'intérieur de la fibre. La redondance de la réception peut ainsi augmenter la fiabilité du procédé.

[0022] La première cellule photosensible est de préférence une cellule photoélectrique, et l'installation comporte de préférence également un circuit de réception capable d'amplifier et de filtrer le signal lumineux réceptionné par la cellule photosensible et un circuit de décision et de décodage capable de reconstruire les données utiles.

[0023] La fibre électroluminescente est de préférence chargée de particules fluorescentes. En effet, le temps de réponse extrêmement rapide du phénomène de fluorescence est avantageux, notamment par rapport à la phosphorescence.

[0024] De préférence, on fait en sorte que la source lumineuse d'excitation soit positionnée latéralement à distance de la fibre optique photoluminescente. La distance entre la source lumineuse d'excitation et la fibre optique n'a pas à être déterminée précisément, sous réserve que le faisceau lumineux d'excitation soit judicieusement focalisé, celle-ci peut le cas échéant varier sans que la transmission d'informations en soit perturbée, ce qui est un des avantages de la solution proposée. [0025] On a intérêt à ce qu'une partie substantielle du signal lumineux d'excitation en provenance de la source lumineuse frappe la fibre perpendiculairement à une de ces faces latérales, ce qui favorise une bonne absorption du rayonnement d'excitation, celle-ci étant une fonction monotone de la longueur du faisceau lumineux traversant la fibre. La fibre optique électroluminescente peut avoir une section circulaire ou polygonale, notamment rectangulaire. Une section avec une face plane peut être avantageuse pour optimiser la pénétration de la lumière d'excitation incidente dans la fibre optique électroluminescente, mais ceci seulement si on a des garanties suffisantes sur le positionnement de la source lumineuse d'excitation en face de cette face plane. Dans d'autres circonstances, et notamment lorsque le positionnement de la source lumineuse d'excitation est difficile à maîtriser, on pourra préférer une fibre optique électroluminescente de section circulaire.

[0026] Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, la fibre optique photoluminescente est disposée dans une gorge présentant une ou plusieurs parois réfléchissantes, qui peuvent être concaves ou à section polygonale. La forme de la gorge contenant la fibre améliore l'efficacité de la conversion entre le signal incident et le signal réémis. En effet, les parois latérales et arrière de la gorge réfléchissent la lumière n'ayant pas rencontré la fibre ou non encore absorbée par la fibre. Cette lumière réfléchie peut traverser à nouveau la fibre et exciter le phénomène de photoluminescence. L'amplitude récupérée en bout de fibre est alors plus importante. En pratique, la gorge pourra être formée par exemple dans un rail métallique constituant le cas échéant la voie de guidage, et dont les parois sont suffisamment réfléchissantes pour l'effet recherché.

[0027] Pour protéger la première fibre optique photoluminescente des agressions physiques et chimiques, on peut avantageusement la recouvrir d'une couche de résine. Dans le cas d'une fibre optique photoluminescente logée dans une gorge, la couche de résine ferme la gorge. La résine peut le cas échéant entourer totalement la fibre optique photoluminescente et remplir la gorge. La résine sera choisie pour sa faible absorbance à la longueur d'onde utile (par exemple à 400 nm environ), pour sa bonne adhérence avec la fibre et avec le matériau constituant les parois de la gorge, pour sa bonne résistance thermique et chimique (à la graisse, à l'huile de coupe, etc), pour sa dureté de surface et sa lipophilie. On pourra choisir notamment une résine référencée Dymax® 4-20418 / 4-20632. La dureté et la lipophilie pourront le cas échéant être obtenus par un additif à la résine ou par un traitement de surface, par exemple un dépôt de parylène. La résine pourra le cas échéant être réticulable par exposition à un rayonnement ultraviolet, ce qui permet d'envisager un procédé de fabrication dans lequel la fibre est insérée dans la gorge, puis le volume de la gorge non occupé par la fibre est rempli de résine non réticulée. La surface supérieure de résine est ensuite lissée avec un racleur avant exposition à un rayonnement ultraviolet pour obtenir la réticulation. [0028] On peut avantageusement prévoir que le premier équipage mobile soit équipé d'au moins un système de nettoyage de la fibre optique. Il peut être constitué par exemple d'un joint qui vient frotter sur la surface où la lumière pénètre pour atteindre la fibre ou au contraire d'un racloir qui en se déplaçant à très faible distance de la dite surface diminue de manière drastique l'épaisseur de lubrifiant se situant éventuellement en cet endroit.

[0029] De préférence, le premier équipage mobile est un chariot roulant en va-et- vient sur la première voie de guidage.

[0030] L'installation comporte de préférence un premier circuit électronique pour commander la première source lumineuse d'excitation et produire le premier signal lumineux d'excitation, de préférence sous forme d'un signal lumineux numérique. L'installation est particulièrement adaptée à la transmission de signaux numériques. On prendra ainsi soin de choisir une technique de modulation, de préférence numérique, et un codage garantissant un équilibre des motifs transmis. Par exemple une modulation directe d'intensité associée à un codage Manchester ou 8b/10b est adaptée. On pourra judicieusement associer un code de détection et de correction d'erreur afin d'augmenter la fiabilité de la communication. Le facteur limitant pour la bande passante est le temps de rémanence de l'effet électroluminescent, qui peut être faible en choisissant de façon judicieuse les pigments utilisés.

[0031] La source lumineuse d'excitation est de préférence une diode électroluminescente, de préférence montée en surface d'une plaque de circuit imprimé du premier circuit électronique ou traversant une plaque de circuit imprimé du premier circuit électronique.

[0032] Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, le premier circuit électronique comporte en outre au moins un premier capteur de position solidaire de l'équipage mobile, lisant au moins une première information sur un premier codeur solidaire de la première voie de guidage. Le capteur de position peut notamment être un capteur magnétique, et de préférence un capteur incluant un élément magnétorésistant à effet tunnel, ce type de capteur ayant une consommation électrique très faible. De préférence, le circuit électronique comporte un module de positionnement pour lire un signal de position généré par le capteur de position et pour générer le premier signal d'excitation de manière à ce que le premier signal d'excitation contienne une information de position fonction du signal de position.

[0033] L'alimentation électrique du circuit électronique peut se faire par tout moyen approprié, notamment par pile ou batterie rechargeable embarquée sur l'équipage mobile, ou par prélèvement d'énergie sur le premier équipage mobile en mouvement (vibration d'un quartz piézoélectrique ou d'une cellule à induction excitée par le mouvement de l'équipage mobile, générateur linéaire utilisant un enroulement se déplaçant face à une piste placée le long de la voie de guidage et constituée de pôles magnétiques alternés...). [0034] Suivant un mode de réalisation préféré, la première voie de guidage est équipé d'au moins deux pistes d'alimentation électrique disposées le long de la première voie de guidage et le premier équipage mobile comporte au moins deux contacts électriques mobiles d'alimentation, reliés chacun électriquement au circuit électronique et assurant chacun un contact électrique avec l'une des piste pistes d'alimentation électrique. On peut ainsi avoir une alimentation électrique permanente, ou du moins à volonté, même à l'arrêt à partir d'une source d'énergie non embarquée.

[0035] Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, le premier codeur est constitué par un codeur magnétique recouvert par une bande métallique de protection constituant l'une des pistes d'alimentation électrique.

[0036] Une au moins des pistes d'alimentation électrique est isolée de la première voie de guidage. L'autre piste d'alimentation électrique peut également être isolée de la première voie de guidage, ou au contraire être constituée par une surface d'un rail formant tout ou partie de la voie de guidage, et en contact de laquelle vient le contact électrique correspondant de l'équipage mobile.

[0037] Suivant un autre mode de réalisation particulièrement avantageux, la première voie de guidage est équipé d'au moins un enroulement primaire d'alimentation électrique disposée de manière à induire un courant électrique dans au moins un enroulement secondaire disposé sur le premier équipage mobile et relié au circuit électronique. Le ou les enroulements primaires sont disposés sur la voie de guidage de manière à générer des variations de flux magnétique dans l'enroulement secondaire quelle que soit la position de l'équipage mobile.

[0038] L'installation peut être à un degré de liberté seulement, avec par exemple une voie de guidage fixe rectiligne ou curviligne. Alternativement, il peut s'agir d'une installation à plusieurs degrés de liberté. Ainsi, l'installation peut comporter au moins une deuxième voie de guidage solidaire du premier équipage mobile, et au moins un deuxième équipage mobile guidé le long de la deuxième voie de guidage. On prévoit dans ce cas de préférence au moins une deuxième fibre optique électroluminescente fixée à la deuxième voie de guidage, une deuxième source lumineuse fixée au deuxième équipage mobile et disposée de manière à exciter transversalement la deuxième fibre optique photoluminescente, et au moins une deuxième cellule photosensible solidaire du premier équipage mobile, pour réceptionner au moins un deuxième signal lumineux secondaire émis par la deuxième fibre optique photoluminescente en réponse au deuxième signal lumineux d'excitation, et guidé dans la deuxième fibre optique photoluminescente. Naturellement, le nombre de degrés de liberté peut être supérieur à deux. De préférence, on reproduit pour chaque étage l'architecture précédente. Pour un degré de liberté numéroté N, on prévoit de préférence au moins une N-ième fibre optique électroluminescente fixée à une N- ième voie de guidage solidaire d'un (N-l)-ième équipage mobile, une N-ième source lumineuse fixée au N-ième équipage mobile et disposée de manière à exciter transversalement la N-ième fibre optique photoluminescente, et au moins une N-ième cellule photosensible solidaire du (N-l)-ième équipage mobile pour réceptionner au moins un N-ième signal lumineux secondaire émis par la N-ième fibre optique photoluminescente en réponse au Nième signal lumineux d'excitation, et guidé dans la N-ième fibre optique photoluminescente.

[0039] Le (N-l)-ième équipage mobile est pourvu de préférence d'un (N-l)-ième circuit électronique qui comporte et un (N-l)-ième module de commande pour générer un (N-l)-ième signal d'excitation de manière à ce que le (N-l)-ième signal d'excitation contienne une information fonction du N-ième signal lumineux secondaire reçu par la N-ième cellule photosensible.

[0040] Le N-ième signal lumineux secondaire peut notamment contenir une information relative à la position du N-ième équipage mobile, et le cas échéant d'équipages mobiles d'ordre supérieur à N.

[0041] De préférence, le (N-l)-ième circuit électronique associé au (N-l)-ième équipage mobile comporte également un module de positionnement pour lire un signal de position généré par un capteur de position associé au (N-l)-ième équipage mobile, et le (N-l)-ième circuit de commande génère le (N-l)-ième signal d'excitation de manière à ce que le (N-l)-ième signal d'excitation contienne à la fois une information fonction du N-ième signal lumineux secondaire (par exemple l'information de position du N-ième équipage mobile et/ou aux positions d'équipages mobiles d'ordre supérieur) et l'information de position du (N-l)-ième équipage mobile.

[0042] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à l'alimentation électrique d'un équipage mobile circulant sur une voie de guidage. Elle concerne en particulier une installation comportant d'une part une voie de guidage équipée d'au moins deux pistes d'alimentation électrique disposées le long de la voie de guidage et d'un codeur magnétique également disposé le long de la voie de guidage, et d'autre part un équipage mobile guidé sur la voie de guidage et équipé d'un circuit électronique incluant un capteur magnétique, mettant en œuvre de préférence un élément magnétorésistif à effet tunnel, pour lire une information magnétique sur le codeur magnétique, le circuit électronique comportant un module d'alimentation électrique relié aux pistes d'alimentation électrique par au moins deux contacts électriques mobiles d'alimentation. De manière remarquable, le codeur magnétique est recouvert par une bande métallique de protection constituant au moins l'une des pistes d'alimentation électrique.

[0043] Suivant un autre aspect de l'invention, ayant trait à la transmission d'information, il est souhaitable de pouvoir envoyer des ordres ou des informations à l'équipage mobile, notamment des ajustements de butée ou des données de calibrations réalisées en usine ou sur le site d'utilisation. La technique décrite par fibre optique étant monodirectionnelle, de l'équipage mobile vers le récepteur fixe, la solution technique retenue pour l'alimentation peut réaliser cette fonction. Par exemple en créant des motifs sur la tension ou le courant de la source d'énergie s'agissant de l'utilisation de contacts électriques ou en modulant l'intensité du flux magnétique s'agissant de l'utilisation de méthode inductive de transfert de puissance. [0044] Pour limiter la consommation d'énergie par l'équipage mobile, il est avantageux dans le cas de transmission d'information de position, d'adapter la cadence d'envoi des informations selon les mouvements de l'équipage mobile. Ceci peut être réalisé en vérifiant la variation de la position actuelle par rapport à la dernière position envoyée, et en ne réalisant de transmission d'information de position que lorsque la dernière position envoyée diffère de la position actuellement connue d'une valeur prédéterminée paramétrable en relation avec la résolution et l'exactitude du système de mesure.

[0045]

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0046] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent: la figure 1, une vue schématique d'une installation selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2, une vue schématique en coupe transversale d'un détail d'un rail de guidage de l'installation de la figure 1, pourvue d'une gorge de logement d'une fibre optique électroluminescente, suivant un premier mode de réalisation. la figure 3, une vue schématique en coupe transversale d'un détail d'un rail de guidage de l'installation de la figure 1, pourvue d'une gorge de logement d'une fibre optique électroluminescente, suivant un deuxième mode de réalisation. la figure 4, une vue schématique en coupe transversale d'un détail d'un rail de guidage de l'installation de la figure 1, pourvue d'une gorge de logement d'une fibre optique électroluminescente, suivant un troisième mode de réalisation; la figure 5, une vue schématique en coupe transversale d'une diode électroluminescente disposée sur un équipage mobile en regard d'une fibre optique logée dans une gorge d'un rail de guidage, suivant un quatrième mode de réalisation de l'invention; la figure 6, une vue schématique en coupe transversale d'une diode électroluminescente disposée sur un équipage mobile en regard d'une fibre optique logée dans une gorge d'un rail de guidage, suivant un cinquième mode de réalisation de l'invention; - la figure 7, une vue schématique en coupe transversale d'un détail d'un rail de guidage de l'installation de la figure 1, pourvue d'une gorge de logement d'une fibre optique électroluminescente recouverte d'une couche de protection, suivant un sixième mode de réalisation de l'invention; la figure 8, une vue schématique en coupe transversale d'un détail d'un rail de guidage de l'installation de la figure 1, pourvue d'une gorge de logement d'une fibre optique électroluminescente recouverte d'une couche de protection, suivant un septième mode de réalisation de l'invention; la figure 9, une vue schématique en coupe transversale d'un détail d'un rail de guidage de l'installation de la figure 1, pourvue d'une gorge de logement d'une fibre optique électroluminescente recouverte d'une couche de protection, suivant un huitième mode de réalisation de l'invention; la figure 10 une vue schématique isométrique d'une installation selon un neuvième mode de réalisation de l'invention; la figure 11, une vue schématique en coupe transversale d'un détail d'un rail de l'installation de la figure 10; la figure 12, une vue schématique d'un circuit électronique utilisé dans les différents modes de réalisation de l'invention; la figure 13, une vue schématique d'une première variante d'un mode d'alimentation électrique d'un équipage mobile d'une installation selon un mode alternatif de réalisation de l'invention; la figure 14, une vue schématique d'une deuxième variante d'un mode d'alimentation électrique d'un équipage mobile d'une installation selon un mode alternatif de réalisation de l'invention; la figure 15, une vue schématique d'une troisième variante d'un mode d'alimentation électrique d'un équipage mobile d'une installation selon un mode alternatif de réalisation de l'invention; la figure 16, une vue schématique d'une installation à deux axes selon un autre mode de réalisation de l'invention; la figure 17, une vue schématique d'un circuit électronique embarqué sur un équipage mobile de l'installation de la figure 16. [0047] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION

[0048] Sur la figure 1 est illustrée une installation 10 comportant une voie de guidage fixe 12, par exemple un rail de guidage, rectiligne ou curviligne, et un équipage mobile 14 guidé sur la voie de guidage, par exemple un chariot roulant sur cette voie, qui peut être entraîné par exemple par un mécanisme à vis sans fin (non représenté). Le long de la voie 12 est disposé un codeur de position 16 lu par un capteur 18 embarqué sur l'équipage mobile 14. Le codeur de position 16 peut être un codeur magnétique comportant une ou plusieurs bandes présentant une succession de segments aimantés dont les directions de polarisation sont alternées. Il peut également s'agir d'une simple crémaillère en matériau ferromagnétique, dont la succession de dents et de creux est détectée à distance par le capteur 18. Le codeur peut également être un codeur optique présentant des graduations lues à distance par le capteur 18. [0049] Quel que soit le principe retenu pour la détection de la position du chariot par le capteur 18, le signal produit par ce dernier fait l'objet d'un traitement dans un circuit de conditionnement du signal 20 relié à un circuit de commande 22 d'une source lumineuse d'excitation 24, par exemple une diode électroluminescente, disposée en regard et à distance d'une fibre optique photoluminescente 26 disposée le long de la voie 12. La fibre optique est dopée de pigments fluorescents 28 dont la densité est de préférence constante le long de la fibre 26. L'équipage mobile 14 est pourvu de frotteurs 30 en contact avec la fibre optique et situés, par rapport à la direction de la trajectoire, de part et d'autre de la source lumineuse d'excitation 24, de manière à ce que la portion 32 de la fibre optique 26 en regard de la source lumineuse 24 soit propre. [0050] À une extrémité 34 de la fibre optique photoluminescente 26 est positionnée une cellule photoélectrique 36 de réception reliée à un circuit électrique de réception 38.

[0051] L'installation 10 fonctionne de la manière suivante. Lors de mouvement de l'équipage mobile 14, l'information de position lue par le capteur 18 et conditionnée par le circuit de conditionnement 20 donne lieu à l'émission, par la source lumineuse 24 contrôlée par le circuit de commande 22, d'un signal lumineux numérique qui, quelle que soit la position de l'équipage mobile 14 le long de la voie 12, illumine une portion 32 de la fibre optique 26 située à ce moment en regard de la source lumineuse 24.

[0052] Le signal lumineux radial incident en provenance de la source lumineuse 24 pénètre dans la fibre optique 26 où il excite les pigments fluorescents 28 à l'intérieur de la fibre 26. Plus précisément, une partie des photons pénétrant dans la fibre 26 sont absorbés par les pigments fluorescents 28, qui passent par un état électroniquement excité puis retournent rapidement à leur état fondamental en émettant un photon. Les photons émis transitent ensuite dans la fibre optique en étant réfléchis par les parois de la fibre, et sont ainsi guidés jusqu'à la cellule photoélectrique 36 qui les détecte, permettant un traitement ultérieur par le circuit électrique de détection 38. [0053] Le rendement de transmission entre l'émission par la source lumineuse d'excitation 24 du signal lumineux d'excitation et la lumière reçue par la cellule de réception photoélectrique 36 est très faible, et fonction de la pénétration du signal lumineux d'excitation dans la fibre 26, de l'efficacité de l'effet fluorescent, de la fraction de la lumière réémise piégée effectivement dans la fibre mais également de l'atténuation du signal lumineux secondaire émis par les pigments, dans sa trajectoire le long de la fibre 26. Les essais montrent toutefois que la réception reste possible sur des distances pouvant dépasser plusieurs mètres. La vitesse de transmission est rapide. La bande passante peut être limitée par le temps de réponse du phénomène fluorescent. À titre indicatif, on peut atteindre, en choisissant des pigments à faible rémanence, des bandes passantes de 20MHz, voire 60MHz, ce qui est parfaitement adapté à la transmission d'informations de position. Le décalage de longueur d'onde observé entre le signal d'excitation et le signal secondaire émis par la fibre photoluminescente propre au phénomène de fluorescence permet à la lumière émise par photoluminescence de ne pas être réabsorbée par la fibre.

[0054] Pour augmenter l'efficacité de la pénétration du signal lumineux d'excitation dans la fibre photoluminescente, on peut avantageusement placer la fibre photoluminescente 26 dans une gorge longitudinale 40 dont les parois sont réfléchissantes, comme illustré sur les coupes transversales des figures 2 à 4. Le profil de gorge 40 en U illustré sur la figure 2 permet à la lumière d'excitation qui a traversé la fibre photoluminescente 26 de se réfléchir au fond de la gorge pour être redirigée vers la fibre 26. Le profil en V de la figure 3 permet à des rayons lumineux du signal d'excitation qui n'ont pas rencontré directement la fibre photoluminescente 26 d'être redirigés par réflexion vers cette dernière. Enfin, le profil parabolique de la figure 4 combine les deux effets précédents et permet de faire converger vers le foyer où se trouve la fibre 26 des rayons lumineux du signal incident qui n'ont pas rencontré directement la fibre 26, et d'autres qui ont traversé la fibre.

[0055] On peut également, à l'aide du même dispositif, transmettre d'autres informations obtenues sur l'équipage mobile, relatives par exemple à l'état de charge d'une source d'énergie embarquée, à une température ou une autre variable d'état détectée par un capteur embarqué par l'équipage mobile, notamment une information de position provenant des dispositifs placé sur d'autres voies de guidage.

[0056] On peut le cas échéant prévoir une deuxième cellule photosensible disposée à l'autre extrémité de la fibre optique, reliée à un deuxième circuit de réception, ce qui peut permettre un fonctionnement même en cas de coupure de la fibre. On peut également doubler la longueur de la trajectoire définie par la voie en prévoyant deux dispositifs de mesure distincts, chacun avec une fibre optique couvrant au moins une des deux moitiés de la voie. Une zone de recouvrement peut être prévue entre les deux fibres optiques.

[0057] On a illustré sur la figure 5 un mode particulier de réalisation d'un rail de guidage 12 de l'installation 10 de la figure 1, dans lequel a été formé une gorge 40 de logement d'une fibre optique photoluminescente 26, placée en regard d'une diode électroluminescente 24 montée au travers d'une plaque de circuit imprimé du circuit de commande 22 de la diode électroluminescente 24 et solidaire d'un chariot roulant non représenté. Sur la figure 6 est illustrée une variante de réalisation avec une diode électroluminescente 26 d'un type différent, positionné en surface d'une plaque de circuit imprimé 22 constituant le circuit de commande 22.

[0058] Sur la figure 7 est illustré un rail de guidage 12 qui peut être utilisé pour l'installation 10 de la figure 1, et qui est pourvu d'une gorge 40 en biseau dans laquelle est logée une fibre optique photoluminescente de section circulaire 26. De manière remarquable, un revêtement 42 en résine recouvre la fibre optique photuminescente 26 et refermer la gorge 40 en adhérant aux parois opposées de la gorge 40. Pour ne pas entraver l'émission photonique secondaire, la résine utilisée présente une faible absorbance dans la gamme de longueur d'ondes de la diode électroluminesente 24 provoquant l'émission photonique secondaire par les pigments 28. Le revêtement 40 participe au maintien de la fibre 26 dans la gorge 40 et à la protection chimique et mécanique de la fibre 26. Sur la figure 8 est illustré un mode de réalisation ne se distinguant de celui de la figure 7 que par la section de la gorge 40, qui présente deux parois opposées parallèles et planes, et une paroi de fond qui peut être plane comme illustrée, ou concave. Sur la figure 9 est illustrée une variante de réalisation qui ne diffère du mode de réalisation de la figure 8 que par la section de la fibre photoluminesente, qui est ici de section carrée ou rectangulaire. Dans cette hypothèse, le fond de la gorge 40 est de préférence plan et en contact surfacique avec la fibre 40. Dans les modes de réalisation des figures 5 à 9, les faces de la gorge 40 sont de préférence traitées de manière à réfléchir la lumière.

[0059] Sur les figures 10 et 11 est illustrée une installation 10 comportant une voie de guidage fixe 12 constituée par un rail de guidage, rectiligne ou curviligne, et un équipage mobile 14 constitué par un chariot roulant ou glissant sur la voie de guidage, qui peut être entraîné par tout moyen d'entraînement approprié, par exemple par un mécanisme à vis sans fin (non représenté). Le long de la voie 12 est disposé un codeur de position 16 lu par un capteur 18 embarqué sur l'équipage mobile 14. Le codeur de position 16 peut être un codeur magnétique logé dans une gorge 44 du rail 12 et comportant une ou plusieurs bandes présentant une succession de segments aimantés dont les directions de polarisation sont alternées. Sur le rail 12 est également formée une gorge 40 de logement d'une fibre photoluminescente 26 suivant l'une des modes de réalisation des figures 2 à 9. De manière remarquable, le rail est également pourvu d'une gorge 46 de réception d'un enroulement primaire 48 inductif plat qui fait face à un enroulement secondaire d'induit 50 solidaire du chariot 14. L'enroulement primaire 48 est relié à une source de tension alternative 49 et l'enroulement secondaire est relié à un bloc d'alimentation 52 des circuits de conditionnement 20 et de commande 22. Le positionnement relatif de l'enroulement secondaire 50 et de l'enroulement primaire 48 est tel que quel que soit le positionnement du chariot 14 sur le rail 12, un courant primaire traversant l'enroulement primaire 48 induit un courant secondaire dans l'enroulement secondaire, propre à alimenter le bloc d'alimentation 52 et par son intermédiaire les circuits électroniques 20, 22 portés par le chariot 14.

[0060] On a illustré plus précisément sur la figure 12 un mode de réalisation de l'électronique embarquée sur l'équipage mobile 14. Le capteur 18 comporte ici deux têtes de mesure 181, 182 comportant chacune de préférence un élément magnétorésitant à effet tunnel, et chacune dédiée à la lecture d'une piste 161, 162 du codeur 16, ceci afin d'offrir une mesure de position absolue de haute résolution, après conditionnement des signaux par un module de conditionnement 201 et calcul par un microcontrôleur dédié 202. La liaison entre le circuit de conditionnement 20 et le circuit de commande 22 de la source lumineuse d'excitation 24, est réalisée par un bus synchrone 62. Le circuit de commande 22 est lui-même pourvu d'un microcontrôleur qui communique avec le microcontrôleur 202 du circuit de conditionnement du signal 20 pour déterminer l'information de position à faire transiter par la fibre optique photoluminescente 26. Le microcontrôleur 221 commande un pilote 221 qui gère les illuminations de la diode électroluminescente 24. Les deux circuits 20, 22 sont alimentés par le circuit d'alimentation, relié au récepteur d'énergie 50 disposé en regard du circuit primaire 48. Les deux circuits 20, 22 peuvent être matériellement distants l'un de l'autre et constituer deux modules distincts, ou être réunis sur une même carte électronique. Dans tous les cas, ils forment fonctionnellement un circuit électronique unique 53. [0061] Alternativement, il est possible d'alimenter les circuits électroniques portés par le chariot 14 par des dispositifs à contacts glissant ou roulant sur des pistes de contact suivant la trajectoire guidée du chariot 14. Sur la figure 13, on a illustré un rail de guidage 12 pourvue de deux gorges 54, 56 de logement de deux pistes de contact conductrices 58, 60. Chaque piste 58, 60 est isolée du rail de guidage 12. Le chariot 14 est quant à lui équipé de deux patins de contact 62, 64 reliés à un module l'alimentation 52 des circuits de conditionnement 20 et de commande 22. On peut ainsi, en reliant les pistes conductrices 58, 60 à une source d'énergie électrique, alimenter le module d'alimentation 52 et, par son intermédiaire, les circuits électroniques 20, 22. Suivant une variante illustrée sur la figure 14, l'une des pistes de contact conductrices, en l'occurrence la piste 60, est constituée par une couche métallique venant recouvrir le codeur 16 constitué par une bande magnétique pourvue d'une succession de pôles magnétiques alternés. La piste 60 a alors une double fonction de contact électrique et de protection mécanique et chimique de la bande magnétique du codeur 16. Le cas échéant, la bande magnétique 16 peut être rendue solidaire de la piste métallique 60 par adhésion directe ou par l'intermédiaire d'un adhésif. Suivant la variante de la figure 15, le rail de guidage métallique 12 est utilisé pour constituer l'une des phases d'alimentation électrique de l'équipage mobile 14. Plus spécifiquement, l'une des piste de contact est constituée par un chemin de roulement 60, la continuité électrique entre le chemin de roulement et le module d'alimentation électrique 52 étant assurée par des corps roulants 64 qui assurent simultanément le guidage du chariot 14 sur le rail 12. Naturellement, d'autres variantes sont possibles.

[0062] On a illustré sur les figures 16 et 17 une application de l'invention à une installation à deux axes perpendiculaires. Un premier rail de guidage 12.1 assure le guidage rectilinéaire en va-et-vient d'un premier chariot 14.1, qui porte un deuxième rail de guidage 12.2 perpendiculaire au rail 12.1 et assurant le guidage rectilinéaire en va-et-vient d'un deuxième chariot 14.2.

[0063] De la même manière que pour les systèmes monoaxiaux précédents , on peut mettre en œuvre une transmission d'information par une fibre optique photoluminescente 26.1 associée au premier rail de guidage 12.1, fibre dont l'extrémité 34.1 est située en regard d'un récepteur 36.1 fixe par rapport au premier rail de guidage 12.1. On peut également réaliser une transmission d'information par fibre optique photoluminescente entre le deuxième chariot 14.2 et le premier chariot

14.1. Il suffit pour cela de prévoir une fibre optique photoluminescente 26.2 cheminant le long du rail 12.2, de préférence logé dans une gorge de logement prévue dans le rail 12.2, dont l'extrémité 34.2 est positionnée en regard d'une cellule photoélectrique 36.2 reliée à un circuit de détection 38.2 embarqué par le premier chariot 14.1.

[0064] Si l'on souhaite qu'une information de position du deuxième chariot 14.2 soit transmise au premier chariot 14.1 et au récepteur photoélectrique 36.1 fixe, on peut prévoir un codeur de position 16.2 à une ou plusieurs pistes, associé au deuxième rail 12.2 et permettant une lecture de position par un capteur 18.2 embarqué sur le deuxième chariot 14.2. Ce capteur 18.2 est relié à un circuit de conditionnement 20.2 qui fournit une information de position à un circuit de commande 22.2 d'une source lumineuse 24.2 embarquée sur le deuxième chariot

14.2. Cette source lumineuse 24.2, en pratique une diode électroluminescente, active la fibre optique photoluminescente 26.2 qui émet une signal lumineux secondaire qui chemine le long de la fibre 26.2 jusqu'à atteindre un récepteur 36.2 embarqué sur le premier chariot 14.1. Le circuit de commande 22.1 embarqué sur le premier chariot 14.1 reçoit des informations de position à la fois du circuit de détection 38.2 relié au récepteur 36.2 et du circuit de conditionnement 20.1 relié au capteur 18.1 embarqué sur le premier chariot pour lire le codeur 16.1 cheminant le long du premier rail 12.1. Le circuit de commande 22.1 génère alors un signal de commande de la source lumineuse 24.1 embarquée par le premier chariot, qui permet de transmettre successivement en les identifiant de manière unique à la fois une information sur la position du deuxième chariot et une information sur la position du premier chariot. Le source lumineuse 24.1 active la fibre optique photoluminescente 26.1 qui émet une signal lumineux secondaire qui chemine le long de la fibre 26.1 jusqu'à atteindre le récepteur fixe 36.1. [0065] L'alimentation électrique des circuits électroniques 20.2, 22.2 embarqués sur le deuxième chariot peut être réalisée par l'intermédiaire du premier chariot. On peut notamment prévoir qu'une partie de l'énergie collectée par le module d'alimentation 52.1 du premier chariot suivant l'une des méthodes décrites précédemment, par exemple par induction ou par contacts électriques, soit dérivée pour alimenter le deuxième chariot 14.2 également suivant l'une des méthodes décrite précédemment. Le deuxième chariot 14.2 embarque à cet effet un module d'alimentation électrique 52.2 qui collecte cette énergie et alimente les circuits 20.2, 22.2.

[0066] On a illustré plus précisément sur la figure 17 le circuit électronique 53.1 embarqué par le premier chariot 14.1, et notamment les têtes de lecture 181.1, 182.1 lisant les deux pistes 161.1, 162.1 du codeur 16.1 associé au premier rail 12.1, le circuit de conditionnement 201.1 des signaux des têtes de lecture 181.1, 182.1, et le microcontrôleur 202.1 intégrés au circuit de conditionnement 20.1. Les signaux en provenance du microcontrôleur 202.1 et du circuit de détection 38.2 relié à la cellule photoélectrique 36.2 également embarquée sur le premier chariot 14.1 sont délivrés au microcontrôleur 222.1 du circuit de commande 22.1 qui pilote la diode électroluminescente 24.1 par l'intermédiaire du pilote 221.1. On a également précisé sur la figure 17 le cheminement de l'énergie électrique d'alimentation depuis une source d'alimentation fixe 49.1 alimentant un enroulement primaire 48.1 associé au premier rail de guidage 12.1 jusqu'à l'enroulement secondaire 50.1 embarqué sur le premier chariot et relié à un circuit redresseur 52.1 qui alimente à la fois les circuit de conditionnement 20.1 et de commande 22.1 embarqués par le premier chariot

14.1 et un circuit oscillant 49.2 qui alimente un enroulement primaire 48.2 associé au deuxième rail de guidage 12.2, pour alimenter par induction le circuit d'alimentation 52.2 embarqué sur le deuxième chariot 14.2. Les têtes de lecture 181.1, 182.1 associées au premier chariot 14.1 ainsi que celles associés au deuxième chariot 14.2, sont de préférence des éléments magnétorésitants à effet tunnel.

[0067] Naturellement, diverses variations sont possibles. La voie de guidage 12 peut être rectiligne ou curviligne pour autant qu'elle définisse un degré de liberté unique. Elle peut être réalisée matériellement par un rail unique en une ou plusieurs sections, ou par plusieurs rails parallèles. Le guidage de l'équipage mobile 14, 14.1,

14.2 peut être effectué par roulement, par glissement sec ou lubrifié ou par sustentation pneumatique ou magnétique. L'entraînement de l'équipage mobile 14, 14.1, 14.2 peut être obtenu par tout moyen approprié, et notamment par un mécanisme à écrou et vis sans fin, avec ou sans recirculation de billes. L'équipage mobile 14 peut également être sans moyen d'entraînement, donc libre dans son mouvement par rapport à la voie de guidage. La fibre optique 26 n'est pas nécessairement intégrée à la voie de guidage, pour autant qu'elle chemine le long de la voie et, de préférence, reste fixe par rapport à la voie de guidage 12. De même, le codeur 16 n'est pas nécessairement intégré à la voie de guidage pour autant qu'il reste fixe par rapport à la voie de guidage 12 et chemine le long de la voie. Le nombre d'axes peut être augmenté au-delà de deux. L'alimentation électrique des circuits embarqués sur le ou les équipages mobiles, ou de certains d'entre eux au moins, peut être réalisée par une source électrochimique embarquée, rechargeable ou non.

[0068] D'une manière générale, les caractéristiques décrites en relation avec un mode de réalisation peuvent être transposées à d'autres modes de réalisation. Ainsi, l'homme du métier pourra notamment combiner l'un quelconque des modes de réalisation de la source lumineuse 24 illustré sur les figures 5 et 6 avec l'un quelconque des modes d'intégration de la fibre optique 26 au rail de guidage 12 illustrés sur les figures 7 à 9 et avec l'un quelconque des modes d'alimentation électrique illustrés sur les figures 10 à 15, pour réaliser des variante de l'installation à un ou plusieurs axes.

[0069] Il est à noter par ailleurs que les modes d'alimentation électrique illustrés sur les figures 10 à 15 sont utilisables pour alimenter tout type de circuit électrique ou électronique embarqué sur un chariot mobile le long d'un rail de guidage, indépendamment des modalités choisies pour une transmission d'information entre ce chariot mobile et un récepteur distant, voire indépendamment de l'existence d'une telle transmission.