Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
REAL-TIME DRIVE CONTROL SYSTEM FOR LAPPING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/023132
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a lapping machine designed to wind a wire element around a main element to form a banded or strapped cable. The drive control system of the lapping machine enables real-time measurement of parameters representing the wire element set on the main element, in particular the pitch and the vibration of the wire element and the diameter of the main element. The system enables display of at least a screen-page presenting, in graphic form, the monitoring of at least one of the measurement parameters. The system enables automatic control, from different screen-pages, the tension adjustment of the wire element, in particular by acting on a brake.

Inventors:
MICHNIK YVES (LU)
Application Number:
PCT/FR2002/003075
Publication Date:
March 20, 2003
Filing Date:
September 10, 2002
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
MICHNIK YVES (LU)
International Classes:
B65H54/70; D07B7/14; H01B13/08; (IPC1-7): D07B7/14
Domestic Patent References:
WO1999035329A11999-07-15
Foreign References:
FR2713246A11995-06-09
FR2761774A11998-10-09
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 04 30 April 1996 (1996-04-30)
Download PDF:
Claims:
Revendications
1. Système de contrôle commande en temps réel d'une machine d'assemblage destinée à enrouler un élément filaire autour d'un élément principal pour former un câble rubané ou enrubanné, système comportant des moyens de mesure en temps réel de paramètres représentatifs de l'élément filaire déposé sur l'élément principal et des moyens de contrôle et de commande de moyens de réglage de la tension de l'élément filaire, système caractérisé en ce que les moyens de contrôle et de commande comportent des moyens d'affichage d'au moins une pageécran présentant, sous forme graphique, le suivi d'au moins ['un des paramètres mesurés.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le suivi des paramètres est associé sur la pageécran à la longueur de ruban produite (1).
3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les paramètres mesurés comportant le pas (2) de l'élément filaire autour de l'élément principal, les moyens de contrôle et de commande comportent des moyens d'affichage d'au moins une pageécran présentant, sous forme graphique, le suivi du pas (4).
4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les paramètres mesurés comportant le diamètre (11) de l'élément principal selon au moins un axe de mesure, les moyens de contrôle et de commande comportent des moyens d'affichage d'au moins une pageécran présentant, sous forme graphique, le suivi du diamètre (13).
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les paramètres mesurés comportant deux valeurs (11, 12) du diamètre de l'élément principal mesuré selon deux axes de mesure, les moyens de contrôle et de commande comportent des moyens d'affichage d'au moins une pageécran présentant, sous forme graphique, le suivi des deux valeurs du diamètre (13, 14).
6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les paramètres mesurés comportant la vibration (20) de l'élément filaire, les moyens de contrôle et de commande comportent des moyens d'affichage d'au moins une pageécran présentant, sous forme graphique, le suivi de la vibration (21).
7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'affichage des moyens de contrôle et de commande comportent des moyens de visualisation sur une pageécran de la dernière valeur mesurée (7,16, 23), de la valeur moyenne (6,15, 22), de la valeur la plus haute (8,17, 24), de la valeur la plus basse (9,18, 25) et de l'écart maximum (10, 19,26) entre les valeurs la plus haute et la plus basse d'un paramètre.
8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens d'affichage des moyens de contrôle et de commande comportent des moyens de programmation d'une période d'acquisition (5) d'un paramètre affiché sur une pageécran, ladite période d'acquisition étant définie par un temps d'acquisition et par un nombre d'acquisitions.
9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens d'affichage des moyens de contrôle et de commande comportent des moyens de programmation d'une consigne et de limites associées à un paramètre.
10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens de contrôle et de commande de moyens de réglage de la tension de l'élément filaire comportent des moyens de régulation programmables par l'intermédiaire des pagesécran, les moyens d'affichage des moyens de contrôle et de commande comportent des moyens de programmation d'un nombre de dépassement avant action et des actions à entreprendre en réponse à ce nombre de dépassement.
11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un nombre prédéterminé de dépassements par le pas de l'élément filaire de valeurs limites programmées provoque une variation programmée de la vitesse de rotation d'une tte de rubanage.
12. Système selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'un nombre prédéterminé de dépassements par le diamètre de l'élément principal de valeurs limites programmées provoque une action sur un frein permettant d'agir sur la tension de l'élément filaire.
13. Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'un nombre prédéterminé de dépassements par la vibration de l'élément filaire de valeurs limites programmées provoque une action sur un frein permettant d'agir sur la tension de l'élément filaire.
14. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les moyens de contrôle et de commande de moyens de réglage de la tension de l'élément filaire comportent des moyens de calibration d'un frein programmables par l'intermédiaire des pagesécran.
Description:
Système de contrôle commande en temps réel d'une rubaneuse Domaine technique de l'invention L'invention concerne un système de contrôle commande en temps réel d'une machine d'assemblage destinée à enrouler un élément filaire autour d'un élément principal pour former un câble rubané ou enrubanné. Le système comporte des moyens de mesure en temps réel de paramètres représentatifs de l'élément filaire déposé sur l'élément principal et des moyens de contrôle et de commande de moyens de réglage de la tension de l'élément filaire.

État de la technique Il est connu de constituer un dispositif pour effectuer une opération d'enroulage d'au moins un élément filaire comprenant un moyen optique permettant d'effectuer, pendant l'opération d'enroulage elle-mme, les mesures suivantes : - mesure, sur l'élément filaire tendu entre la tte. d'enroulage et le lieu mme de l'enroulage, de l'intensité de réflexion d'un faisceau lumineux incident, - mesure, sur l'élément filaire tendu entre la tte d'enroulage et le lieu mme de l'enroulage, de l'amplitude de l'oscillation de l'angle de réflexion spéculaire d'un faisceau lumineux incident, cette amplitude d'oscillation étant représentative de la tension de l'élément filaire en cours d'enroulage ; - mise en oeuvre, sur l'élément filaire tendu entre la tte d'enroulage et le lieu mme de l'enroulage, de l'une des mesures précédemment citées uniquement pendant une fentre temporelle définie par un moyen continu de la position angulaire de la tte d'enroulage, afin de sélectionner un seul élément filaire déterminé qui est soumis à cette mesure ;

mesure, sur l'élément filaire, tendu entre la tte d'enroulage et le lieu mme de l'enroulage, de la présence/absence de l'intensité de réflexion d'un faisceau lumineux incident de mesure continue de la position angulaire de la tte d'enroulage.

Dans cet art antérieur, il est prévu que toutes ces mesures sont réalisées en utilisant un ensemble optique qui sert à envoyer sur l'élément filaire un faisceau lumineux et à effectuer les mesures optiques correspondantes sur la lumière réfléchie, et un moyen électronique qui reçoit des signaux venant de l'ensemble optique et des signaux venant d'autres éléments de ces signaux pour produire les informations souhaitées sur le fonctionnement de la machine ou pour effectuer automatiquement des ajustages des paramètres de fonctionnement de la machine.

Un problème pour les machines d'assemblages de l'art antérieur est le suivant.

Lorsque l'on souhaite automatiser le fonctionnement d'une machine d'assemblage particulière en utilisant un système connu effectuant une mesure optique sur la partie de l'élément filaire qui est en train de s'enrouler, il est nécessaire d'effectuer les opérations suivantes : - sélectionner et adapter sur la machine un type spécifique d'un dispositif de mesure optique dont les caractéristiques sont compatibles avec le type d'élément filaire utilisé, - sélectionner et adapter sur la machine un type spécifique d'un composant de communication de puissance dont les caractéristiques sont compatibles avec le type d'appareil fonctionnei qu'il est destiné à commander automatiquement - et sélectionner et adapter sur la machine un dispositif spécifique permettant, pendant le fonctionnement de la machine, de rendre opérationnel le composant de communication de puissance tout en désactivant la commande manuelle initiale de l'appareil fonctionnel de la machine assemblage que ce composant

doit commander automatiquement et de rendre désactivé ce composant tout en rendant opérationnelle la commande manuelle initiale lorsque l'utilisateur souhaite effectuer une commande manuelle de cet appareil fonctionnel à la place de sa commande automatique.

Les conditions d'un traitement peuvent varier de façon considérable car les machines d'assemblage existantes représentent globalement un parc de machines relativement important mais dans lequel il y a une grande diversité de types différents de machines (par exemple des machines à axe vertical ou horizontal, des machines pour unique brin à enrouler ou pour un grand nombre de brins à enrouler, des machines automatisées ou manuelles). En outre, pour une machine d'un type particulier, on peut effectuer des opérations d'enroulement de différents types (par exemple un quartage, un rubanage, un tressage ou un guipage). En outre, pour une opération d'enroulement particulière, on peut traiter des éléments filaires de natures très différentes (par exemple certains fils sont très réfléchissants et d'autres le sont très peu, certains fils sont gros et d'autres sont très minces, par exemple de l'ordre de quelques micromètres). En outre, pour une condition de traitement particulière, les conditions d'éclairement ambiant de la machine peuvent varier dans des proportions considérables dans la journée (par exemple lorsque l'éclairage artificiel de l'atelier est allumé ou éteint).

Objet de l'invention L'invention a pour but un système de contrôle commande en temps réel d'une machine d'assemblage constituant lui-mme un appareil pouvant tre fabriqué en grande série et pouvant tre adapté à tout type de machine d'assemblage.

Selon l'invention, ce but est atteint par un système selon les revendications annexées et plus particulièrement par le fait que les moyens de contrôle et de commande comportent des moyens d'affichage d'au moins une page-écran présentant, sous forme graphique, le suivi d'au moins l'un des paramètres mesurés.

Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 illustre une première page-écran"Mode Fabrication","Diagnostic qualité", permettant de recueillir en temps réel, suivant une période d'acquisition prédéfinie, la valeur du pas, les valeurs du diamètre prises sur 2 axes et la valeur de la vibration en fonction de la longueur de câble fabriquée.

La figure 2 illustre une seconde page-écran"Mode Fabrication", "Expert Mode sur le pas", permettant de programmer l'auto-réaction de la rubaneuse en fonction d'une analyse par graphique des valeurs recueillies sur le pas suivant un temps d'acquisition programmable.

La figure 3 illustre une troisième page-écran"Mode Fabrication","Expert Mode sur le diamètre", permettant de programmer l'auto-réaction de la rubaneuse en fonction d'une analyse par graphique des valeurs recueillies sur le diamètre suivant un temps d'acquisition programmable.

La figure 4 illustre une quatrième page-écran"Mode Fabrication", "Expert Mode sur la vibration", permettant de programmer l'auto-réaction de la rubaneuse en

fonction d'une analyse par graphique des valeurs recueillies sur l'oscillation du ruban ou de tout autre élément filaire lors de sa pose.

La figure 5 représente un schéma des différentes étapes permettant la calibration des freins.

La figure 6 représente un schéma des différentes étapes permettant d'appliquer la calibration des freins selon la figure 5 par l'intermédiaire d'un logiciel résident au sein de la carte électronique CTSA.

La figure 7 illustre une cinquième page-écran, "Erreur en fonction de la calibration du frein".

La figure 8 illustre une sixième page-écran"Représentation des segments sur un graphique".

Description de modes particuliers de réalisation Le système de contrôle commande permet la vérification en temps réel de l'opération de rubanage ou d'enrubannage en vérifiant la pose du ruban ou de tout autre élément filaire autour d'un élément principal, en analysant son comportement (analyse de l'oscillation lors de la dépose) et du diamètre résultant après pose de ce ruban ou de tout autre élément filaire autour d'un élément principal (toron, âme rigide, fibre optique...) par l'intermédiaire de pages-écrans informatiques spécifiques permettant l'analyse, par l'intermédiaire de graphiques, des dérives constatées en"temps réel"avec différents champs informatiques permettant une programmation de limites acceptées par les utilisateurs. Dans ces mmes pages-écrans, des champs permettent une programmation permettant à l'équipement de rubanage de modifier les paramètres de base dans une évolution de ceux-ci en automatique, afin de compenser d'éventuelles dérives sans intervention humaine.

Sur la figure 1, on distingue plusieurs graphiques permettant de vérifier différentes valeurs simultanément en fonction de la longueur produite (1), à savoir : - un graphique concernant le pas avec la consigne du pas demandé (2), la plage +/-du zoom souhaité concernant ce graphique (3). Ces valeurs sont des valeurs demandées par l'utilisateur. A droite de ces valeurs demandées, un graphique indique la valeur 10 recueillie sur l'élément principal, dans ce cas, la valeur du pas (4). En fonction de la période d'acquisition choisie (5), sont également indiqués à l'intérieur de ce graphique, la valeur moyenne de l'ensemble des valeurs recueillies (6), la valeur de la dernière mesure recueillie (7), la valeur la plus haute recueillie par l'intermédiaire de ce graphique (8), la valeur la plus basse recueillie par l'intermédiaire de ce graphique (9), ainsi que l'écart maximum entre la plus petite valeur et la plus grande valeur du graphique (10). Il est à noter que le graphique complet permet de visualiser 100 valeurs.

Au-delà de 100 valeurs, une nouvelle page-écran s'initialise et la précédente est mémorisée pour une exploitation ultérieure (traçabilité) permettant d'associer les longueurs produites et le niveau de la qualité recueillie sur le câble ou l'élément principal. Cette page-écran permet donc de visualiser en"temps réel"la valeur du pas réel (4) en fonction de la consigne du pas demandé (2) par l'utilisateur et suivant la longueur produite (1).

- des graphiques concernant la visualisation du diamètre sur deux axes (11) et (12), avec la visualisation possible du diamètre sur le premier axe X diam.

(mm) (11) et sur le deuxième axe Y diam (mm) (12) et le suivi de ces valeurs dans les 2 graphiques (11) et (12), comme pour le graphique concernant les valeurs du pas, à savoir : La valeur du diamètre X ou Y diam. (mm) réelle (13) et (14)

La valeur moyenne (15), la valeur de la dernière mesure recueillie (16), la valeur la plus haute recueillie (17), la valeur la plus basse recueillie (18), ainsi que l'écart maximum entre la plus petite valeur et la plus grande valeur du graphique (19).

II est à noter que le graphique complet permet de visualiser 100 valeurs. un graphique concernant l'acquisition de la vibration (20) et comportant la mme analyse que les graphiques précédents, c'est-à-dire la valeur de la vibration réelle (21), la valeur moyenne de celle-ci (22), la valeur de la dernière mesure recueillie (23), la valeur la plus haute recueillie (24), la valeur la plus basse recueillie (25), ainsi que l'écart maximum entre la plus petite valeur et la plus grande valeur du graphique (26). Le graphique complet permet de visualiser 100 valeurs et comme les graphiques précédents, ces valeurs sont en phase avec la longueur produite (1), permettant une analyse de la qualité de l'élément principal produit en fonction de la longueur réalisée.

Les valeurs recueillies par l'intermédiaire de la page-écran"Mode Fabrication", diagnostic qualité de la figure 1 peuvent tre exploitées dans une application d'autorégulation en cas de dérive du pas (2), du diamètre (11) ou de la tension du ruban par analyse de la vibration (20). Cette exploitation des valeurs recueillies s'effectue par l'intermédiaire de pages-écrans"Mode Fabrication", à <BR> <BR> savoir les pages-écrans"Expert Mode sur le pas"de la figure 2, "Expert Mode sur le diamètre"de la figure 3 et"Expert Mode sur la vibration"de la figure 4.

Les différentes pages-écrans"Mode Fabrication""Expert Mode"permettant une régulation de la rubaneuse en auto-contrôle : Sur la page-écran"Mode Fabrication", "Expert Mode sur le pas"de la figure 2, un graphique (1) indique la valeur du pas sur une période plus ou moins longue,

paramétrable par l'intermédiaire du"temps d'acquisition" (2), qui définit le temps en seconde entre chaque valeur recueillie par le logiciel. Le nombre d'acquisition de valeur (3) peut tre lui aussi programmé. Dans l'exemple représenté, le"Temps d'acquisition" (2) est paramétré à 2 secondes et le nombre d'acquisition est paramétré à 5 valeurs (3). Sur le graphique (1) de la figure 2, une nouvelle valeur peut donc tre visualisée toutes les dix secondes.

La mesure de la dernière valeur recueillie est visible en dessous du graphique, mesure = (dans l'exemple 2.3000 mm) (4).

Plusieurs limites sont programmables autour de la valeur du pas souhaité par l'utilisateur, à savoir la consigne du pas en mm (5) comme dans les graphiques précédents (figure 1 par exemple). Le zoom du graphique peut tre modifié, au niveau de la plage +/- (6). Les limites programmables autour de la valeur du pas souhaité sont situées dans la zone appelée pas (7). Les limites"tolérance basse" (8) et"tolérance haute" (9) permettent de définir une évolution du pas comprise dans les"tolérance basse" (8) et"tolérance haute" (9) acceptées et ne nécessitant donc pas une modification des paramètres de rotation (10) de la tte de rubanage afin de compenser l'éventuelle dérive.

Deux autres limites"limite basse" (11) et"limite haute" (12) sont prévues pour, dans ce cas, effectuer une action sur la rotation de la tte de rubanage afin de retrouver une valeur de pas comprise dans les"tolérance basse" (8) et "tolérance haute" (9) après action sur la rotation (10) comme explicité ci- dessous : Le"nombre dépassement avant action" (13) définit le nombre de valeurs acceptées à l'extérieur des"tolérances basse" (8) et"tolérance haute" (9) avant action sur la rotation. On peut donc parfaitement adapter l'autorégulation de la rubaneuse en mixant les valeurs du"temps d'acquisition" (2), du"nombre d'acquisition" (3), et du"nombre de dépassement avant action" (13), afin d'obtenir une boucle de régulation qui soit la plus lissée possible dans l'action

de retrouver une valeur de pas à l'intérieur des"tolérance haute" (9) et "tolérance basse" (8). Le fonctionnement de cette boucle de régulation est régi par les valeurs déclarées dans la zone (10) appelée"rotation"qui permet la programmation de la"rotation action" (14) de la"tolérance haute" (15) et de la "tolérance basse" (16).

Dans le cas où la valeur du pas se trouve à l'extérieur des"tolérance haute" (9) et"tolérance basse" (8), nous agirons sur la vitesse de rotation de la tte de rubanage en fonction d'une consigne"rotation action" (14) (dans notre exemple 0.1 %). Chaque augmentation de la vitesse de rotation se fera donc par palier de 0.1 %) avec une vitesse de rotation maximum et minimum autorisée au-delà de la vitesse de rotation demandée programmée dans"tolérance haute" (15) et "tolérance basse" (16). Dans l'exemple représenté à la figure 2,15 % ou-15 % signifiant la possibilité de modifier la vitesse de rotation initiale à +15 % ou-15 % en fonction de la zone où se trouve la valeur du pas suivant un palier de 0.1 % et en fonction du"temps d'acquisition" (2) déclaré, du"nombre d'acquisition" (3) souhaité et du"nombre dépassement avant action"prévu.

Dans l'exemple de la figure 2, chaque augmentation ou diminution de la vitesse par palier de 0.1 % se fera toutes les 10 secondes soit 2 secondes (temps d'acquisition 2), que multiplie le"nombre d'acquisition" (3), soit 5 valeurs que multiplie également le"nombre dépassement avant action" (13), soit une action toutes les 10 secondes par palier de 0.1 % sur la vitesse de rotation de la rubaneuse, soit : 2 secondes x 5 valeurs x 1 = 10 secondes. L'action concernant cette boucle de régulation de vitesse sur le pas est visualisée en"temps réel" par l'intermédiaire du"décalage pas" (17) permettant de connaître l'action en pourcentage nécessaire sur la rotation de la tte de rubanage, afin de connaître exactement l'augmentation ou la diminution de la vitesse de rotation ayant

permis de retrouver une valeur de pas comprise entre les"tolérance haute" (9) et"tolérance basse" (8).

Enfin, dans le cas où il n'est pas possible de retrouver une valeur de pas, malgré une intervention sur la vitesse de rotation, la case"stop sur dépassement limite" (18) peut tre cochée, ce qui arrtera la rubaneuse sur le constat que le pas ne peut tre modifié, malgré des actions sur les vitesses de rotation, dans ce cas on peut donc prévoir l'arrt de la rubaneuse (18).

La page-écran"Mode Fabrication""Expert Mode sur le diamètre"de la figure 3 se configure exactement de la mme façon que la page écran"Mode Fabrication""Expert Mode sur le pas"de la figure 2 La seule différence réside dans le fait que les unités sont exprimées en Kg, car on agit sur les consignes de tension souhaitées sur le ruban ou sur tout autre élément filaire. En effet, en agissant sur la tension du ruban ou de tout autre élément filaire"tension actuelle"1, suivant des tolérances ou limites déclarées, nous allons modifier le diamètre de l'élément principal"diamètre" (mm) (2), en agissant dans une démarche de boucle de régulation analogue à celle préalablement expliquée dans le"Mode Fabrication""Expert mode sur le pas"de la figure 2.

Le fonctionnement de la page-écran"Mode Fabrication","Expert Mode sur la Vibration"de la figure 4 repose sur le mme principe que les deux pages-écrans "Mode Fabrication","Expert Mode sur le pas"de la figure 2 et"Expert Mode sur le diamètre"de la figure 3, la relation entre la prise de mesure de l'oscillation du ruban ou de tout autre élément filaire (vibration) et la tension nécessaire sur le ruban ou de tout autre élément filaire reposant sur une calibration précise du frein comme le montre les étapes de la figure 5"calibration des freins"et de la figure 6"Application de la calibration".

"Calibration du frein"de la figure 5 et"app, ication de la calibration"de la fiqure 6.

La tension du ruban est contrôlée par l'intermédiaire d'un frein magnétique à hystérésis ou de tout autre moyen qui permet d'assurer la tension du ruban (moteur, etc.,...). Les caractéristiques électriques ou autres de ces composants ne sont pas linéaires pour de multiples raisons (saturation du flux dans les différents matériaux magnétiques, frottement résiduel au niveau des roulements entre le rotor et le stator etc....). Ces différences au niveau de ces caractéristiques ne permettent pas d'obtenir pour un mme frein des tensions équivalentes sur le ruban par rapport à une mme consigne de commande (0- 10 volts, 4-20 mA etc....). De plus la linéarité du couple délivrée par ces freins et la consigne appliquée n'est pas reproductible et dépend de sous-composants de ces mmes freins (bobinage du stator, magnétisation du rotor, roulement ayant un frottement résiduel différent etc...). Pour toutes ces raisons, la calibration du frein utilisé doit tre faite dans une démarche telle qu'explicitée sur la figure 5 "calibration des freins", afin de toujours restituer une tension conforme à la consigne demandée par l'intermédiaire de la carte électronique CTSA (7) illustrée à la figure 6 et avec une parfaite linéarité calculée par le logiciel (logiciel « fnnosoft ») résidant sur la carte électronique CTSA (EPROM).

Calibration du frein (figure 5).

Les mesures sur la tension du ruban en fonction d'une consigne précise générée et envoyée par la carte électronique CTSA (7) illustrée à la figure 6 <BR> <BR> sont représentées dans le tableau (2) "Mode Volt"de la figure 5 qui va permettre d'enregistrer les mesures recueillies. On peut remarquer sur ce tableau"Mode . Voit" qu'il comporte en ordonnées des valeurs de 0,1 à 0,9, avec un pas de 0,1, et en abscisses des valeurs de 0 à 9, avec un pas de 1. Ce tableau permet donc d'enregistrer 81 valeurs de 0,1 volt en 0,1 volt. Bien entendu il est possible de modifier ce pas et, par exemple d'enregistrer des valeurs de 0,05 volt en 0,05

volt dans ce tableau, permettant ainsi d'enregistrer 162 valeurs. À chaque case de ce tableau correspond une valeur, en volts, envoyée par l'électronique (carte CTSA) vers le frein. Par exemple la case 0.1-1 correspond une tension envoyée de 1,1 volt et c'est en regard de cette tension de 1.1 volt envoyée vers le frein que nous allons mesurer, par un appareil mesurant la tension (tensiomètre par exemple),. la tension effective sur le ruban, conditionné par exemple en"bobinot" comme illustré dans la zone (1) de la figure 5.

Ce tableau est rempli avec toutes les mesures de tension recueillies sur le ruban ou tout autre élément filaire au prorata des consignes en volt envoyées au frein du bobinot (frein déporté mécaniquement ou non ! ). Après remplissage de ce tableau, les paramètres de conditionnement du bobinot son saisis, à savoir "la hauteur du ruban sur le bobinot"et"le diamètre intérieur du bobinot"illustrés dans la zone (1) de la figure 5, afin d'intégrer le couple du bobinot dans le calcul de la tension.

En fonction des paramètres ainsi recueillis dans les zones (1) et (2) de la figure 5, nous allons pouvoir créer la courbe de tension théorique applicable au frein utilisé sur la rubaneuse, comme représenté dans les zones (3) et (4) de la figure 5 avec des valeurs spécifiques déclarées et mesurées sur le ruban (tension maximum déclarée etc....) (zone (3) de la figure 5). Puis, il s'agit de modifier la courbe obtenue, représentée dans la zone (4) de la figure 5, suivant la démarche suivante : Elle est réalisée par une approximation à l'aide de trois segments illustrés dans la zone (5) de la figure 5. Chaque segment'i'est représenté par un couple (ai, bi). Le passage d'un segment à un autre est fixé par deux seuils X1% et X2%, respectivement entre les segments 1 et 2, puis 2 et 3. Le début et la fin de la caractéristique représentent souvent des saturations qu'il ne sert à rien de modéliser, car on ne peut pas les éviter. Pour ne pas en tenir compte lors de

i'optimisation, on peut définir une zone de travail par l'intermédiaire des seuils de début du segment 1 et celui de fin du segment 3. Ces deux seuils sont limités respectivement à 0 et 100 % à cause des limites physiques du processus. En connaissant le maximum de tension ruban déclaré et le diamètre du bobinot, il est possible de calculer (zone (3) de la figure 5) le couple maximum. Ce couple est ensuite arrondi à 3 digits après la virgule en mode métrique (Nm), afin de tenir compte de la précision finie des champs du logiciel d'application spécifiquement développé et d'où sont issues les différentes pages-écrans informatiques. On obtient alors le couple maximum (saisi au niveau du logiciel).

Grâce à lui, on peut déterminer la valeur de la tension ruban correspondant à 100 % de la tension du ruban en fonction du diamètre du bobinot (zone (1) de la figure 5). Le 100 % tension de frein est fixé dans le logiciel au facteur 40600/4096V, ce qui correspond à peu près à 9,912V. Ce coefficient a été choisi pour des raisons de précision de calculs, mais ne modifie en rien la précision finale.

Environnement logiciel : La modélisation s'effectue dans un environnement graphique qui a été spécialement développé à cet effet. Cet environnement possède une grande souplesse en permettant immédiatement de voir l'effet de tel ou tel changement de paramètre sur l'erreur d'approximation. Pour aider l'opérateur à faire le meilleur choix, le logiciel fournit deux informations importantes : - l'erreur maximale sur toute la plage de fonctionnement : ce qui permet de garantir une qualité sur le produit final.

-un graphique représentant l'erreur en fonction de la tension du frein : pour améliorer la précision dans une zone plutôt qu'une autre, ou bien vérifier si l'erreur est bien répartie (figure 7).

Pour déterminer les paramètres de calibration, différents choix de fonctionnement sont proposés :

mode manuel : l'opérateur modifie les segments d'approximation à la main.

II peut facilement déplacer les croix représentant les points d'intersection directement sur les points de mesures, comme représenté à la figure 8.

- mode semi-manuel : l'opérateur peut choisir les seuils X1 et X2 à la main ou en les saisissant. Puis, il lance l'optimisation des coefficients (ai, bi) des trois segments correspondants.

-mode automatique : les seuils et coefficients des segments sont déterminés entièrement par le logiciel (logiciel « lnnosoft ») de façon à minimiser l'erreur maximale.

Méthode d'optimisation : Pour l'optimisation des coefficients de calibration, le logiciel utilise une méthode dérivée des moindres carrés. Le critère retenu est la minimisation de la somme des carrés des erreurs sur tout l'horizon. Bien que ce critère soit le mme que celui des moindres carrés, on ne peut pas utiliser les outils conventionnels. En effet, l'optimisation s'effectue ici sur plusieurs segments à la fois, reliés les uns aux autres (et non pas une seule droite). Ceci amène à un problème non linéaire n'ayant pas de solutions évidentes. L'algorithme procède donc à un certain nombre d'itérations pour se rapprocher de la solution optimale. Cet algorithme a été conçu de façon à fournir le minimum global (meilleure solution possible). On peut distinguer le mode semi-manuel et le mode automatique.

Dans le mode semi-manuel, l'optimisation consiste à trouver les coefficients (ai, bi) avec les seuils d'intersection fixés. Le logiciel utilise la méthode des moindres carrés uniquement pour l'initialisation de l'algorithme. L'algorithme calcule ensuite les coefficients (ai, bi) de chaque segment correspondant à chaque zone, et cela d'une façon indépendante. Ensuite, il procède à la recherche des points d'intersection des segments optimums en conservant les seuils fixes. Chaque point d'intersection est modifié à tour de rôle par une

méthode du gradient. Lorsque l'algorithme a convergé suffisamment, le nouveau résultat est affiché dans les champs correspondants et le tracé est remis à jour.

Cette méthode permet à l'opérateur de choisir librement les seuils de cassures, et d'avoir la meilleure approximation correspondante.

Dans le mode automatique, l'optimisation doit trouver à la fois les coefficients (ai, bi) et les seuils d'intersection. Pour cela, une couche supplémentaire dans l'algorithme permet de chercher les seuils d'intersection en fonction des coefficients optimums correspondants. Le nombre d'itération nécessaire avant d'avoir le résultat est plus long que pour la méthode manuelle puisque le domaine de recherche est plus vaste. Avec cette méthode, l'opérateur est sûr d'avoir une erreur maximale la, plus faible possible. Cette méthode est très efficace lorsque les cassures ne sont pas très nettes.

Interaction"mode expert"-"calibration" La machine possède une régulation de tension grâce à une analyse de la vibration du ruban ou de tout autre élément filaire (mode expert sur la vibration).

Lorsque celle-ci n'est pas utilisée, la calibration détermine directement l'erreur de tension sur le ruban, d'où l'importance de la faire régulièrement et correctement. Dans le cas où le mode expert est activé, cette calibration permet d'avoir des actions (corrections) sur le frein qui sont faibles tout au long du processus, car le gros de l'erreur sera intégré dans la calibration.

Application de la calibration (figure 6) Cette partie présente rapidement la façon dont la calibration est exploitée en temps réel par la carte CTSA pour la commande du frein.

Le système mécanique est composé d'un bobinot relié mécaniquement à un frein électrique, comme représenté dans la zone (6) de la figure 6. Le diamètre du bobinot contenant le ruban va diminuer au cours du temps du fait de la

consommation du ruban ou de tout autre élément filaire. Le frein étant commandé en couple, il. est nécessaire de tenir compte de cette variation de diamètre de façon à maintenir une tension ruban constante. C'est pourquoi, le logiciel de la carte électronique (CTSA) possède un module "électronique/informatique"qui permet le calcul en temps réel du diamètre courant du bobinot (zone (7) de la figure 6).

En fonction du couple maximum du frein déclaré dans le logiciel, elle peut en déduire la tension ruban maximum possible en cours. Cette dernière permet de fixer la tension ruban correspondant à 100 % de l'échelle relative. Ensuite la tension ruban désirée est transformée en pourcentage par rapport à ce maximum. Une fois la tension ruban désirée exprimée en pourcentage, il suffit de choisir le bon intervalle en la comparant seulement aux deux seuils X1% et X2% déterminés lors de la calibration, (zone (8) de la figure 6). Il faut utiliser l'équation de la droite correspondante à l'intervalle pour obtenir directement la tension d'alimentation à appliquer au frein.

Dans l'exemple représenté, la tension désirée en % est comprise entre le seuil X2% et 100%, ce qui a conduit à l'exploitation de la droite n°3 (a3 et b3) de la zone (5) de la figure 5.

Remarque sur la précision : Un soin particulier a été apporté au développement de cette fonctionnalité de façon à garantir une précision du demi-point près au niveau des calculs lors de l'exploitation de la calibration (sur un total de 12 bits). L'erreur de tension ruban varie en fonction de la forme de la caractéristique et de sa déformation dans le temps. C'est pourquoi, il est nécessaire de faire des calibrations régulières afin de pouvoir garantir une erreur maximum sur une tension de ruban ou de tout autre élément filaire. La précision de l'approximation de la caractéristique dépend du nombre des segments utilisés. Le nombre de 3 a été choisi de façon

à faire un bon compromis entre la précision des appareils de mesure, la facilité d'exploitation et les nécessités liées à la gamme de fabrication. Les segments créés et nécessaires au calcul de la tension du ruban ou de tout autre élément filaire peuvent tre augmentés.

Ainsi, l'invention peut, de façon générale, tre utilisée avec une rubaneuse destinée à poser des rubans ou autre élément filaire de tout type de matière (PTFE, KaptonX, Mylar, Aluminium, Argent,...) autour d'un conducteur ou de tout autre élément principal (toron fait de fil métallique, âme rigide, fibre optique,....) ou de toute autre machine pouvant poser des rubans ou autres éléments filaires (toron, âme rigide, fibre optique,....), avec auto-contrôle en temps réel du processus de fabrication. Lors de cette opération de rubanage ou d'enrubannage, on vérifie la précision de pose du ruban ou de autre élément filaire autour de l'élément principal (le pas), le comportement du ruban lors de sa pose (la vibration) et le diamètre de l'élément principal après la pose du ruban (mesure du diamètre) par l'intermédiaire d'une page-écran informatique spécifique appelée « diagnostic qualité », regroupant les mesures prises en temps réel concernant la fabrication du câble ou de toute autre élément principal, nécessitant une information sur les paramètres suivants : - Mesure du pas (distance de l'élément principal pendant un tour complet (360°) de l'élément filaire autour de l'élément principal).

- Mesure de la vibration du ruban ou de tout autre élément filaire lors de sa pose autour de l'élément principal.

- Mesure du diamètre de l'élément principal après pose autour de lui d'un ruban ou de tout autre élément filaire.

Ces informations recueillies sont ensuite utilisées individuellement dans des pages-écrans informatiques spécifiques, appelées"Mode Expert", utilisées dans le"Mode Fabrication". Trois pages-écrans"Mode Expert"existent dans un logiciel particulier (logiciel « Innosoft ») :

La page-écran"Mode Expert"permettant la visualisation de la mesure du pas, à savoir la distance faite par l'élément principal pendant une rotation de 360° de l'élément filaire autour de l'élément principal.

- La page-écran"Mode Expert"sur la mesure de la vibration sur le ruban ou tout autre élément filaire lors de sa pose sur l'élément principal. Concernant l'utilisation de cette page-écran, il est à noter que l'exploitation de la mesure de la vibration du ruban ou de tout autre élément filaire, dépend préalablement dela calibration du frein utilisé, qui est, par exemple, un frein magnétique. II est à noter que la procédure de calibration du frein s'applique à tout type de frein pouvant tre utilisé, sachant que celui-ci doit tre commandé en tension ou en boucle de courant (0-10 Volt,... 4-20 mA... etc.).