Brevet FR2051828A1 — publié le 19710409

205182Q La présente invention concerne un appareil positionneur, de bande, en particulier un appareil pour donner une position précise .. à une bande qui se déplace entre deux bobines. . L'appareil peut être utilisé pour positionner avec précision 5 un film tel que celui que l'on projette dans un appareil de navigation. La description que l'on va faire sera orientée vers cette application, bien que l'appareil suivant l'invention puisse servir à positionner un type de bande quelconque. Le brevet des Etats-Unis n° 3.208.336 décrit un appareil de 10 navigation permettant de projetter sur un écran la carte d'une région où se trouve un vaisseau ou tout autre centre d'intérêt, La carte est tracée en transparence sur un film qui se déplace entre deux bobines; sur chaque bobine, un ressort maintient la tension du film. La position du film est déterminée par une roue dentée qui 15 engrène des perforations prévues sur le bord de ce film. La disposition utilisant une roue dentée et des ressorts de rappel présente divers inconvénients. En premier lieu, lorsque « l'on change le film, il faut rétablir et ajuster la tension des ressorts. En second lieu, les variations de la tension du film 20 suivant les diamètres de bobine sur lesquels agissent les bobines doivent être absorbées par la roue dentée et surmontées par le moteur de cette roue. En troisième lieu, la force motrice est transmise au film par les mêmes perforations que celles qui servent à détecter la position du film. Il en résulte des défauts de pré— 25 cision dans la position du film, une usure rapide du film notamment pour ce qui concerne les perforations, et des vitesses relativement basses de la mise en position du film. L'appareil suivant l'invention permet d'amener la bande rapidement sur une position désirée, et il élimine les défauts de pré-51' 30 cision qui résultent notamment des variations de tension de la a-bande. If L'appareil objet de l'invention comprend deux moteurs à in-ducteurs bobinés entraînant deux bobines sur lesquelles est enroulee une bande, et un capteur disposé entre les deux bobines pour donner 35 un signal significatif de la position de la bande. L'appareil es£: caractérisé en ce qu'il comprend un coffret de commande qui reçoit le signal de position de la bande ainsi qu'au moins un signal ex--' térieur significatif d'une position désirée de la bande, et qui n' élabore un signal d'erreur pour alimenter les moteurs jusqu'à ce 40 que la bande occupe la position désirée. Une source de tension 70 24785 2 2051828 variable commandée par la position de la bande alimente les moteurs en sens opposé sous des tensions liées à la quantité de bande sur chaque bobine, afin de maintenir la tension de la bande. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description 5 qui va suivre, illustrée par les figures" jointes én annexe qui représentent: - la Figure 1: un schéma simplifié de l'appareil conforme à l'invention, suivant une première forme de réalisation; 10 - la Figure 2: un dessin explicatif se rapportant à une répar tition d'informations imprimées sur un film; - la Figure 3: le schéma d'un circuit pouvant être utilisé dans l'appareil; - la Figure 4: le schéma d'une portion de circuit; 15 - la Figuré 5: une courbe relative au fonctionnement du cir cuit de la Figure 4; - la Figure 6: le schéma d'un autre circuit; - la Figure 7» une courbe relative au fonctionnement du circuit de la Figure 6; 20 - la Figure 8: le schéma d'une deuxième forme de réalisation de l'appareil conforme à l'invention. La Figure 1 est le schéma simplifié d'un appareil conforme à l'invention. Une bande 12 se déplace entre deux bobines 10, 11 qui sont montées sur les axes t4, 15 des moteurs 16, 17. La bande 12 25 passe sur un capteur 18. Sur la Figure 1, le capteur est représenté sous la forme d'une roue dentée dont les dents engrènent des perforations de la bande. Toutefois, le capteur peut être d'un type quelconque permettant de détecter la position de la bande, par exemple de type optique ou d'un autre type mécanique. Un axe 20 30 relie le capteur à un coffret de commande 21 et à un potentiomètre 22. Le coffret de commande 21 reçoit a son entrée 23 un signal qui représente la position désirée de la bande 12. Le coffret compare leesignal du capteur 18 avec le signal appliqué a l'entrée 23; il développe un signal d'erreur et délivre une tension proportionnelle 35 à çe signal d'erreur aux connexions 24, 25 pour faire fonctionner les moteurs 16, 17 de façon à réduire l'erreur suivant la technique connue des systèmes d'asservissement. Par les connexions 30 et 31, le potentiomètre 22 est relié aux inducteurs 26, 27, et son curseur est relié à une source de tension 32. La tension de la source 32 40 est appliquée en sens opposé aux inducteurs, de telle façon que les 70 24785 3 2051828 moteurs tendent à tourner en sens opposé et à tendre la bande. Le couple moteur et la tension de la bande sont produits par les mêmes moteurs. On peut obtenir une tension constante, même si l'une des bobines est. nettement plus chargée que l'autre. 5 Lorsque l'on désire amener la bande sur une nouvelle position, on applique un signal à l'entrée 23. Le signal d'erreur du coffret 23 se traduit, aux bornes des inducteurs 26, 27, par une tension qui fait tourner les moteurs 16, 17, ainsi que les bobines 10, 11. La bande 12 défile en faisant tourner le capteur 18 qui délivre un 10 signal au coffret 21. La bande s'arrête lorsque le signal à l'entrée 23 et le signal du capteur 18 ne donnent aucun signal d'erreur. La tension du potentiomètre 22 agit sur les moteurs en combinaison avec la tension du coffret pour produire un mouvement rapide, tout en maintenant la bande tendue de façon constante. 15 Comme on l'a déjà dit, l'appareil positionneur de bande con vient bien pour l'équipement d'un appareil de navigation que l'on va décrire maintenant. Dans un appareil de navigation qui présente la projection d'une carte sur un écran,, il est généralement nécessaire que la carte 20 couvre une grande étendue. Cela peut s'obtenir par la projection d'un film, c'est-à-dire d'une bande de pellicule comportant plusieurs clichés. Par exemple, la région couverte par le film peut être divisée en 12 rangées de 12 groupes de clichés ou rangs définissant 144 clichés. Pour déplacer la carte dans le sens horizontal, 25 par exemple dans la direction Est-Ouest, on déplace le film d'un cliché au suivant jusqu'à l'extrémité d'un rang. Dans le sens vertical (Nord-Sud), il faut déplacer le film de douze clichés. Ceci est expliqué de façon plus détaillée dans le brevet des Etats-Unis-n° 3.208.336. 30 Les déplacements du film doivent se faire avec une grande pré cision lorsque l'on passe d'un cliché au suivant, et avec une grande „ vitesse lorsquë l'on passe d'un groupe de clichés à un autre. Il est également important de n'avoir aucune répétition des positions" du film. • 35 Le bref exposé théorique suivant permettra de mieux comprendre ce qu'est l'appareil. _ On conçoit que les changements de position dans la direction Nord-Sud présentent plus de difficulté, car le film doit être déplacé d'un nombre constant de clichés. On se préoccupera donc pri'n-40 cipalement des changements dans cette direction. 70 24785 4 2051828 On examinera d'abord l'équivalence des coordonnées dans un carré et dans une bande; soient; X et Y la position d'un point de référence du carré, L et M la même position sur la bande (voir Figure 2), 5 A la largeur d'un cliché,' B la longueur d'un groupe de clichés adjacents, N le nombre de groupes (c'est-à-dire le nombre de rangs de clichés). La transformation des coordonnées donne: 10 Y = AN + M ( 1 ) ou M = Y - AN (2) L = BN + X (3) ou X = L - BN (4) On voit que N est une fonction discontinue, quotient entier de 15 Y/A, et que M est une fonction répétitive .de Y. - Pour une case à la jonction des groupes 0 et 1, on as Y = A et l'équation (2) devient: M = A( 1 - N). Si N = 0 (c'est-à-dire voisin de la jonction du groupe ,0), on a: M = A, . 20 Si N = 1 (c'est-à-dire voisin de la jonction du groupe 1), on a: M = 0. . Pour une case à la jonction des groupes T et 2, on aî Y = 2A et l'équation (2) devient: M - A(2 N). Si N = 1, on a: M = A. 25 Si N = 2, on a: M = 0. On voit que M varie de 0 à A pour la variation totale de Y. On notera que N doit être disponible comme donnée indépendante. De même, on peut montrer que X est une fonction répétitive de-L, Toutefois, X est un signal d'entrée et L est une fonction dé-30 rivée. Donc, il faut examiner l'équation (3). L = BN + X (3) De-nouveau, N doit être disponible comme entrée pour que l'on puisse déterminer L. Pour toute valeur de X: y L = X + B, X + 2B,«.««»»• , X + nB. 35 En conséquence, les quantités L et M peuvent respectivement être.obtenues en ajoutant des constantes à X et Y. Les relations répétitives entre M et Y et entre L et X sont utilisées dans la forme de réalisation de l'invention qui convient à un appareil de navigation. La quantité N est une approximation . 40 de la position du groupe correct sur le film; les entrées X et Y 70 24785 5 2051828 servent à localiser avec précision la position du film. La caractéristique répétitive des relations est obtenue de façon pratique à l'aide d'une transmission synchrone, car les signaux synchrones ont une ambiguité de 360°. Toutefois, lorsque les 5 signaux synchrones servent à déterminer une position•sur une ligne et non sur un cercle, une ambiguité supplémentaire du zéro le plus proche est causée par le servo-mécanisme. La façon dont la première ambiguité est utilisée pour éliminer la seconde va être décrite avant que l'on décrive l'ensemble de l'appareil. 10 On se reportera à la Figure 3 qui représente un asservissement muni d'un ensemble de commutation permettant un fonctionnement sur 180°. Le régulateur comprend un transformateur de commande 34 dont le secondaire' est relié à un amplificateur 37 par l'intermédiaire d'un interrupteur unipolaire 35 et d'un interrupteur bipolaire 36. 15 L'interrupteur 36 est monté en inverseur de tension sur l'amplificateur 37, de façon à limiter à 180° la course synchrone. L'amplificateur 37 alimente le moteur 38 dont l'arbre est relié à la bobine * 11. Le moteur 38 est semblable au moteur 17 de la Figure 1. Il va de soi que l'amplificateur alimente aussi le moteur non représenté 20 de l'autre bobine. L'actionnement de l'interrupteur 36 pour inverser la tension s'accompagne d'un actionnement temporaire de l'interrupteur 35 pour produire une tension faisant tourner le moteur 38 dans la direction désirée. Quant l'interrupteur 35 relie à nouveau le synchronisme 25 34 à l'interrupteur 36, le moteur 38 continue à tourner pour amener le capteur 18 à 180° de sa position primitive. Cela peut se faire à une vitesse relativement grande. Le déplacement circulaire de 1,80° est rendu égal à la longueur d'un cliché. On utilise ainsi lj§ première ambiguité et on obtient répétitivement un signal de posi-sa 30 tion précis. 9b Le même arrangement peut être utilisé pour le positionnement oc transversal du film, dans, lequel la rotation de 180° équivaut à lari largeur A d'un rang du film. ji Par le fait que les signaux dé position précis L et M sont de-K 35 fonctions répétitives de Y et X, et puisque toute ambiguité des ie-clichés est levée, une simple approximation de N suffit pour posi-gr tionner le cliché correct de la carte. La valeur de N n'est donc « pas critique. Elle peut être représentée par une fonction en esca^-lier dans laquelle la valeur de N n'est pas critique, mais où la 40 variation d'une valeur à une autre est aiguë ou rapide, et suffisam 70 24785 6 2051828 ment précise. Le circuit de la Figure 4 produit une fonction sensiblement en escalier représentée sur la Figure 5. Sur la Figure 4, un arbre 40 fait tourner le curseur d'un potentiomètre 41 pour produire sur la 5 connexion 42 une tension qui varie avec Y. L'arbre 40 est également une entrée du synchronisme 43. La sortie électrique du synchronisme 43 est E„ sur la connexion 44. La Figure 5 donne la courbe de E , o , o en fonction de Y. On voit que c'est approximativement une courbe en escalier. 10 Si on ajoute un détecteur de phase au circuit de la Figure 4, comme sur la Figure 6, on peut améliorer la forme de la fonction en escalier. Si l'on se reporte maintenant à la Figure 6, un détecteur de phase 45 est relié à un enroulement du synchronisme 43, et la sortie du détecteur de phase est reliée à la bobine 46 d'un relais 15 47. Le détecteur de phase agit de façon à mettre le relais 47 dans une position entre 0 et 180°, et dans une autre position entre 180° et 360°. La sortie E^ apparaît sur la connexion 48. La Figure 7 donne la courbe de E^ en fonction de Y. On voit que le passage d'un palier au suivant est pratiquement vertical. La transition est donc 20 rapide et l'apparition des paliers peut être observée avec précision même si leur niveau n'est pas précis. On peut aussi utiliser le détecteur de phase pour faire fonctionner les interrupteurs 35 et 36 (Figure 3), et synchroniser ainsi le positionnement grossier du film dans un groupe de clichés, et le 25 positionnement fin du film à l'intérieur d'un cliché. On va se reporter maintenant à la Figure 8 qui représente sous forme synoptique le schéma d'un appareil comportant les éléments que l'on vient de décrire. Comme précédemment, un film 12' se déroule des bobines 10 et 11. Les bobines 10 et 11 sont reliées à 30 des servo-moteurs 50, 51, par les arbres 14 et 15. Le régulateur comprend les moteurs 50, 51, et les génératrices 74, 75. Ces génératrices fournissent un signal de contre-réaction dont il sera question plus loin, et ne sont pas indispensable pour donner une explication du fonctionnement de l'appareil. Les enroulements 52 35 et 53 peuvent recevoir une tension diphasée, tandis que les enroulements 54 et 55 peuvent recevoir une phase de cette tension. La tension motrice est appliquée aux enroulements 56 et 57 par les amplificateurs 58 et 59 respectivement. Chacun des amplificateurs 58 et 59 reçoit deux signaux d'entrée 40 L'un des signaux d'entrée est le signal d'erreur arrivant du système 70 24785 7 2051828 de commande par les connexions 61, 62. L'autre signal d'entrée est le signal délivré par la commande de tension 60 (que l'on a décrit de façon générale relativement à la Figure 1, mais qui peut également être constitué par un générateur électronique de tension). La 5 commande de tension fonctionne en réponse à la position du film 1:21 détectée par le .capteur 18. Le système de commande 63 reçoit plusieurs signaux d'entrée. L'un d'eux est le signal de position fine du film arrivant; par la connexion 64 en provenance d'un transmetteur 65 de la commande, de 10 contre-réaction qui est entraîné par l'arbre 20 du.capteur 18. Le transmetteur est alimenté de façon classique. Les autres signaux d'entrée sont les signaux X, Y, de la position cherchée sur la carte, signaux appliqués aux entrées 66 et 67.. Un autre signal est la valeur N reçue sur la connexion 68 à partir du générateur de fonc 15 tîon 70 ayant Y à son entrée. La façon dont on obtient N a été décrite à l'aide des Figures 4, 5, 6 et 7. La dernière entrée du système de commande 63 est reliée à la connexion 71. La connexion 71 fournit un signal correspondant a la vitesse de variation ou de rotation du servo-moteur, donc un signal de taux de contre-réaction 20 utilisé pour stabiliser le régulateur. L'appareil suivant l'invention peut être prévu pour un fonctionnement digital. Dans ces conditions, les signaux X, Y de la position sur la carte peuvent être de nature numérique; les calculs les conversions et la détermination de N peuvent être effectués • 25 numériquement; une conversion digitale-analogique peut être, faite avant l'application des signaux sur les inducteurs ou sur les enroulements de commande des moteurs entraînant les bobines * -On a donc décrit un appareil pour traduire une position repré-3 sentée par deux signaux en une position de film que l'on veut pro- -30 jetter dans un appareil de navigation, cet appareil permettant également d'obtenir une position précise du film. 70 24785 8 2051828 H B V E N D I C A T I O M S - 1 . Appareil .positionneur de bande comprenant deux moteurs à inducteurs bobinés entraînant deux bobines sur lesquelles est enroulée une bande, et un capteur disposé entre les deux bobines pour donner un signal significatif de la position de la bande, carac-5 térisé en ce qu'il comprend un coffret de commande qui reçoit le signal de position de la bande ainsi qu'au moins un signal extérieur significatif d'une position désirée de la bande, et qui élabore un signal d'erreur pour alimenter les moteurs jusqu'à ce que la bande occupe la position désirée. 10 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une source de tension variable commandée par la position réelle de la bande pour alimenter les inducteurs avec des tensions de sens opposé, liées à la quantité de bande enroulée sur chaque bobine et tendant à faire tourner les bobines en 15 sens opposé pour maintenir la tension de la bande. 3. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur est un capteur mécanique. 4. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur est un capteur optique. 20 5. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la source de tension commandée comprend un potentiomètre dont le curseur est entraîné par le capteur. 6. Appareil suivant une des revendications précédentes, dans lequel la bande est un film formé d'un ensemble'de différents 25 clichés prélevés d'après une carte, l'ensemble étant divisé en plusieurs groupes adjacents d'un même nombre de clichés équivalents à un rang sur la carte, caractérisé en ce que les signaux extérieurs reçus par le coffret de commande sont au nombre de deux et correspondent aux coordonnées X, Y d'une position sur la carte, et le 30 coffret de commande fournit en outre un signal L représentant la position désirée du film, L étant donné par l'expression L = BN + X, où B est la longueur d'un groupe de clichés, et N le numéro d'un groupe, le signal d'erreur résultant de la comparaison du signal L et du signal fourni par le capteur. 35 7. Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur est de type mécanique et comprend un axe dont la position angulaire représente le signal position de film, et en ce que l'appareil comprend un transformateur de commande ayant un axe relié à l'axe du capteur ainsi qu'un enroulement de sortie, un amplificateur 70 24785 9 2051828 ayant une sortie reliée aux inducteurs pour levjr fournir le signal d'erreur, et un circuit de commutation disposé entre le transformateur et l'amplificateur, connecté de. façon'à inverser la tension en fonction des valeurs N et à autoriser le passage d'un signal faisant 5 avancer le film d'une quantité B et tourner l'axe du transformateur de 180°. 8. Appareil, suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit fournissant un signal significatif de N et comprenant un résolveur de -synchronisme à deux enroulements de 10 sortie ayant un axe dont la position angulaire dépend du'signai significatif de Y, la première sortie du résolveur étant connectée à un dispositif de commutation et à une source de tension variable commandée par le signal significatif de Y, tandis que la deuxième sortie du résolveur est connectée à un détecteur de phase faisant 15 fonctionner le dispositif de commutation lorsqu'il détecte un changement de phase dans la deuxième sortie,- le signal significatif de N étant disponible sur le dispositif de commutation. *