Brevet FR2060248A1 — publié le 19710618

L'invention est relative aux procédés et aux dispositifs pour contrôler les mouvements dXun objet et elle concerne plus particulièrement, parce que c'est dans ce cas que son application semble la plus intéressante, mais non exclusivement, un procédé et un dispositif pour contrôler les mouvements d'un objet au moins partiellement réfléchissant et susceptible de se déplacer sensiblement dans un plan au milieu d'autres objets également mobiles et réfléchissants, comme crest le cas, par exemple, des mécanismes d'horlogerie. De façon générale, le procédé pour le contrôle des mouvements d'un objet au moins partiellement réfléchissant et se dépla çant sensiblement dans un plan, consiste essentiellement à illuminer cet objet par un flux lumineux de façon que ce déplacement, au moins en des points caractéristiques du mouvement, produise une variation du flux lumineux intercepté et réfléchi, et à mesurer en fonction du temps ledit flux réfléchi. Suivant une première caractéristique particulière du procédé, on illumine ledit objet par le flux d'un pinceau lumineux issu d'au moins une source objet et on mesure en fonction du temps le flux lumineux réfléchi au travers d'au moins un diaphragme placé au plan image de ladite source objet. Selon une seconde caractéristique-particulière du procédé on utilise une pluralité de pinceaux lumineux susceptibles d'être interceptés et réfléchis par ledit objet au cours de son mouvement en une pluralité de zones caractéristiques dudit mouvement et on mesure simultanément en fonction du temps les divers flux lumineux réfléchis. D'autres caractéristiques et avantages de l'inventionressortiront ducomplément de description et-du dessin ci-annexé sur lequel - la fig. 1 montre l'organe de régulation d'un mécanisme d'horlogerie tel qu'une montre - la fig. 2 est le diagramme du mouvement d'un élément du mécanisme représenté sur la fig. 1 - la fig. 3 est un exemple de réalisation d'un dispositif pour le cohtrôle des mouvements d'un objet conformément au procédé de l'in vention - la fig. 4 est une variante du dispositif de la fig. 3 - la fig. 5 montre des détails du dispositif de la fig 4 destines à mieux comprelldre son fonctionnement - et la fig 6 est un diagramme montrant 1'allure des signaux issus de récepteurs équipant le dispositif de la fig. 4. Le procédé de l'invention ainsi que le dispositif pour sa mise en oeuvre, seront décrits dans leur application au contre le des mouvements d'un mécanisme d'horlogerie, étant entendu que cette application est donnée à titre d'exemple non limitatif et que le procédé et le dispositif pourraient servir au contrôle des mouvements d'autres objets. On a représenté sur la fig. 1, pour bien faire comprendre le problème auquel le procédé de l'invention a été appliqué, les organes de régulation d'un mécanisme dthorlogerie à échappement dit "à ancre", tel que celui équipant une montre. On voit en 1 la balancier mobile autour d'un axe 2 et coopérant avec un ressort de torsion que l'on nia pas repré-senté pour ne pas surcharger la figure. On voit en 5 l'ancre, mobile autour d'un axe 4 et dont une extrémité de forme échancrée s'engage dans un liston 5 porté par le balancier 1 . Les deux autres extrémités sont munies de pierres ou levées 6 et qui viennent s'appuyer successivement sur deux dents d'une roue d'échappement 8 On sait que pour régler avec précision un mécanisme d'horlogerie tel que -celui représenté sur la fig. 1, il? est nécessaire de procéder d'une part au réglage de la fréquence d'oscillation du balancier, -et, d'autre part, à celui de la symétrie d'oscillation de ce balancier par rapport à 1'encre. Le problème consiste donc à contrôler le mouvement d'une des pièces du mécanisme animées d'un mouvement oscillatoire, à savoir le balancier ou l'ancre. Or, il se trouve que par suite de la construction des montres les levées de l'ancre sont accessibles par un trou pratiqué dans l'ébauche de la montre. Le problème est donc ramené au contrôle du mouvement d'une levée. On a représenté sur la fig. 2 le diagr:amme du mouvement d'un point d'une levée. Oyi voit que c'est un est'un'mouveent alternatif d'élongation xO : au cours de la première demi-période tl , le balancier frappe l'ancre et la levée se déplace de xO ; puis pendant l'autre-demi-période t2 l'ancre à nouveau frappée revient dans sa position initiale. Conformément au procédé de l'invention, le contrôle de ce mouvement est effectue en illumine la levée par un ilux lumi neux de façon que son déplacement produise une variation du flux lumineux intercepté et réfléchi et en mesurant en fonction du- temps ce flux réfléchi. On voit sur la fig. 5 un premier exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention. On voit en 10 une source de lumière, telle que le filament d'une lampe éclairant un cache 11 muni d'une fente longitudinale 12 . La lumière sortant de cette fente est envoyée au moyen d'un miroir semi-transparent 15 sur un objectif 14 qui- fournit une image de la fente sur la levée 15 dont on contrôle le déplacement. Après réflexion sur la levée 15 , la lumière traverse à nouveau l'objectif 14 puis la lame semi-transparente 15 et traverse un second cache 16 identique au cache 11 , et muni d'une fente 17 . En aval de ce cache, est disposé un récepteur photoélectrique 18 tel qu'une cellule. La fente 17 est choisie de longueur supérieure à l'élongation xO de façon que la levée intercepte toujours le faisceau au cours de son déplacement. On comprend facilement le fonctionnement du dispositif. Le flux lumineux réfléchi par la levée dépend de la surface réfléchissante interceptée par le faisceau incident et donc de la position de la levée. I1 est à noter que pour la lumière réfléchie par la levée, la fente 17 ne joue pratiquement aucun rôle. Par contre, pour la lumière réfléchie sur un plan autre que celui de la levée, la fente 17 agit comme diaphragme et ceci d'autant plus que l'objectif 14 est puissant . On dispose de ce fait d'un véritable filtre en profondeur fournissant un signal négligeable pour les objets réfléchissants autres que la levée. Le signal fourni par le récepteur 18 est à une composante continue près identique au diagramme de la fig. 2 La fig. 4 montre une variante du dispositif de la fig.5 permettant d'obtenir une meilleure précision, dans la mesure où, comme dans le cas particulier du mécanisme d'horlogerie de la fig. 1 , on s intéresse à certains points caractéristiques de ce mouvement. Si l'on se reporte à la fig. 2 , on voit en effet que les points intéressants pour la détermination des valeurs x1 et x2 se limitent aux deux points extrêmes de la levée. Le procédé consiste alors à utiliser une pluralité de faisceaux, en l'occurence deux, pour contrôler le mouvement de la levée en ces zones caractéristiques. Le dispositif de la fig. 4 est analogue à celui de la fig. 3, à ceci près que les caches comportent deux trous au lieu d'une fente. On retrouve sur cette figure une source lumineuse 20 éclairant un cache 21 muni de deux trous 22 et 23 . En amont du cache 21 a été disposé un objectif 24 destiné à fournir un éclairement homogène des trous 22 et 23 La lumière sortant de ces trous est envoyée au moyen d'un miroir semi-transparent 25 sur un objectif 26 qui fournit une image des trous 22 et 23 sur la levée 27 . Après réflexion sur la levée, la lumière traverse de nouveau l'objectif 26 , la lame semi-transparente 25 et enfin un second cache 28 . Ce cache est identique au cache 21 et il comporte deux trous 29 et 30.En aval des deux trous 29 et 30 sont disposés deux récepteurs photoélectriques 31 et 32 associés à un dispositif électronique d'opposition 33 et d'affichage 34. La distance entre les trous 29 et 30 (ou 22 et 2)) est choisie de façon que les deux pinceaux lumineux soient placés respectivement à cheval sur les deux positions extrAemes de la levée, ainsi qu'il est indiqué sur la fig. 5 où la position 1 et 2 des faisceaux est figurée par un cercle hachuré. Le diamètre de ces pinceaux lumineux est choisi suffisamment grand pour que malgré lterreur de disposition de ces pinceaux, ceux-ci soient toujours à cheval sur ces limites extrêmes. On a représenté sur la fig. 6 en II et III l'allure des signaux issus des détecteurs 31 et 32 . On a reporté en I le diagramme du mouvement de la fig. 2 pour bien faire comprendre la correspondance entre ces signaux et le déplacement de la levée. On a tracé en pointillés sur le diagramme '1 les lignes correspondant aux diamètres des deux trous 22 et 23 en supposant que ces trous et les deux faisceaux sont centrés sur les deux positions extrêmes de la levée. I1 est bien évident que le raisonnement serait le même si le centrage n'était pas parfaitement réalisé. L'allure des signaux s'obtient aisément de façon graphique en traçant verticalement les diverses lignes de rappel correspondant aux points caractéristiques du mouvement, ainsi que les intersections avec les lignes horizontales en pointillés du diagramme I Les temps tl et t2 peuvent astre obtenus par combinaison des signaux des signaux + 1 et 4 2 .On a entouré d'un petit cercle sur les deux signaux II et III les points qui peuvent être choisis pour déterminer tl et t2 Une façon de faire consiste à effectuer la différence des deux signaux P - 6,2 dans un dispositif soustracteur ou d'opposition 33 On a représenté en IV l'allure du signal résultant, qui peut-être affiché en 34', et qui fournit comme on le voit les quantités tl et t2- ainsi d'ailleurs que la fréquence du mouvement. I1 est à noter que les signaux Il s III , et IV ont été représentés en faisant abstraction des composantes continues. Plus précisément, on peut noter que la composante continue de 4 I est pratiquement nulle en supposant idéal le rôle joué par les diaphragmes placés en amont des récepteurs. Quant à la composante continue de # 2 (comme de ffi 2 - + 1) elle est sensiblement éga le'à la valeur maximale de ç 1 , en supposant le système parfaitement centré. La comparaison des temps tl et t2 , ainsi que l'aff i- chage de la fréquence, peuvent être effectués par un ensemble électronique 53 34 approprié. Le mouvement d'horlogerie est correct lorsque les temps tl et t2 sont égaux, et lorsque la fréquence a-, bien entendu, la valeur désirée. On va indiquer ci-après certains détails de réalisation, étant entendu que ceux-ci ne sont nullement limitatifs, et donnés seulement à titre d'exemple. Le diamètre des trous ménagés dans les diaphragmes 21 et 28 est de 1,1 mm, alors que la distance entre ces trous est de 7,2 mm. L'objectif 26 a un grandissement de 18 . L'objectif 24 est constitué de deux lentilles accolées de diamètre 12 mm, et ayant un grandissement de 4 , la précision obtenue est de 0,1 ms. On a décrit l'invention dans son application au contrôle des mouvements d'horlogerie, mais il est évident que le dispositif pourrait servir au contrôle des mouvements d'un objet quelconque se déplaçant au milieu d'autres objets. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Revendications 1. Procédé pour le contrôle du mouvement d'un objet au moins partiellement réfléchissant et se déplaçant sensiblement dans un plan consistant essentiellement à illuminer cet objet par un flux lumineux, de façon que ce déplacement, au moins en des points caractéristiques du mouvement, produise une variation du flux lumineux intercepté et réfléchi, et à mesurer en fonction du temps ledit flux- réfléchi. 2. Procédé suivant la revendication 1 dans lequel on illumine ledit objet par le flux d'un pinceau lumineux issu d'au moins une source objet, et on mesure en -fonction du temps le flux lumineux réfléchi au travers-d'au moins un diaphragme placé au plan image de ladite source objet. 3. Procédé suivant la revendieation 2 dans lequel on utilise une pluralité de pinceaux lumineux susceptibles autre interceptés et réfléchis par ledit objet au cours de son mouvement, en une pluralité de zones caractéristiques dudit mouvement, et on mesure simultanément en fonction du temps, les divers flux lumineux réfléchis. 4. Dispositif faisant application du procédé défini en 1 ou 2 et comportant une source lumineuse éclairant une fente, une lame semi-réfléchissante renvoyant la lumière issue de la fente sur un objectif fournissant de cette fente une image sur ltob- jet réfléchissant dont on contrôle le déplacement, un diaphragme muni d'une fente analogue à la première et disposée au plan image du faisceau réfléchi par ledit objet après traversée de ladite lame semi-réfléchîssante et un récepteur photosensible place en aval dudit diaphragme. 5. Dispositif faisant application du procédé défini en 3 et comportant une source lumineuse éclairant deux orifices, une lame semi-réfléchissante renvoyant la lumière issue des orifices sur un objectif fournissant de ces orifices deux images dans le plan de déplacement de l'objet et en deux points caractéristiques de son mouvement, un diaphragme muni de deux orifices et identique au précédent, placé au plan image des deux premiers orifices et en amont de deux récepteurs photoélectriques associés à un montage électronique capable de soustraire les signaux issus de ces récepteurs.