Brevet FR2112474A1 — publié le 19720616

' 2112474 La présente invention concerne les suiveurs de courbe, c'est-à-dire les appareils destinés à suivre une courbe en commandant le déplacement ds;m outil associé par rapport à une pièce suivant un trajet correspondant à celui de la courbe. 5 le suiveur de courbe de l'invention crée des signaux photoélectriques de cotiaande tels que le terme courbe recouvre tout dessin possédant un contraste optique suffisant par rapport au • fond:, pour créer les signaux voulus. Le terne outil désigne tout dispositif destiné à effectuer 10 un travail sur une pièce, par exemple un chalumeau de découpe ou de soudage par arc électrique, par plasma^à l'aide d'une flamme, ou un laser ou un dispositif équivalent fournissant un faisceau transportant de l'énergie. Tous ces outils possèdent en commun le fait qu'on peut utiliser un signal convenable pour 15 interrompre le travail de l'outil sur la pièce tout en continuant à le déplacer par rapport à elle. Le brevet français n° 70/40823 décrit un suiveur de courbe destiné à suivre un dessin formé de courbes épaisses et fines. Lorsqu'il suit une fine courbe, le suiveur commande l'ou-20 til qui travaille sur la pièce, mais lorsqu'il suit une ligne épaisse, il fournit un signal d'inhibition qui interrompt le fonctionnement de l'outil mais non pas son déplacement relatif. Ce suiveur présente l'inconvénient que le niveau du signal d'inhibition fourni lorsque le suiveur suit une courbe épaisse 25 ne se différencie pas suffisamment dans certains cas du signal fourni lorsque le suiveur suit une courbe fine, si bien que l'outil peut avoir éventuellement un mauvais fonctionnement. L'invention concerne un suiveur tel que l'amplitude du signal différentiel d'inhibition est accrue, sans réduction des 30 caractéristiques de fonctionnement du suiveur. Plus précisément, l'invention concerne un suiveur de courbe qui comprend deux cellules à montage pendulaire, destinées à analyser la courbe suivie en oscillant à l'unisson perpendiculairement à l'axe de la courbe suivie, et un dispositif optique 35 associé à chaque cellule, l'une de celles-ci recevant une image réelle focalisée de la courbe suivie et l'autre recevant une ' bad origine 71 39597 2 2112474 image non focalisée plus petite que la première, de la courbe suivie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-sortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence 5 aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente schématiquement les caractéristiques essentielles du suiveur de courbe de l'invention ; la figure 2 est un schéma optique destiné à faciliter la compréhension de l'invention ; 10 la figure 3 est un schéma montrant les parties fines et épaisses du dessin suivi, et elle permet d'illustrer le fonctionnement du suiveur de l'invention ; et la figure 4 représente schématiquement les caractéristiques d'un autre suiveur de l'invention. 15 Dans la description qui suit, les éléments analogues des figures 1 à 4 portent des références identiques. la figure 1 représente le suiveur qui comprend un boîtier 2 destiné à être déplacé (par un dispositif non représenté) au-dessus d'une surface 4 sur laquelle se trouve le dessin portant les 20 courbes à suivre. Comme représenté sur la figure 3 (qui est une vue en plan extrêmement agrandie d'une partie d'un exemple de dessin) des parties de fines courbes prolongent des parties de courbes épaisses, le suiveur devant suivre l'axe commun des courbes de manière que l'outil associé se déplace par rapport à une pièce 25 suivant un trajet correspondant au dessin suivi. Il peut y avoir une correspondance de rapport 1:1 entre le dessin suivi et le dessin décrit par l'outil, mais dans d'autres applications, il peut y avoir un rapport 10:1 (ou autre) entre les deux dessins. Ceci est bien connu dans la technique de la commande par suiveur 30 de courbe. le suiveur de l'invention comprend un cristal piézo-élec-trique 6 qui porte une tige 8 supportant deux cellules photoélectriques décalées de distances différentes de l'axe virtuel de pivotement de la tige 8. La cellule supérieure 10 35 est coaxiale à la tige 8 et la cellule inférieure . 12 est décalée en avant de la cellule 10 dans le sens du déplacement (indiqué par la flèche 14) du suiveur par rapport à la plate-forme 4. WD OFtloiNAL 71 39597 3 2112474 le cristal piézo-électrique 6 travaille par courbure et il est fixé à son extrémité supérieure, si bien que des tensions alternatives appropriées appliquées entre les électrodes placées de part et d'autre du cristal font osciller l'extrémité 5 inférieure à une fréquence voulue. Le dispositif commandant l'oscillation du cristal ne fait pas partie de l'invention et on ne le décrira pas en détail. Le plan dans lequel oscille la tige 8 (et avec elle les cellules 10 et 12) est perpendiculaire à l'axe de la courbe suivie.Lorsque le suiveur se déplace sur la 10 longueur de la courbe, les axes optiques des deux cellules suivent un trajet pratiquement sinusoïdal. Le support du cristal 6 et des éléments mobiles avec lui, n'est pas fixe mais il peut tourner de façon qu'un plan contenant les axes des deux cellules reste pratiquement parallèle à l'axe 15 de la courbe suivie à un moment donné ou tangent à celle-ci. La cellule qui fournit le signal de commande de ce déplacement en rotation du cristal est la cellule-avant 12. Par un dispositif bien connu (qu'on ne décrit donc pas en détail dans le présent mémoire) on fait tourner le cristal pour que l'axe optique de 20 la cellule 12 se déplace pendant des temps égaux dans des zones situées de part et d'autre de la courbe suivie lorsque les cellules oscillent suivant un certain angle, en donnant une largeur d'analyse connue supérieure à l'épaisseur de la courbe fine suivie. 25 La cellule arrière 10 est coaxiale à l'axe de rotation du cristal 6 et elle est destinée à créer uh signal d'erreur de décalage lorsque le centre de la partie analysée est décalé de l'axe de la partie de la courbe suivie à un moment donné. Pour des raisons bien connues dans cette technique des suiveurs 30 de courbe et qui ne sont pas propres au dispositif du présent mémoire, le signal d'erreur de déplacement est utilisé de manière que le suiveur reste toujours aligné de façon précise sur l'axe ' de la courbe suivie, morne lorsque celle-ci forme des coudes serrés ou même des coins. . - 35 Dans le suiveur de l'invention, un dispositif optique représenté par une lentille biconvexe 16, est disposé entre le dessin à suivre et les cellules photo-électriques. De cette manière, bM3 71 39597 4 2112474 la cellule est sensible à la réception d'images de la courbe suivie, et non à la courbe elle-même. Dans le suiveur de l'invention, le signal fourni par la cellule 10 commande aussi l'inhibition de l'outil associé. 5 Cette opération a lieu par comparaison de l'amplitude du signal de la cellule 10 lorsque le suiveur analyse des courbes fines avec l'amplitude du signal lorsqu'elle analyse des courbes épaisses, lors de l'analyse de fines courbes, l'axe optique de la cellule 10 recoupe la limite de la courbe fine quatre fois par cycle,car la 10 largeur d'analyse est supérieure à l'épaisseur de la courbe. Ce recoupement des limites donne un signal d'amplitude relativement élevé. lorsque le suiveur commence à suivre une courbe épaisse, l'amplitude de ce signal tombe notablement, car la largeur d'ana-15 lyse est telle qu'elle est inférieure à l'épaisseur de la courbe épaisse, si bien que l'axe optique de la cellule 10 ne recoupe jamais une limite de la courbe épaisse. Cette baisse d'amplitude du signal de la cellule 10 crée un signal d'inhibition qui arrête le travail de l'outil associé sur la pièce, le signal 20 d'inhibition disparaît lorsque le suiveur commence à nouveau à suivre une courbe fine. On obtient cette fin souhaitable en disposant la cellule 10 de manière que la largeur d'analyse se trouve entièrement entre les limites de la courbe épaisse. Dans un cas habituel, 25 qui n'est pas celui de l'invention, ceci a normalement pour effet que la cellule 12 ne peut pas créer de signaux effectifs de commande, et le dispositif ne peut pas fonctionner efficacement. Cependant, on supprime cet inconvénient en abaissant la cellule 12 de commande par rapport à la cellule 10 de déplacement et 30 en introduisant le dispositif optique constitué par la lentille 16. Grâce à ces deux caractéristiques, la cellule 12 analyse une ligne virtuelle d'épaisseur inférieure à la largeur efficace de balayage , si bien qu'elle crée le signal habituel de commande. On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif de l'in-35 vention en se référant à la figure 2. Sur cette figure, la courbe épaisse 18 analysée donne une image 20 à travers la lentille 16, les parties appropriées du BAD ORIGINAL 2112474 trajet optique étant représentées en trait interrompu 22. La cellule supérieure 10 est telle qu'elle reçoit la lumière formant l'image 20. Cependant, on voit sur la figure 2 que la cellule inférieure 12 reçoit la lumière d'une image non focalisée et plus 5 petite de la courbe 18. Le décalage des deux cellules 10 et 12 dépend des caractéristiques optiques de la lentille 16 et de l'angle d'oscillation du support 8, de manière que les limites de la largeur analysée par la cellule 10 se trouvent toujours entre les limites de l'image 20, alors que les limites de la lar-10 geur efficace analysée par la cellule 12 se trouvent en dehors des limites de la partie non focalisée de l'image de la courbe 18 reçue par la cellule 12. La figure 3 illustre ceci et représente une partie de courbe épaisse 18 placée dans le prolongement d'une partie de courbe 15 fine 24. Les paires de cercles 26 représentent les limites de la largeur réelle analysée par les cellules, dans le cas ou les deux cellules 10 et 12 sont à la même hauteur.Cependant, du fait du. décalage vers le bas de la cellule 12, tel que décrit précédemment, l'épaisseur efficace de la courbe 18 vue par la cellule 20 12 est réduite et donne une image d'épaisseur virtuelle indiquée par les traits parallèles interrompus 28. Comme l'axe optique de la cellule 12 recoupe ces lignes 28 quatre fois pour chaque cycle de fonctionnement, la cellule 12 crée les signaux habituels de commande. 25 Lorsque le suiveur se déplace au-dessus de la partie fine de la courbe 24, les largetîrs efficaces d'analyse des deux cellules se trouvent en dehors des limites de la courbe 24, si bien que la réduction virtuelle de largeur de la courbe 24, vue par la cellule 12, n'a pas de conséquence en pratique, alors que le si-30 gnal fourni par la cellule 10 est un signal d'erreur de décalage et non un signal d'inhibition. Des paires de cercles 30 indiquent de manière analogue ces limites de la largeur analysée par le suiveur. On voit que l'invention concerne un dispositif simple per-35 mettant d'accroître notablement l'amplitude du signal produit par la cellule 10 analysant des courbes épaisses et fines, en ne permettant pas que l'aice optique de la cellule 10 recoupe les limites des courber.? épaisses suivies, et en assurant la création 71 39597 BAD ORIGNAL 71 3959? 6 2112474 continue des signaux habituels de commande. le suiveur de courbe de la figure 4 comprend des cellules 10 et 12 équidistantes de la courbe suivie, mais chaque cellule a vin dispositif optique propre, les fenêtres des cellules 10 et 5 12 sont des lentilles biconvexes, l'une d'elles a une distance focale inférieure à celle de l'autre. Ainsi, la cellule 12 reçoit une image non focalisée de la courbe suivie, qui est plus petite que l'image focalisée reçue par la cellule 10. Bien qu'il soit possible de monter les cellules 10 et 12 10 sur des tiges séparées, on peut rencontrer des difficultés pour assurer leur oscillation en phase. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments consti-15 tutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. j BAD ORIGINAL 71 39597 7 2112474 REVENDICATIONS 1. Suiveur de courbe, caractérisé en ce qu'il comprend deux cellules photo-électriques à montage pendulaire destinées à analyser la courbe suivie en oscillant à l'unisson perpendiculai-5 rement à l'axe de la courbe suivie, et un dispositif optique associé à chaque cellule, l'une des cellules étant disposée de manière à recevoir une image réelle focalisée de la courbe suivie et la seconde étant disposée de manière à recevoir une petite image non focalisée de la courbe suivie. 10 2. Suiveur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif optique est commun, en ce que les distances efficaces des deux cellules à leur axe de pivotement sont très différentes et en ce que la seconde cellule est proche de la courbe suivie et reçoit la petite image non focalisée. 15 3. Suiveur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif optique comprend une lentille biconvexe placée entre la courbe et les cellules. 4. Suiveur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif optique séparé pour chacune des cellules. 20 5. Suiveur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les distances des deux cellules à leur axe de pivotement sont égales, les deux cellules étant équidistantes de la courbe suivie, et en ce que la distance focale du système optique de la seconde cellule est supérieure à la distance focale du système optique de 25 la première. 6. Suiveur selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que chaque système optique comprend une lentille biconvexe. 7. Suiveur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une tige portée par un cristal 30 piézo-électrique supporte les cellules photo-électriques. 8. Suiveur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le cristal piézo-électrique travaille par courbure, et est fixé à son extrémité éloignée de la tige, de manière qu'il oscille à une fréquence voulus lorsqu'il subit entre ces électrodes des 35 tensions alternatives appropriées. 9. Suiveur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce que le plan dans lequel oscille la tige 1 BAD ORIGINAL 71 39597 8 2112474 est perpendiculaire à l'axe de la courbe suivie. 10. Suiveur selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le cristal peut tourner dans un plan parallèle à la ligne suivie ou tangent à celle-ci, la rotation étant commandée par un signal créé par la seconde cellule. 11. Suiveur1 selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la première cellule est coaxiale à l'axe de rotation du cristal. SAD ORIGINAL