Brevet FR2150466A1 — publié le 19730406

L'invention concerne un appareil universel de contrEle de niveaux, en particulier pour la mesure de fléaux, de bulles d'air et d'indicateurs électroniques de toutes les classes de précision. On connait des appareils de contrôle de niveaux, qui fonctionnent suivant le principe de la règle du sinus, d'après laquelle une pente définie résulte d'une longueur d'hypoténuse connue et d'une hauteur de c8té de l'angle droit variable de façon mesurable. La fonction sinus donne le rapport fonctionnel. D'après ce principe d'application, on connaît par exemple des appareils de classes de précision moyenne qui, en plus d'une disposition usuelle de la table basculante, sont complétés par un levier coudé à grand rapport de multiplication. Les articulations de ces appareils sont exécutées sous forme d'articulations à ressorts à lames. Une vis de mesure sert à la fois d'élément de mesure et d'élément de réglage d'approche. Les appareils de contrôle de niveaux de ce genre présentent gn champ de mesure avec une seule valeur d'échelle et, sur tout le champ de mesure une incertitude constante relativement grande. La réalisation du système de mesure par une vis soumise à l'usure mécanique ne permet qu'une indicatIon analogique et ne permet pas d'auto matîser la mesure. Il n'y a pas de différentiation entre l'unité de mesure et l'unité d'approche,car la vis de mesure et le levier coudé servent aussi bien de système de mesure que de système d'approche. Par l'application du levier coudé, il se produit un circuit de mesure avec des éléments relativement nombreux, ce grand nombre d'éléments ne conduisant pas à une réduction de la susceptibilité d'erreurs de l'appareil. De plus, on connatt des vérificateurs de niveau de précision dans lesquels les plus petites incertitudes sont réalisées dans le contrôle d'une pente. Comme élément de mesure, on emploie un dispositif à interférence L'approche de la table à niveau est de nouveau assurée par un levier coudé et une vis de mesure. Les appareils de ce genre ne présentent également qu'un champ de mesure avec une seule valeur d'échelle et une incertitude constante sur tout le champ de mesure. L'incertitude de la mesure inter férentielle est, pour une grande part, fonction des conditions ambiantes, comme la pression atmosphérique, l'humidité atmosphérique et la température. les systèmes de mesure de ce genre ne permettent pas une indication claire. La lecture des valeurs de mesure est réalisée par le comptage compliqué des bandes dtinterférence et,de ce fait,prend du temps et est très susceptible d'erreurs. L'invention a pour but de mettre au point un appareil universel de contrEle des niveaux dont les classes de précision présentent, par rapport à l'état connu de la technique, plusieurs champs de mesure et permet l'automatisation du cantrdle Cet appareil doit, sans prendre beaucoup de temps, servir au contrdle et à 1 étalonnage de niveau à bulle d'air à tubes, à boute et électroniques de toutes classes de précision. L'appareil universel de con table de niveau, en particulier pour la mesure de niveaux à plomb, de niveaux à bulle d'air et de niveaux à bulle d'air électroniques de toutes les classes de précision convient pour le contrôle et l'étalonnage de niveaux à bulle d'air de grande, moyenne, et petite incertitude de mesure à l'intérieur de champs de mesure, dimensionnés de façon différente, la susceptibilité d'erreurs de l'appareil étant en même temps réduite à un minimum. l'invention, par le fait que, pour la mesure de la hauteur de l'angle droit de la règle sinus, on applique un système électronique de mesure de déplacement ou un interféromètre à laser, avec la manoeuvre mécanique de la commande à vis de l'élément d'approche du système de mesure de déplacement lors de la réalisation d 'un circuit de commande pour l'approche de la valeur présente et lors de l'exécution d'une comparaison électronique de la valeur prescrite et de la valeur réele avec l'expression simultanée du résultat, permet un contre automatique des niveaux à bulle d'air électroniques. L'ensemble de mesure mis en jeu assure une grande résolution. A la sortie du dispositif de mesure de l'appareil universel de contrôle des niveaux, on peut retirer un signal de tension continue analogique, proportionnel à la valeur de mesure,ou un signal numérique, directement ou par l'intermédiaire d'un convertisseur D/A (continu/alternatif) ou A/D (alternatif/continu), signal qui sert pour la commande d'un groupe d'exploitation (calculatrice),d'un groupe d'enregistrement (imprimante ou scriptrice) et/ou d'un circuit de commande (fonctionnement automatique). Pour assurer la possibilité d'un contrdle automatique des niveaux électroniques, il faut actionner mécaniquement le système d'approche. L'étude du circuit de mesure se fait de telle sorte que l'étendue du circuit de mesure est réduite à un minimum, le nombre des éléments du circuit de mesure et par conséquent la susceptibilité d'erreurs de l'appareil étant réduitsau minimum. Le système de mesure appliqué dans l'appareil universel de contr8le des niveaux à bulle d'air est réalisé par un système électronique de mesure de longueur ou par un interféromètre à laser. Les deux systèmes de mesure permettent la lecture stre d'une indication numérique nette, le signal de sortie de chaque système de mesure pouvant aussi Outre amené à un dispositif d'inscription électronique , le résultat de la mesure se présentant sous forme fixée par écrit. Pour assurer l'universalité de l'appareil universel de contrôle des niveaux, dans le cas de l'application d'un émetteur électronique de valeurs de mesure, le dispositif de mesure remplit les conditions suivantes Il présente trois champs de mesure. la plus petite valeur de échelle est de O,lF m. Bes champs de mesure sont étagés à partir du plus petit champ de mesure, dans le rapBpptrt r : MB2 : B, à l'intérieur de chaque champ de mesure se trouvant un rapport du champ de mesure à la valeur de l'échelle de MB : ShW = 1 000 : 1. L'incertitude de mesure de ce système électronique de mesure de déplacement n'est pas plus grande que la moitié de la valeur de l'échelle à l'intérieur de chaque champ de mesure. Lors de l'application d'un interféromètre à laser, les conditions suivantes sont remplies l'interféromètre à employer pour l'appareil universel de contrôle des niveaux présente une valeur d'échelle de 0,1 micron. Le dispositif de mesure garantit un rapport suffisamment grand du champ de mesure à la valeur d'échelle de MB à ShW de 2.104 : 1. 'incertitude de mesure ne dépasse pas + 0,05 micron. L'invention est expliquée en détail ci-après à l'aide d'un exemple d'exécution représenté au dessin ci-joint - La figure 1 représente un appareil universel de contrôle de niveaux avec convertisseur A/D (alternatif/continu) et groupe d'indication numérique. - La figure 2 représente un appareil universel de contrôle de niveaux avec interféromètre à laser ainsi qu'avec un groupe d'exploitation et d'indication. le corps de base 1, la table à niveau à bulle d'air 9 qui sert à recevoir les niveaux à contrôler, l'émetteur électronique de valeurs de mesure 6 ou le réflecteur à laser 7 qui réalisent des groupes électroniques suivants et l'articulation à ressort à lame 4, avec lequel la table à niveau est reliée de façon articulée au corps de base 1, forment le circuit de mesure. Une articulation à ressort à lame 4 est employée comme liaison articulée de la table avec le corps de base 1. Les erreurs systématiques qui se produisent par le déplacement du centre de rotation de l'articulation à ressort,lors de l'inclinaison de la table, sont dans leurs petites dimensions négligeables mdme pour l'inclinaison maximale de la table et n'influencent donc pas l'incertitude de la mesure d'inclinaison. Le groupe de mesure est réalisé par les quatre éléments du circuit de mesure. Les éléments du groupe d'approche sont le levier d'approche 2, l'articulation à ressort 8 qui sert à la liaison articulée entre la table et le levier d'approche, l'articulation pivotante 9 et la commande à vis 5. Par la rotation de la commande à vis on obtient, par l'intermédiaire du levier d'approche 2, une variation délicate d'inclinaison de la table. Les valeurs d'échelle et les champs de mesure du système de mesure et de. l'appareil universel de contrôle de niveaux sont les suivantes, en employant un système électronique de mesure de longueurs. Unités ktron-IMS ULP MBM Sk WM UM MBL Sk WL UL i 50 microns 0 micron +0,05 micron + 25" 0,05" + 0,03" +250 " 0,5 " +0,25 " +125" 0,25" + 0,15" +500 " 1,0 " +0,5 " +250B' 0,5 " + 0,3 elektron-LMS : système électronique de mesure de longueur uioe : contrôleur universel de niveaux à bulle d'air UL : incertitude de l'appareil de contrôle des niveaux à bulle d'air : : incertitude du système de mesure de longueur MB : champ de mesure SkW : valeur d'échelle. Les valeurs d'échelle et les champs de mesure du système de mesure et de l'appareil universel de contrôle sont, par exemple,les suivants avec l'emploi d'un interféromètre à laser. Interféromètre à laser ULT MBM Sk WM UM MBL Sk WL UL #1000 microns 0,1 micron #500'' 0,5" #0,01" à #0,2 " L'incertitude de mesure de l'appareil universel de contrôle des niveaux ne représente pas une grandeur constante, mais son montant augmente constamment jusqu'à la valeur d'extrémité de l'échelle.Pour assurer que le montant de l'incertitude de mesure soit toujours plus petite que la valeur de l'échelle, la valeur de l'échelle doit entre étagée de façon correspondante. Pour assurer un contrôle automatique de niveaux, l'appareil universel de contrôle remplit les conditions suivantes A la sortie du système de mesure, il peut être prélevé directement, ou par l'intermédiaire d'un convertisseur D/A ou A/D, un signal de tension continue analogique proportionnel à la valeur de mesure ou un signal numérique. La commande par vis du groupe d'approche peut Entre actionnée mécaniquement. Il est péremptoire pour la réalisation de la mesure automatique qu'à la sortie du niveau électronique puisse titre prélevé un signal analogique ou numérique. Le réglagc de l'approche mécanique de la table à niveau se fait par l'intermédiaire d'un circuit de commande électronique et d'une entrée de valeur prescrite, de telle sorte que la valeur prescrite soit approchée sur l'appareil universel de contrôle. De la sortie du système de mesure de l'appareil, un signal correspondant à la valeur prescrite et à la sortie du niveau électronique, un signal correspondant à la valeur réelle sont amenés à un calculateur pour la comparaison de la valeur prescrite et de la valeur réelle. Le signal venant du calculateur,qui correspond à l'erreur du niveau à bulle d'air élec tronique.est amené à un groupe d'enregistrement ou à un dispositif imprimeur. De façon correspondante à la précision exigée et de façon correspondante à des points de vue économiques, ce système automatique peut fonctionner sur une base numérique ou analogique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Appareil universel de contrôle des niveaux dans lequel,pour la mesure de la hauteur du côté de l'angle. droit suivant la règle des sinus, on emploie un système électronique de mesure de déplacements ou un inter féromètre à laser, appareil caractérisé en ce que, lors de la manoeuvre mécanique de la commande à vis du groupe d'approche de l'ensemble de mesure de déplacement, lors de la réalisation d'un circuit de commande pour l'approche de la valeur prescrite, et lors de l'exécution d'une comparaison électronique de la valeur prescrite et de la valeur réelle, avec l'impression simultanée du résultat, un contrôle automatique des niveaux électroniques soit possible. 20) Appareil universel de contrôle suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'à la sortie de l'ensemble de mesure de déplacement, on peut prélever directement ou par l'intermédiaire d'un convertisseur D/Â ou d/D connu, un signal de tension continu analogique proportionnel à la valeur de mesure ou un signal digital. 30) Appareil universel de contrôle suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les champs de mesure du système électronique de mesure de déplacement sont étagés i partir du plus petit champ de mesure dans le rapport MB1 : NB2 : NB3 = 1:5:10 et, à l'intérieur de chaque champ de mesure, le rapport du champ de mesure à la valeur de l'échelle MB : SkW est d'au moins 1 000 : 1. 40) Appareil universel de contrôle suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'avec l'emploi d'un interféromètre à laser connu le rapport du champ de mesure à la valeur de l'échelle est MB : SkW = 2104 : 1. 50) Appareil universel de contrôle suivant l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le groupe de mesure est formé du corps de base (1), de la table à niveau à bulle d'air (3), de l'émetteur électronique de valeurs de mesure (6) ou du réflecteur à laser (7), de l'articulation à ressort à lame (4) et du groupe d'approche composé du levier d'approche (2), de la commande par vis (5! de l'articulation à ressort (6) et de l'articulation basculante (9).