Brevet FR2238142A1 — publié le 19750214

La présente invention concerne un capteur pour la mesure de longueurs et d'angles à signal de sortie sensiblement sinusoldai dans lequel une partie d'une échelle à trame est reproduite sur une autre partie de la même échelle à trame au moyen d'une source lumineuse de miroirs et d'un dispositif optique, une différence d'une ligne existant entre le nombre des lignes de trame de la reproduction et celui des lignes de trame de l'autre partie de la trame par rapport à une certaine longueur prédéterminée, ce qui est obtenu par une conformation correspondante du dispositif optique. I1 est connu d'obtenir un signal de forme sensiblement sinusoldale en inclinant la trame coopérante par rapport à une échelle. Lors du déplacement de l'échelle il se produit des bandes "moire" qui sont enregistrées par un récepteur photoélectrique. On sait en outre transformer le déplacement d'une échelle dans une dimension en un signal de sortie électrique numérique. Une partie d'une échelle est alors reproduite sur une autre partie de la même échelle en utilisant des prismes à miroir et un dispositif optique. La reproduction par le dispositif optique est réalisée de telle façon qu' il existe toujours une différence d'une ligne de trame entre le nombre de lignes de trame de la reproduction et le nombre de lignes de la partie de l'échelle, par rapport à une certaine longueur prédéterminée. Par cette différence il se produit à l'endroit de superposition où les intervalles de l'échelle se trouvent les uns au-dessus des autres, un maximum en flux lumineux et à l'endroit où une ligne de l'échelle se trouve au-dessus d'un intervalle un minimum en flux lumineux c' est-à-dire également une bande "moiré". Des récepteurs photoélectriques sont placés aux deux endroits.Lors du déplacement de l'échelle les impulsions crues sont captées et amenées à un circuit de coruptage. Cependant ce procédé ne permet de produire qu'un signal de sortie numérique mais non sinusoldal. Dans le procédé, utilisant l'inclinaison de l'échelle, on se sert d'une échelle à trame coopérante. Par utilisation de l'échelle à trame coopérante-on ne tire pas profit de l'effet de doublage du signal de mesure dans le capteur. te dispositif dans lequel une partie d'une échelle est reproduite sur une autre parite de la même échelle présente l'inconvénient que la sensibilité de la mesure de ce dispositif est fonction de la graduation de l'échelle du fait que la multiplication des signaux reçus est très limitée. La présente invention vise à créer un signal de mesure déjà double et qui peut être multiplié dans de fortes proportions. L'invention a pour but de modifier le capteur de telle fagon que l'on obtienne une reproduction de l'échelle sur l'échelle elle-même et que le flux lumineux du signal de mesure soit transformé en même temps en un signal présentant sensiblement une forme sinusoidale. Conformément à l'invention ce résultat est obtenu par le fait qu'à l'endroit de superposition ou à endroit d'une reproduction d'un endroit 'de superposition est disposé un diaphragme d'une longueur 1 correspondant à la distance entre le flux lumineux minimum et leflux lumineux maximum et qu'il est associé au diaphragme un organe optique convergent et un récepteur photoélectrique. Par la reproduction agrandie ou réduite d'une partie de l'échelle sur l'autre partie de la même échelle il se produit une différence dans la graduation t1 de l'échelle par rapport à t2 de la reproduction de l'échelle. Des bandes "moire" sont créées à l'endroit de superposition.L'intervalle de l'endroit le plus lumineux ou le plus sombre est T = nt1 lorsque t2 n t1 - t2 T Par le choix de la longueur du diaphragme 1 = 2 le flux de lumière traversant le diaphragme va varier suivant la distance entre l'échelle et la trame coopérante. Lors du déplacement de l'échelle d'une graduation t1 le flux lumineux traversant le diaphragme va se modifier à partir de la valeur moyenne vers la valeur maximale. Si le nombre n des graduations d'une valeur maximale à l'autre valeur maximale de la lumière est très grand, le diaphragme d'une longueur correspondante et la largeur des intervalles égale à la largeur des traits, le flux lumineux traversant le diaphragme se modifie continuellement au cours du dépla cement de l'échelle selon x2 lorsque O ex 'lorsqu' on place à l'endroit de superposition ou dans la reproduction de cet endroit des miroirs, décalés l'un par rapport à l'autres inclinés sous un angle déterminé et dont la longueur 1 de la surface réfléchissante est pro detée dans l'image de la reproduction ou, si on prévoit des prismes à miroir dune surface de base d'une longueur 1, et dont chacun est associé à un récepteur photoélectrique, il apparaît à chaque fois une longueur > d'image 1 correspondant à la moi- tié de l'intervalle entre les traits ou lignes.En fonction du nombre des miroirs ou prismes montés on peut obtenir deux ou quatre signaux à chaque fois décalés de 7 En outre il est possible de diviser la lumière de la source lumineuse. A cet effet on place dans l'une des moitiés de la lumière un dispositif pour modifier le flux lumineux et cette moitié est dirigée directement sur le récepteur photoélectrique. L'avantage particulier dans la disposition d'un diaphragme à l'endroit de la superposition ou de la reproduction de cet endroit consiste dans le fait que l'on peut recevoir un signal de mesure analogue et d'une forme sensiblement sinusoïdale. Ensuite ce signal de mesure peut etre subdivisé en des éléments de trajet les plus petits au moyen de circuits appropriés, par exemple, des circuits d'interpolation. De ce fait la sensibilité de la mesure ne dépend plus de la graduation de l'échelle de mesure. Ceci permet, dans ces dispositifs, également l'emploi d'échelles à graduation relativement grossière et d'obtenir les valeurs intermédiaires par une interpolation élevée. La reproduction de l'endroit de superposition à un emplacement quelconque augmente la précision de mesure du dispositif parce qu'il permet de disposer le diaphragme directement à l'en- droit de l'image. La distance nécessaire entre le diaphragme et l'échelle de mesure, qui devait être respectée afin de pouvoir déplacer l'échelle est superflue. Par la disposition de quatre miroirs inclinés ou de prismes l'endroit de superposition ou de la reproduction de celui-ci et en raison des quatre signaux de mesure déphasés de --, une compensation des composantes identiques, contenues dans les signaux de mesure en un comptage en avant et en arrière devient- possible.Il est alors très avantageux d'atténuer le flux lumineux parce qu'il est techniquement très difficile de disposer à l'endroit de superposition ou à celui de sa reproduction le nombre de récepteurs photoélectriques nécessaires. Un autre avantage particulier consiste dans le montage du dispositif pour la modification du flux lumineux avant'le récepteur photoélectrique. Ainsi il est possible de placer le point de travail du récepteur dans une zone à caractéristique linéaire et à grande sensibilité et d'augmenter de cette fanon la précision de la mesure. Des exemples de réalisations sont représentés, à titre non limitatif, aux dessins annexés et expliqués en détailci-après, La fig. 1 est une représentation sehématique du capteur avec l'échelle de mesure de projection. La fig. 2 montre les diaphragmes, décalés l'un par rapport à l'autre. La fig. 3 représente des prismes, décalés l'un par rapport à l'autre. La fig. 4 montre schématiquement un capteur. Une lumière à rayons parallèles est projetée par une source lumineuse 1 en passant à travers un condenseur 2 sur un prisme 3. L'une des moitiés de la lumière traverse la partie parallèle des prismes 3 et 4 et éclaire par l'intermédiaire de l'organe optique 5 échelle de mesure 6. La lumière est renvoyée par les surfaces réfléchissantes de l'échelle 6, passe à travers la deuxième moitié de l'optique 5 et est conduite sous forme d'un faisceau lumineux parallèle dans l'optique 7 en passant dans le prisme 4. L'endroit éclairé I de l'échelle 6 est reproduit légèrement agrandi ou réduit à l'endroit II à l'aide des optiques 5 et 7. Ce résultat peut être obtenu avec des optiques de distances focales différentes.L'image est superposée à l'échelle et se déplace lors du -décalage de l'échelle 6 en sens contraire par rapport-à ce décalage Par suite de la reproduction agrandie ou réduite l'endroit I de l'échelle, les endroits réfléchis (traits) de l'endroit II sont éclairés sur une largeur non uniforme. A tous les endroits où l'image des intervalles recouvre l'-intervalle- sur 1'échelle de mesure 6, la lumière est réfléchie dans l'optique 7, et à tous les endroits ou l'image des traits recouvre'un trait, l'image des traits avec un intervalle ou l'image des intervalles avec un trait, très peu de lumière est seulement réfléchie dans l'optique 7 à condition que l'on utilise une échelle à traits gravés par corrosion et à intervalles réflé chassants. Des bandes "moiré" se produisent alors à endroit de superposition. Les optiques 7 et 8 reproduisent l'endroit de superposition II dans le plan d'image 9. Un ou plusieurs diaphragmes 10, d'une longueur 1, sont placés dans le plan d'image 9. Une optique convergente 11 est monté derrière chaque diaphragme 10, cette optique concentre la lumière sortant du diaphragme 10 et la dirige sur le récepteur photoélectrique 12. Suivant la position de ltimage d'chelle reproduite par rapport à cette échelle 6 plus ou moins de lumière frappe le récepteur photo électrique 12.Si on place les diaphragmes 13, 14, 15 et 16 décalés d'une demilongueur de diaphragme, comme cela est représenté sous forme d'exemple à la fig. 2, on obtient dans les quatre récepteurs photoélectriques 12 quatre signaux décalés de 900. Lå deuxième moitié de la lumière parallèle passant à travers l'optique 2 est conduite par le prisme 3 dans la deuxième moitié de l'optique 8, concentrée et projetée, en passant par les diaphragmes 10 et les optiques 11, dans les récepteurs photoélectriques 12. Un semidiaphragme réglable ou un coin neutre 17 permet de -régler la quantité de lumière frappant le récepteur photo électrique 12 et de ce fait également le point de-travail de ce dernier.Afin de pouvoir rendre visible sur un espace étroit, plusieurs, par exemple quatre secteurs déphasés de 909 de l'image de superposition, on peut placer des prismes 18, dont la base correspond à la surface de diaphragme désirée, avec leur base dans le plan de l'image, comme le montre la fig. 3. te rayon lumineux, dévié par le prisme 18, est envoyé sur le récepteur photoélectrique par l'intermédiaire de lentille convergente 11. Â la place des prismes 18 on peut, par exemple, utiliser également des conducteurs de lumière carrés dont Ia section correspondà celle de la surface du diaphragme et qui conduisent la lumière aux récepteurs photoélectriques 12. Dans le dispositif de projection, représenté à la fig. 4, la lumière de la source lumineuse 19 est projetée par l'intermédiaire d'une optique 20 sur une échelle de mesure transparente 21. t'en- droit éclairé I de l'échelle transparente 21 est reproduit à l'endroit II au moyen de l'optique 22, du prisme 23 et de l'optique 24. Suivant la colncidence d'un trait clair de l'endroit-I avec un intervalle ou un trait de l'endroit II la lumière peut passer ou être atténuée. La lumière qui traverse l'endroit II de l'échelle de mesure 21 est projetée sur le récepteur photoélectrique 27 en passant par l'optique 25 et la lentille convergente 26. Par l'intermédiaire d'un conducteur de lumière 20 on amène de la lumière additionnelle de la source lumineuse 19 au récepteur photoélectrique 27. Le diaphragme réglable 29 permet de faire varier le flux lumineux et de choisir ainsi le point de travail du récepteur photoélectrique 27. REVENDICAUIONS 1 - Capteur pour la mesure de longueurs et d'angles à signal de sortie sensiblement' sinusoïdal dans lequel une partie d'une échelle trame est reproduite sur une autre partie de la meme échelle à trame au moyen d'une source lumineuse de miroirs et d'un dispositif optique, une différence d'une ligne existant entre le nombre des lignes de trame de la reproduction et celui des lignes de trame de 11 autre partie de la trame ce quiest obtenu parune réalisation correspondante du dispositif optique, caractérisé en ce qu'il est placé à l'endroit de superposition II ou dans la reproduction de cet endroit 9 un diaphragme 10 d'une longueur 1 correspondant à la distance entre le flux lumineux minimum et le flux lumineux maximum à l'intérieur d'un intervalle et go''une optique convergente Il et un récepteur photoélectriqne 12 sont associés au diaphragme 10. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est disposé à l'endroit de superposition II ou dans la reproduction de cet endroit 5 des miroirs 18, décalés et inclinés sous un certain angle, les uns par rapport aux autres dont la longueur de la surface réfléchissante 1 est projetée dans le plan de la reproduction ou en ce que l'on place à cet endroit des prismes dont la base présente la longueur 1 et en ce que l'on associe à chaque fois à ces prismes ou aux-miroirs 18 un récepteur photoélectrique 12 3 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prévoit pour la division et la modification du flux lumineux un dispositif pour faire varier ce flux 17 dans la deuxième moitié de la lumière divisée émanant de la source lu mineure 1.