Brevet FR2297399A1 — publié le 19760806

La présente invention se rapporte à un système optique de mesure pour masurer les longueurs, les angles ou des constantes optiques suivant le principe des bandes moirées ou des franges d' interférence. De tels systèmes de mesure sont connus sous des formes très différentes. Ainsi, dans le brevet allemand n 1.136.834, on a décrit un système optique de captage pour mesurer les variations de position d'après le principe à deux phases en dtectant le déplacement réciproque de deux trames ou réseaux optiques l'une vers l'autre, ce brevet prévoyant entre les deux trames qui sont reproduites l'une sur l'autre, un système de reproduction optique produisant au moins deux images partielles décalées l'une vers l'autre dont chacune est associés à un récepteur photo-electrique dont les signaux de sortie sont decalés dans leur position de phase l'un vers l'autre d'un angle = n. 180 (n étant un nombre entier) et délivre ainsi, en plus du résultat de mesure obtenu par comptage, une information sur le sens de déplacement entre lesdites trames. Une apolication pratique de ce principe de mesure est décrite dans le brevet allemand n 1.099.182 qui se rapporte à un dispositif de lecture pour les échelles de mesure. Par ailleurs, par le brevet allemand n 499.545, on connaît un dispositif de mesure et d'enregistrement dans lequel on a associé à un système à franges d'interférence trois groupes de récepteurs photo-électriques enchevêtrés les uns dans les autres, décelés suivant des distances définies, dont les signaux de sortie sont dirigés chacun à un enroulement d'un indicateur de champ tournant. L'induit de cet indicateur se règle ensuite en fonction des signaux qu sont appliqués. Par la publication de la demande de brevet allemand après examen, 1.698.280, on connaît un dispositif servant à déterminer et à commander la variation en longueur d'un objet par rapport à un systome de référence dans lequel on oppose à un champ de mesure une série de récepteurs photo-électriques dont les arêtes de séparation sont inclinées par rapport à la direction de la mesure. L'invention a donc pour but de mettre au point un système de mesure optique dans lequel les récepteurs disposés en série du système de réception photo-electrique sont disposés différemment de telle manie que pour 1 systems receoteur on puisse économiseur de la place, ce qui constitue un avantage important pour la mitiaturisation recherchée de tels appareils. Conformément à l'invention, ce but est obtenu pour un système de mesure du type précité par le fait qu'un système récepteur photo-électrique comportant des surfaces de réception symétriques par le centre ou orientees par rapport au n beet est prévu de telle manière que des droites qui passent par les centres de gravité de ces surfaces et s'étendent avantageusement parallèlement d'une part au plan de l'image et d'autre part aux bandes moirées ou aux franges d'interférence, présentent parpaire des écartements réciproquement égaux. Pour cela, les surfaces de réception peuvent coïncider avec les surfaces des précepteurs photo-electriques du système.On peut également prevoir entre les surfaces de réception et les récepteurs photo-électriques qui leur sont associés, des eléments optiques ou conducteurs de la lumière. L'avantage du système de mesure conforme à l'invention réside dans le fait que pour sa realisation, pour le système recepteur photo-électrique, il n'est nécessaire de disposer que de peu de place. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caracteristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux au cours de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schematiques annexées donnes uniquement à titre d'exemples illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - les figures 1 et la montrent un générateur pas à pas linaire avec la disposition conforme à l'invention des surfaces de Invention photo-electriques - la figure 2 montre un générateur pas à pas angulaire avec la disposition conforme à l'invention de surface de reception photo électrique - la figure 3 montre un axemple pour un appareil servant à déterminer des constantes optiques ; et - les figures 4a à 4i sont différents exemples de réalisation pour le système récepteur photo-électrique avec son oriantation. A la figure 1, on a montre un système de mesure pour mesurer des longueurs ou des déplacements d'après une direction de coordonnées dans laquelle coopèrent deux trames ou réseaux linéaires 10 et 11. La trame 10 est éclairée par une source lumineuse 12 par l'intermédiaire d'un condenseur 13 et est reliée à l'objet à mesurer non représenté sur le dessin. Sis marques ou reperes sont orientés perpendiculairement au sens de dplRcment. La trame Il est fixee à ltextrPmité avant d'un support 14 en forme de fourche monte à poste fixe de telle manière que ses repères soient orientés en étant légèrement inclinés par rapoort au sens de déplacement de la trame 10.Par la coopération des deux trames, on obtient des bandes moirées dirigées horizontalement qui, pour un mouvement relatif des trames, dans le sens de la mesure, se déplacent transversalement à cette direction au-dessus de la trame 11, comme ceci est représenté de façon agrandie à la figure la. Un objectif 15 reproduit les bandes moirées dans le plan 16 dans lequel sont définies par quatre recepteurs photo-électriques 17 à 20, quatre surfaces réceptrices orientées symétriquement au centre. Comme on peut le remarquer, ces récepteurs sont disposés de telle façon que les lignes de jonction des centres de gravité de leurs surfaces s'étendent en étant inclinées par rapport à la direction de l'extension en longueur des bandes moirées. En ce qui concerne l'orientation des surfaces réceptrices, d'autres précisions seront données ultérieurement à l'aide de la description de la figure 4.Les récepteurs délivrent des signaux qui se comportent, dans leur position de phase, comme les fonctions sinus, cosinus, - sunus et - cosinus. Ils définissent ainsi un champ tournant à quatre phases. La figure 2 montre un générateur pas à pas angulaire dans lequel coopèrent deux trames circulaires 30, 31 qui comportent des graduations différentes. Pour cela, on utilise un dispositif d' éclairage formé d'une source lumineuse 12 et d'un condenseur 13 qui éclaire la trame 31 reliée à l'objet à mesurer. On a associé à la trame 30 des surfaces réceptrices correspondantes qui sont formées directement dans ce cas, par respectivement quatre récepteurs photoélectriques 17 à 20. n raison des graduations différentes des deux trames 30 et 31, on obtient un motif de bandes moirées, comme ceci a paraît à le vue de dessus du disque 30. Lors de la rotation de 13 trame 31, il se forme des bandes moirées continues et à partir de cela, des signaux qui se comptent, en ce qui concerne leur oosition de phase, comme ceci a été précisé plus haut. A la figure 3, on a montré un exemple pour un système de mesure servant à déterminer des constantea optiques, représentées sous forme d'un réfractomètre à interférence. La lumière d'une source 12 pénètre, après avoir traversé un condenseur 13, dans un prisme 401,formé de deux parties avec des surfaces de séparation partiellement réfléchissantes et est divisée, à cet emplacement, en deux faisceaux de rayons dont l'un traverse une chambre 411 avec une substance à indice de réfraction nl, et l'autre une chambre analogue 421 avec une substance d'indice de réfraction n les deux faisceaux lumineux sont réfléchis sur un miroir 431 ,traversant les chambres en arrière et sont à nouveau réunis dans le prisme 401.Etant donné que, sur la trajectoire des rayons associés à la chambre 411, on a prévu un coin 44i, les trajectoires de rayons réfléchis ne coincident pas au cours de la réunion, mais ils divergent légèrement si bien que dans le plan-image 451, on obtiznt un champ d'interférence dans lequel les bandes dtinterfé- rence sont orientées parallèlement à l'arête supérieure du prisme 401 et s'étendent parallèlement à la surface supérieure de ce prisme.On a associé au plan-image quatre surfaces réceptrices qui peuvent être constituées dans ce cas, par les surfaces de quatre récepteurs photoélectriques 17 à 20.Les signaux de sortie de ce récepteur sont amenés par paires à des amplificateurs comparateurs 461,47 qui éliminent les composants parasites et qui ne répondent pas à des composants d'entre de même signe. tes signaux de sortie de ces amplificateurs sont utilisés pour le déclenchement d'un compteur 48 qui indique les résultats des mesures. tes figures 4a à 4i montrent différenteipossibilités de réalisation pour les surfaces réceptrices ainsi que leur orientation par rapport aux maraues ou aux bandes à mesurer. Dans le cas de l'exemple de réalisation morré à la figure 4a, on a prévu quatre surfaces réceptrices photo-électriques carrées 40 à 43, qui définissent ensemble un carré. Ce carré se trouve à l'intérieur du champ-image éclairé 44 dans lequel apparaissent les bandes d'interférence 45 qui peuvent se déplacer dans le sens de la double flèche 46. Si l'on trace, par les centres de gravité Si àS des sur 4 faces réceptrices des droites g1 - g4 parallèles aux bandes d' interférence,on reconnaft que la disposition des surfaces réceptrices 40 à 43, par rapport au sens de déplacement des bandes d'interférence indiqué par la double-flèche est elle cue ces droites présentent par paires, réciproquement des écartements égaux a.Si l'on associe à chaque surface réceptrice un récepteur photo-electrique ou si l'on rCpr sente les surfaces réceptrices elles-memes par les surfaces des récepteurs hoto-électriques, il s'avère que ces derniers délivrent des signaux qui se comportent per rappcrt au placement des bandes comme les fonctions angulaires sinus, cosinus - sinus et - cosinus et forment ainsi un champ tournant électrique. Par exemple, le signal provenant de la surface réceptrice 42 correspond au sinus, le signal provenant de la surface 40, au cosinus le signal provenant de la surface 43 à -sinus et enfin le signal provenant de la surface 41 à -ccsinus . Ces signaux sont évalués de man-ere connue, donc d'une manière qui n'a pas besoin d'être expliquée plus en détail. Les figures 4b et 4c montrent la disposition orientée par rapport au centre ou symétriquement par le centre des surfaces réceptrices, l'exemple de la figure 4b servant à produire un champ tournant à trois phases, celui de la figure 4c à produire un champ tournant à quatre phases. Dans ce cas également, les droites passant par les centres de gravité des surfaces réceptrices, parallèles aux bandes précitées, pressentent par paires le même écartement a' ou an. Dans l'exemple montré à la figure 4d, les surfaces réceptrices 40'-43' sont dispnsées en forme de parallèlogramme et présentent par raoport aux bandes 45 à mesurer une disposition telle que lton obtient à nouveau entre les droites passant par les centres de gravité des surfaces et parallèles aux bandes, les mêmes écartements a Cette dispcsition a par rapport à celle de la figure 4a, l'avantage d'un meilleur filtrage des ondesde fréquence supérieure. A la place des surfaces en parallélogramme, on peut également prévoir des surfaces circulaires comme le montre la figure 4e. Dans tous les exemples représentés, on était parti du fait que les surfaces des récepteurs photo-électriques constituaient simultanément des surfaces réceotrices. Les figures suivantes représentées en perspective montrent que ceci peut être oralisé de manière différente. A la figure 4f, on a montré des récepteurs photo-électriques 50 à chacun desquels est associé un cylindre 51, masquant,comportant une lentille 52 posée à sa partie supérieure. Comme ceci apparat sur le dessin, ces cylindres sont disposés en ayant leur lentille dans une position telle, par rapport aux bandes 45, à compter que la condition précitée d'un écartement égal par noires est replie. Ceci s'applique égalemEnt nour l'exemple de réalisation montré à la figure 4g dans lequel des elinments conducteurs de la lumière formés par des faisceaux de fibres 53 sont prévus ou également pour l'exemple de la figure 4i, dans lequel on utilise comme conducteurs de la lumière des prismes en losange 54. Dans tous les cas, la disposition des faces frontales est la même que ceci a été précédemment dit. A la figure 4h enfin, il apparaît qu'il est également possible d'associer aux différents récepteurs prévus 50, un élément de construction optique commun, réalisa dans ce cas, en forme de prisme en pyramide 55 avec une optique 56 prévue en aval, et ainsi de faciliter l'orientation des surfaces réceptrices l'une par rapport à l'autre. Ce qui a été dit jusqu'à présent s'applique également à ce cas, à savoir que des droites passant par les centres de gravité des surfaces de la pyramide servant de surfaces réceptrices doivent présenter par paires, l'une par rapport a l'autre, le même écartement pour remplir les fonctions citées plus haut. Il est possible de prévoir des variantes de ce qui vient d'être décrit. Ainsi, au lieu de l'élément de construction 55 montré à la figure 4h, on peut également prévoir une trame pyramidale orientée de façon adapte. Ceci présente l'avantage qu'en choisissant de manière appropriée les périodes de o ticn au niveau de la trame en forme de pyramide et au niveau de la trame 10 ou 31 reliée à l'objet, on peut supprimer la seconde trame il ou 30. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et misses en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. BEVENDICATIONS 1.- Système optique de mesure pour mesurer des longueurs, des angles ou des constantes optiques d'après le rincipe des bandes moires ou des franges d'interférence, caractérisé en ce qu'un système récepteur photo-electrique comportant des surfaces réceptrices orientées par le centre ou symétriquement par rapport au centre est prévu et disposé de telle façon que des droites, qui passent par les centres de gravité de ces surfaces et s'étendent avantageusement parallèlement au plan-image d'une part et aux bandes moirées ou d'interférence d'autre part, présentent par paires l'une par rapport à l'autre, des écartements égaux. 2.- Système de mesure selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les surfaces réceptrices coïncident avec les surfaces des récepteurs photo-électriques du système. 3.- Système de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre les surfaces réceptrices et les récepteurs photoélectriques qui leur sont associés, on a interposé des éléments de construction optiquesou conduot-ursie la lumière.