Brevet FR2320525A1 — publié le 19770304

La présente invention concerne un appareil optique permettant le contrôle automatique des profils de pièces et, plus particulièrement, des profils contenus dans un plan de pièces mécaniques tellesqu"léments d'engrenages, cames en forme de disque, outils de forme tels que les outils de tournage, de fraisage, de filetage, de rabotage ou les poinçons de découpe, et d'une façon générale toutes pièces mécaniques de forme, Dans les appareils de contrôle de profils connus une image agrandie du profil contrôler est projetée sur un écran sur lequel un profil de référence -est également projeté ou dessiné On contact également des appareils de contrôle de profils qui comportent un palpeur venant en contact avec la pièce å contrôler et décrivant le profil de ladite pièce, le palpeur ou la pièce étant déplacé l'un par rapport l'autre au moyen d'organes reproducteurs ou de chariots à commande numérique. De tels appareils nécessitent la présence permanente d'une personne (dans le cas où ils comportent un projecteur de profils), ou nécessitent l'utilisation d'un palpeur en contact permanent avec le profil de la pièce contrôler; La présente invention a pour but de proposer un appareil permettant le contrôle entièrement automatique de profils de pièces, cet appareil ne devant pas comporter de palpeur en contact avec la pièce à contrôler. Pour un appareil du type susmentionné,'ce but est atteint, conformément a l'invention, du fait qu'il comprend des moyens fournissant un faisceau lumineux,' des moyens, dits de balayage, assurant un mouvement relatif dudit faisceau par rapport à la pièce, de telle sorte que le faisceau rencontre le profil à contrôler en plusieurs points distincts, des moyens de détection susceptibles de recevoir ledit faisceau lumineux en aval de la pièce et de fournir un signal chaque rencontre entre le faisceau lumineux et le profil de la pièce, et des moyens de comparaison comparant l'ensemble des signaux définissant ledit profil avec un ensemble de signaux dfinissant un profil de référence. Ainsi, l'appareil conforme la présente invention, permet un contrôle automatiaue et a très grande vitesse de profils de-pieces, car cet appareil ne comporte pas de palpeur. Avantageusement, l'appareil selon la présente invention, est muni d'une mémoire permettant de conserver en mémoire le profil d'une pièce et, en particulier, d'un outil, afin de pouvoir utiliser ce profil comme profil de référence et mesurer les déformations successives de la pièce ou de l'outil soumis å l'usure. Il est,-en effet, avantageux de pouvoir contrôler sur certaines machines-outils l'usure des outils au fur et a mesure de leur utilisation, de manière à pouvoir faire automatiquement les corrections convenables dans les paramètres d'usinage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris å la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesauels - la figure 1 est une vue schématique d'un appareil de contrôle de profils, selon un premier mode de réalisation - la figure 2 est une vue schématique Partielle d'un appareil de contrôle de profils, selon un deuxième mode de réalisation - la figure 3 représente an mode de balayage, selon un premier mode de réalisation - la figure. 4 représente un mode de balayage, selon un deuxième mode de réalisation - la figure 5 représente un mode de balayage, selon un troisième mode de réalisation t et la figure 6 représente un mode de balayaae, selon un quatrième mode de réalisation, L'appareil, objet de la présente invention, comporte un émetteur de faisceau lumineux 1 qui est avantageusement constitué par un laser, un dispositif de déviation du faisceau la émis par le laser 1, ce dispositif de déviation 2 étant par exemple un dispositif du type acousto-optique ou électro-optique, Le faisceau lb, issu du dispositif de déviation 2, est repris par une lentille optique 3 transformant le faisceau lb se déplaçant angulairement en un faisceau de balayage lc se déplaçant parallèlement luimême Le mouvement de balayage du faisceau lc est tel que ce dernier rencontre le prof 4 contrôler d'une pièce mécanique en plusieurs points distinctsssA, B, C, D, etc, Le faisceau de balayage lc est susceptible d'etre détecté, en aval de la pièce d contrôler, par des moyens de détection 5 comprenant une lentille optique de focalisation 5a au foyer de laquelle est dispos un détecteur de lumière tel qu'unie cellule photo-électrique ou une photodiode 6. L'appareil comporte, en outre, des moyens électroniques qui, d'une part, assurent la commande du mouvement de balayage du faisceau 1c et, d'autre part, mettent en mémoire les instants précis où le faisceau de balayage lc coupe le profil 4 de la pièce examine.A cet effet, les moyens électroniques comprennent un dispositif de commande du mouvement de balayage 7 recevant les indications d'une horloge 20 et fournissant les informations de commande au dispositif de déviation 2, un dispositif de conversion 10 transforme les indications fournies par la cellule 6 en signaux discontinus correspondant chacun à une rencontre du faisceau de balayage lc et du profil 4; et une msmoire 9 reçoit, d'une part, les indications de l'horloge 20 et, d'autre part, les signaux du dispositif 10 et met en mémoire les instants d'apparition de chaque signal du dispositif 10. Ainsi, le dispositif 7 assure la commande du balayage suivant les coordonnées x et y et en fonction du paramètre temps ta mémoire 9 est associée alune mémoire, dite de stockage, 12 dans laquelle les informations contenues dans la mémoire 9 peuvent être transférées, notamment lorsque ces informations correspondent à un profil étalon analysé par 1| î'appareiî; Un comparateur 13 compare les données de la mémoire 9, soit avec les données de la mémoire de stockage 12, soit avec d'autres données de référence. Le comparateur 13 est associé a une unité 14 d'entrée des tolérances de contrôle admises, Cette unité 14 permet le préaffichage des tolérances qui peuvent etre différentes suivant la direction x ou y. Une unité de sortie 15 enregistre les informations fournies par le comparateur 13 et peut émettre deux signaux de sortie S1 ou S2 ; le premier signal S1 indique que la pièce est dans la limite des tolérances admises tandis que le deuxième signal S2 indique que toutes les cotes de la pincer c'est---dire du profil à contrôler, sont décalées dans une direction donnée d'une valeur moyenne et dans les limites d'une tolérance donnée 7 ladite valeur moyenne et ladite limite de tolérance donnée sont préaffic chées sur l'unité 14. Ainsi l'appareil selon l'invention, utilisé sur machine- outil pour le contrôle de profil d'outil, permet grâce au signal s2 d'indiquer que, bien que l'outil soit dans les limites de tolérances admises, il est préférable, pour l'usinage ultérieur de pièces identiques, d'effectuer une correction des paramètres d'usinage de ladite machine-outil. A cet effet, le sianal S2 est appliqué à. des moyens de réglage prévus dans la machine-outil pour effectuer ladite correction. Selon le mode de rGalisation de la figure 1, le faisceau Ic est dévié par un miroir 23 en direction de la cellule 6, tandis que selon la figure 2, les moyens de détection 5 comportent un prisme 24 dont l'une des faces 24a laisse passer le faisceau lc incident et dévie le faisceau lc réfléchi par la pièce S contrôler vers la cellule 6. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 3, la trajectoire du faisceau de balayage lc est un mouvement de balayage en lignes parallèles juxtaposées dirigées suivant l'axe des x ; selon le mode de réalisation représenté à la figure 4, ladite trajectoire est constituée par un ensemble de lignes de balayage juxtaposées et dirigées suivant l'axe des y. L'appareil, selon l'invention, peut avantageusement comporter un calculateur de trajectoire de balayage permettant de définir une trajectoire de balayage en zigzag limitée à une zone située le long du profil à contrôler 4 et de part et d'autre de ce dernier, comme indiqué sur les figures 5 et 6, à titre d'vexez ples non limitatifs, La figure 5 montre une trajectoire de balayage en zigzag définie à partir de points successifs 21 situés sur deux courbes 22, dites enveloppes de tolérances, disposées de part et d'autre du profil théorique ou profil de référence 4' Ce mouvement de balayage est programmé par le dispositif 7 en fonction de données préétablAes représentant le profil de référence 4' et les enveloppes de référence 22, La figure 6 montre une trajectoire de balayage constituée d'une succession de segments M N O P n parallèles successivement à l'axe des x et à l'axe des y. On voit que, dans ce cas, la trajectoire de balayage peut autre définie par une succession de nombres Xn et Yn représentant les valeurs successives des déplacements eleentaires, respectivement, suivant l'axe des x et suivant l'axe des y.Chaque segment de cette trajectoire est coupé par le profil 4 en deux parties, de telle sorte que la partie aval dudit segment soit de longueur prédéterminée, De cette manière, on peut simplifier la définition de la trajectoire de balayage, cette définition pouvant être constituée par une succession des quotients de la longueur de chaque segment par ladite longueur prédéterminée. Au segment rR, le faisceau lc parcourt une longueur supérieure à une valeur prédéten2lnée sans rencontrer le profil4 ; le dispositif 7 commande alors un changement de sens de parcours du segment suivant RS afin de retrouver un point de rencontre avec le profil 4. Ce sens est alors conservé pour les segments suivants parallèles à l'axe des- y. Ce procédé pourrait egalement s'appliquer pour les segments parallèles à l'axe des x de manière à éviter un décrochage du balayage par rapport au profil 4. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'entre décrits uniquement à titre d'exemples non limistatifs, sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S -------------------------- 1) Appareil optique pour le contrôle automatique des profils de pièces, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens fournissant un faisceau lumineux des moyens, dits de balayage, assurant un mouvement relatif dudit faisceau par rapport a la pièce, de telle sorte que le faisceau rencontre le profil à con trôler en plusieurs points distincts, des moyens de détection susceptibles de recevoir ledit faisceau lumineux en aval de la pièce et de fournir un signal à chaque rencontre entre le faisceau lumineux et le profil de la pièce, et des moyens de comparaison comparant l'ensemble des signaux définissant ledit profil avec un ensemble de signaux définissant un profil de référence. 2) Appareil selon'la revendication 1, caractérisé en ce au'il comprend une mémoire recevant les indications d'une horloge ainsi que les signaux émis par les moyens de détection, cette mémoire étant susceptible de fournir les informations qu'elle contient à un comparateur, ladite horloge commandant également les mouvements du-4aisceau de balayage. 3) Appareil selon la revendication 2 caractérisé en ce que la mémoire est associée à une deuxième mémoire, dite de stockage, dans laquelle les données de la première mémoire sont susceptibles d'etre transférées, cette mémoire de stockage étant reliée a une entre des moyens de comparaison. 4) Aopareil selon l'une des revendications 1à 3, caractérisé en ce que les moyens fournissant le faisceau de balayage comprennent un émetteur de faisceau lumineux d'axe fixe et un dispositif de déviation de ce faisceau lumineux du type électrooptique ou acousto-optique. 5) Appareil selon l'une des revendications 1 a 4, caractérisé en ce que la trajectoire du faisceau de balayage est définie par un ziq.zag s'étendant dans une zone située de part et d'autre et sur toute la longueur du orofil, 6) Appareil selon la revendication 5, caractéis en ce que chaque segment de la trajectoire en zig-zag du faisceau de balayage est découpé par le profil à contrôler en deux parties dont la partie aval présente une longueur constante prédéterminée. 7) Appareil selon l'une des revendications 1 a 6, carac térisé en ce que les calculateurs déterminent et émettent un signal lorsque tous les points du profil sont décalés par rapport au profil de référence d'une mtme valeur moyenne prédéterminée en grandeur et direction, ce signal pernettant la correction de la position de l'outil ou de la pièce sur toute machine-outil de telle sorte que ce signal puisse corriger les paramètres d'usinage que ce décalage provienne d'une usure d'outil ou d'une flexion quelconque de la machine.