Brevet FR2373091A1 — publié le 19780630

L'invention concerne la commande d'une opération par exploration optique d'un modèle, en particulier d'une ligne ou d'une arête, pour commander un oxycoupage. Le problème qui se pose dans l'oxycoupage est d'explorer des dessins de pièces métalliques devant entre découpées et de commander, en synchronisme avec l'exploration, le mouvement du chalumeau de façon que soit séparée d'une plaque de métal une pièce dont la forme et les dimensions correspondent au modèle dessiné, ou sont avec ce modèle dans un rapport d'échelle déterminé. Ce problème est résolu couramment par des dispositifs de commande dits à exploration optique, dans lesquels une tête de palpage optique tournant autour de son axe vertical suit un contour tracé. Le mouvement de la tête de palpage dans le plan du dessin est transmis par voie mécanique ou électrique à une machine à coordonnées, à laquelle sont fixés les chalumeaux coupeurs, qui exécutent ainsi un mouvement analogue à celui de la toute de palpage. Pour suivre les lignes du dessin, les tettes de palpage classiques comportent en général de deux à quatre photodiodes, ou cellules photo-électriques > permettant de voir si le centre de la tette de palpage se trouve ou non au-dessus de la ligne. L'angle de rotation de la tête de palpage, qui dépend de la direction de la ligne suivie, détermine la direction du déplacement du chalumeau de la machine dans le plan du dessin. A cet effet, la vitesse du chalumeau sur sa trajectoire, réglée une fois pour toutes, est dissociée en des com -posantes de vitesse X et Y en fonction de la position angulaire de la tette de palpage.Ces composantes, déterminées par la tette de palpage, donnent la valeur des tensions et, par suite, les nombres de tours des moteurs entraînant la machine en directions I et Y. L'inconvénient des systeimes connus de ce type est que, par suite de la rotation mécanique de la t8te de palpage, en raison de son inertie, il se produit un retard, qui impose une limite supérieure à la vitesse d'exploration. Le problème à la base de l'invention est d'éviter ce retard pour rendre possible une explosation de modèles à des vitesses plus grandes. Suivant l'invention, ce problème est résolu par l'utilisation d'un tube de prises de vues de télévision, ou équivalent, avec balayage ponctuel du champ d'image, comme tette de palpage pour commander des appareils selon une ligne ou une arête donnéeJen particulier pour commander une machine d'oxycoupage, le faisceau de balayage étant guidé circulairement. Le déplacement circulaire du faisceau de balayage, par exemple au moyen d'une paire de bobines convenablement alimentées pour la déflexion du faisceau d'électrons du tube, permet d'obtenir une séparation complètement électronique du point de palpage et du point de référence, sans faire tourner mécaniquement la tête de palpage pour la poursuite de la ligne de l'arEte. L'exploration de la ligne a lieu dans le temps un peu plus t8t que l'opération de travail commandée, le point de référence étant associé au dispositif à commander, par exemple à une machine d'oxycoupage, une perceuse ou similaire. La séparation physique entre le point de palpage et le point de référence est surveillée par grossissement de l'image de la ligne sur le tube de prises de vues et par ajustement du diamètre du cercle de balayage. Un avantage particulier résulte de ce que, en changeant le diamètre du cercle de balayage, on peut faire varier à volonté, m#me en service, le décalage du balayage par rapport à ltopfration de commande, ce qui peut entre très important pour le franchissement d'angles vifs à de grandes vitesses. Un autre avantage du balayage électronique cirulaire est et cosinusoïdales qu'on dispose à cet effet de formes d'ondes sinuso'ic sans avoir besoin de circuits de courant coûteux. Ces formes d'ondes sont vérifiées habituellement pendant l'alternance elair-obscur dans un signal vidéo, Au cours de la rotation du faisceau d'électrons, la ligne à explorer est croisée deux fois, à savoir au point de balayage et au point de référence. La position de l'élément mécanique ou commandé est prévue de façon que des signaux de croisement se forment à un m8me intervalle de temps, et elle correspond à la position du point de référence.Dans ce but, des signaux pour les écarts de l'axe des IX et de l'axe des Y sont engendrés par de simples amplificateurs de sommation esumming amplifiers"). La figure 1 du dessin annexé montre clairement comment, par exploration circulaire d'une ligne droite L, le point de balayage S est séparé du point de référence R, qui correspond à la position du chalumeau coupeur. Par A est désigné l'axe de référence et par O le centre du cercle de balayage. Dans la r1ure 2 sont représentées deux conditions d'ex exploration, i savoirAdRu g 5tgne droite L dans la figure 2a et celle d'une ligne courbe L' dans la figure 2b. Si le faisceau de balayage ou d'électrons se trouve en un point r, situé sous un angle 4 par rapport à l'axe médian de référence A du cercle de balayage, dans le cas d'exploration d'une ligne droite, les points R et S apparaissent à une distance mutuelle de Xr sur la courbe pour sinus o et cosinus o . Ce cas d'une ligne droite est reproduit dans la figure 2-a. Par addition et différence des ordonnées a et b,on obtient les signaux de commande pour l'appareil à diriger. Il est visible que, pour une ligne droite, on a a+b=0 a - b = 2a. Pour le cas d'une ligne courbe > représenté dans la figure 2b, les deux équations ci-dessus donnent toutes deux une valeur finie, contrairement à ce qui en est pour une ligne droite. Le principe de l'invention peut entre également exposé comme suit en référence aux figures 3 et 4. A la place des photo-résistances ou du système de cellules photo-électriques des testes de palpages usuelles,on utilise se Ion l'invention un tube de prise de vues, par exemple un vidicon de télévision normalisé. Le balayage n'est cependant pas effectué ligne par ligne, mais les bobines de déflexion du tube suivant les axes X et Y sont alimentées par des courants tels que le faisceau d'électrons décrive un cercle. Dans ce but, comme on le fait couramment pour des oscilloscopes à faisceau électronique par exemple, on alimente les bobines de déflexion en courants sinusoidaux déphasés entre eux (courbes de Lissajous). Dans la figure 3 est représenté un cercle de balayage crée de cette manière, et ce pour le. cas d'une droite L en conformité avec la figure 2a. Le diamètre de ce cercle est égal à quelques millimètres ; il correspond à ce qu'on appelle le décalage pour les têtes de palpage classiques. Ce décalage est nécessaire au bon fonctionnement du système d'exploration. I1 a pour effet que, dans le temps et dans l'espace, le chalumeau se déplace toujours légèrement en arrière par rapport à la t8te de palpage. Celle-ci perçoit donc un peu plus tôt que le chalumeau la direction dans laquelle le déplacement doit avoir lieu. L'invention offre toutefois l'avantage particulier que ce décalage peut être modifié à volonté, même en service, par un changement du diamètre du cercle de balayage. La détection de la direction de la ligne à explorer, donc du contour à suivre, d'après laquelle l'appareil de travail, par exemple une machine d'oxycoupage, doit être commandé, peut se représenter comme suit Comme le montre la figure 3, le centre du cercle décrit par le faisceau d'électrons se trouve sur la ligne à explorer (contour suivi). il en résulte deux points d'intersection, suivant lesquels le cercle - suivant la ligne avec la tête de palpage sans rotation de celle-cio autour de son axe vertical - coupe la ligne, à savoir le point de balayage S et le point de référence R. Par rapport à un système de coordonnées X-Y supposé fixé une fois pour toutes, l'angle ~1 peut être défini par une simple mesure du temps, car la vitesse de la trajectoire du faisceau de balayage est constante dans chaque cas. Connaissant l'angle ~1 ,on en déduit les composantes de vitesse pour la machine en direction des X et des Y Vx = V. sin Vy = V. cos ~ équations dans lesquelles V désigne la vitesse fixe choisie de la trajectoire. Les tensions Vx et Vy sont amenées aux moteurs correspondants entratnant la machine, qui se déplace en direction de la ligne explorée, Le montage est en mesure de reconnattre si la ligne explorée passe par le centre du cercle de balayage ; il faut en effet que soient remplies les conditions sin ~ 1 = - sin ~ 2 cos O1 = - cos ~ 2 Par une surveillance de cette condition et à l'aide d'un montage régulate approprié, on peut toujours assurer le passage par le centre de la ligne de palpage. En se reportant à la figure 4,on va maintenant exposer le cas d'un changement de direction de la ligne à explorer L' selon la figure 2b, dans l'hypothèse Où le changement de direction est simplement un angle vif E,par exemple un angle droit, bien qu'il puisse présenter naturellement en pratique une allure quelconque, notamment arrondie, ce qui ne change rien au principe. Avec le changement de direction suivant la figure 4, l'é alité 02 ~ 0 n'est plus valable au point S. La direction du déplacement du chalumeau est définie alors par l'angle se formant entre la corde SR et l'axe des Y. La formule approchée pour la détermination de l'angle e ou des deux composantes de vitesse stecrit maintenant Vx = V. sin # = V.1/2 (sin #1 - sin#2) Vy = V. cos # = V.1/2 (cos ~1 - cos#2) 2 - cos#2) On voit aisément que, pour la ligne droite, ces formules deviennent les compo antespe vitesse déduites plus haut. I1 en ressort également que le chalumeau, comme dans le procédé d'exploration conventionnel, ne peut pas franchir un angle vif, mais se déplace sur des portions de corde, quelques millimètres en avant ou en arrière de l'angle , qui estarrondi en conséquence. Dans la figure 4 est indiqué en outre le parcours K qui représente la valeur préalablement réglable de la largeur du joint de coupe. Le point terminal de K peut Entre choisi à la demande et n'a pas besoin de se trouver sur l'axe des Y comme dans la figure 4. De même que le système d'exploration classique, le présent système permet donc le réglage d'une compensation du Joint de coupe. Suivant l'invention, il est évidemment possible aussi, comme avec les systèmes de palpage usuels, d'explorer de manière analogue des arêtes ou d'autres contours donnés convenant à de tels systèmes. En appliquant 11 invention, qui permet d'explorer un contour sans rotation mécanique de la tête de palpage - donc du tube de prise de vues - autour de l'axe vertical, on peut atteindre aisément des vitesses de l'ordre de l2nVmin, de sorte que les procédés modernes autorisant des vitesses de coupe élevées peuvent entre pleinement mis à profit. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'une opération de travail, en particulier d'une opération de coupe, par exploration optique d'une ligne ou d'une arête et conversion des impulsions optiques ainsi obtenues en impulsions de commande électriques, caractérisé en ce que l'exploration est effectuée au moyen d'un tube de prise de vues de télévision, dont le faisceau d'électrons est dévié circulairement de #façon que le point de balayage (S) et un point de référence (R) apparatssent séparément sur la circonférence du cercle, et en ce que la position momentanée du point de balayage par rapport au point de référence est utilisée comme impulsion de commande. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le centre du cercle est maintenu sur la ligne ou l'arête devant entre explarée. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le décalage est ajusté par un changement du diamètre du cercle. 4. Dispositif pour commander une opération de travail, en particulier une opération de coupe, par l'exploration optique d'une ligne ou d'une arque et conversion des impulsions optiques ainsi obtenues en impulsions de commande électriques, caractérisé en ce qu'il est prévu, comme tette de palpage, un tube de prise de vues de télévision, qui est muni de moyens de déflexion pour un guidage circulaire du faisceau d'électrons, de façon que l'image du point de balayage (S) et celle du point de référence (R) se forment séparément sur la circonférence du cercle, des moyens étant prévus pour accoupler un appareil au point de référence et pour commander l'appareil suivant la position du point de balayage. 5. Application d'un tube de prise de vues de télévision ou équivalent pour la commande d'appareils de coupe, caractérisé en ce que ledit tube est utilisé comme t8te de palpage pour commander ces appareils selon une ligne ou une ar8te donnée, en particulier pour commander une machine d'oxycoupage avec un balayage ponctuel du champ d'image, le faisceau de balayage étant guidé circulairement.