Brevet FR2473171A1 — publié le 19810710

"tDispositif de positionnement incrémental photo-électrique pour déterminer la position de deux objets mobiles l'un par rapport à l'autre." La présente invention se rapporte à un dispositif de positionnement incrémental photo-électrique pour déterminer la position de deux objets mobiles l'un par rapport à l'au- tre, comportant une unité de balayage balayant une échelle de mesure qui, en plus d'une graduation incrémentale, présente au moins deux repères de référence chacun sous la forme d'un groupe de traits de marquage avec répartition irrégu- lière des traits. Les dispositifs de positionnement sont connus. La de- mande de brevet allemand 18 14 785 décrit par exemple un dispositif de mesure de longueur photo-électrique qui, en plus de la graduation incrémentale, comprend un repère de référence. Cette demande de brevet indique le mode de fonc- tionnement d'un dispositif de mesure incrémentale photo- électrique. En particulier, le fonctionnement et la structu- re d'un repère de référence sont représentés sur la figure 2. Selon l'état de la technique (brevet allemand 865 162), on obtient au niveau d'un marquage une courbe de signaux par- ticulièrement favorable si les traits du groupe de traits sont disposés à des distances irrégulières les uns des autres. La plaque de balayage pour ce marquage comporte par consé- quent un champ de balayage qui présente la même répartition de traits dans le groupe de traits que le marquage. En cas de coïncidence exacte et complète du marquage et du champ de balayage, on obtient un signal ayant un rapport signal utile/signal parasite suffisamment élevé. Il est par ailleurs connu de prévoir une rangée de re- pères de référence identiques le long de la graduation d'un dispositif de mesure incrémentale. Dans cette rangée de repères de référence identiques, on peut, par des moyens appropriés, en sélectionner quelques-uns et les rendre ac- tifs (demande de brevet allemand 25 40 4012). Les documents relatifs à ce sujet signalent le caractè- re aléatoire des dispositifs de mesure incrémentaux: après des interruptions de fonctionnement, il est difficile de retrouver la position initiale du dispositif de mesure. Les deux demandes de brevet (demandes de brevet allemand 18 14 785 et 25 40 412) indiquent des méthodes pour retrouver cette référence d'une façon aussi simple que possible. Les inconvénients du dispositif de mesure connu rési- dent toutefois dans le fait qu'en cas de défaillance d'une lampe la mesure est perturbée et qu'il peut en résulter des interruptions de fonctionnement considérables dont la répé- tition se traduit par des périodes d'indisponibilité prolon- gées. La présente invention a par conséquent pour objet de réaliser un dispositif de positionnement incrémental dans lequel la mesure momentanée ne soit pas perturbée de façon sensible par la défaillance d'un éclairage et qui fonctionne de façon très précise. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que l'unité de balayage renferme au moins une plaque de balayage, que la plaque de balayage comporte des champs de lecture pour la graduation incrémentale et des champs de lec- ture - chacun sous la forme d'un groupe de traits de marqua- ge avec répartition irrégulière des traits - pour les repè- res de référence et qu'à chaque fois seulement un champ de lecture sous la forme d'un groupe de traits de marquage ré- partis irrégulièrement est identique à seulement un repère de référence sous la forme d'un groupe de traits de marquage répartis irrégulièrement et peut être amené en coïncidence avec ce dernier. Selon une particularité avantageuse de l'invention, les différents repères de référence sont disposés sur une piste de graduations. Dans le dispositif selon l'invention, il est avantageux qu'au moins deux postes de lecture soient disposés diamé- - tralement. Selon une autre caractéristique de l'invention, toutes les lampes sont alimentées par l'intermédiaire d'une résis- tance commune montée en amont. Il est également particulièrement avantageux selon l'invention qu'un dispositif de signalisation signale la dé- faillance d'un éclairage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip- tion de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 représente schématiquement en vue latéra- le un dispositif de positionnement photo-électrique compor- tant deux postes de lecture; - la figure 2 représente une échelle de mesure avec gra- duations; - la figure 3 représente une plaque de balayage avec champs de lecture; - la figure 4 représente schématiquement une vue en plan d'un dispositif de mesure d'angles, - la figure 5 représente schématiquement une vue en coupe du dispositif de mesure d'angles selon la figure 4; - la figure 6 représente un schéma de montage pour le fonctionnement simultané de deux lampes; - la figure 7 représente schématiquement une vue frontale du dispositif selon la figure 1. Sur la figure 1, deux lampes L1 et L2 sont installées dans une unité de balayage 1. Les lampes L1 et L2 sont fixées à distance constante l'une de l'autre. Une plaque de balayage A comporte des champs de lecture AT, A'Rl et A'R2. Une échel- le de mesure M porte sur des pistes une graduation incrémen- tale T ainsi que des repères de référence R'1 et R'2. L'unité de balayage 1 est montée déplaçable par rapport à l'échelle de mesure M. Lors des déplacements relatifs entre l'échelle de mesure M et l'unité de balayage 1, la plaque de balayage A est-guidée'de façon connue le long des pistes graduées. Le flux lumineux émis par les lampes L1 et L2 traverse la plaque de balayage A ainsi que l'échelle de mesure M. Le flux lumi- neux traversant est alors modulé de façon connue par les champs clairs et obscurs présents sur les deux éléments A et M, des pistes graduées. Le flux lumineux modulé tombe sur des éléments P sensibles à la lumière dont les signaux sont préparés de façon connue dans un module d'interprétation B et appliqués à un compteur-décompteur VR qui affiche numérique- ment le trajet parcouru. Dans la description et sur les figures, on a renoncé à expliquer le comptage-décomptage par des signaux en avance ou en retard, attendu que cette opération est clairement définie dans les nombreuses demandes de brevet de même que l'élimi- nation des composantes de courant continu, qui pourraient agir sur la symétrie des signaux. Il suffit de préciser qu'à cet effet, il y a lieu de prévoir des champs de lecture et des éléments sensibles à la lumière supplémentaires qui,en asso- ciation déterminée, balayent la graduation incrémentale et doivent être combinées de façon connue par une technique de montage. Comme toutefois de telles mesures compliqueraient plutôt la description de l'invention, on a renoncé à repré- senter ces détails connus. Les champs de lecture AT, AIR et A' doivent être- exactement décalés les uns par rapport aux autres d'une va- leur déterminée, attendu que les signaux de balayage en ré- sultant sont réunis par addition analogique. Il en résulte une plus grande précision étant donné que l'on balaye une surface, au total plus grande, de la graduation. Les impure- tés de la graduation entraînent de plus petites erreurs de signaux. La figure 2 représente un détail de l'échelle de mesure dans lequel sur une piste de l'échelle M, on a appliqué une graduation incrémentale T avec constante de grille déterminée. Une seconde piste comporte des repères de référence R'1 et R' Les repères de référence R'1 et R'2 se composent respective- ment d'un groupe de traits parallèles. La répartiton de traits dans chaque groupe individuel est irrégulière. Il est essen- tiel en pareil cas que la répartition des traits à l'intérieur d'un groupe soit parfaitement claire. La répartition des traits dans un groupe doit être aussi différente que possible de la répartition des traits dans les groupes des autres repè- res de référence. La figure 3 représente une simple plaque de balayage A comportant les champs de lecture AT, A'Rl et A' R2* La répar- tition des traits des champs de lecture A'Rl ou A' R2 pour les repères de référence R'1 ou R'2 représentés sur la figure 2 est en pareil cas complètement identique à la répartition des traits du repère de référence correspondant R'l ou R' En superposant le repère de référence et le champ de lecture y associé, on provoque de façon connue une impulsion de réfé- rence. En cas de disposition en phase correcte des repères de référence et des champs de balayage, il faut qu'au moment de la coïncidence exacte des repères et des champs de balaya- ge, chacun des deux repères de référence R'1 et R'2 délivrent un signal de référence. Ces signaux sont additionnés d'une façon analogique. Il n'apparait donc qu'un seul signal de référence à haut niveau. Grâce à l'idendité de la répartition des traits du repère de référence R'1 et du champ de balayage A'Ri et à l'identité de la répartition des traits du repère de référence R'2 et du champ de balayage A' R2' on a l'assurance que seul le champ de balayage associé au repère de référence correspondant peut provoquer un signal de référence ayant un rapport signal utile/signal parasite suffisamment grand. Lorsque les champs de balayage passent devant le repère de ré- férence qui ne leur est pas associé, aucun signal de référence ne peut être émis. Bien que des repères de référence R'1 et R'2 soient dispo- sés à différents endroits de l'échelle de mesure M, lors du franchissement de ces marques, un signal de référence n'est produit qu'à un endroit déterminé de l'échelle de mesure M. L'association avec un repère de référence donné est ainsi tou- jours évidente. En cas de défaillance d'une lampe L1 ou L2, un signal de référence est par ailleurs émis à l'endroit déter- miné de l'échelle de mesure M. Le repère de référence R1 ou R2 associé à la lampe défaillante L1 ou L2 ne peut plus délivrer aucun signal de référence. Dans le cas le plus défavorable, le niveau du signal de référence subsistant est plus faible. Par un réglage approprié du seuil de déclenchement, on peut rendre cet inconvénient insignifiant. Une autre possibilité pour éviter cet inconvénient peut être obtenue par le montage selon la figure 6. En plaçant en amont une résistance commune R, les lampes Li et L2 fonctionnent avec une tension réduite, ce qui provoque une luminosité plus faible et par conséquent un courant photo- électrique plus faible à la sortie des éléments P sensibles à la lumière. Par l'addition analogique des signaux de balayage, on obtient toutefois un niveau de signal qui est supérieur à celui des signaux individuels réduits. Le seuil de déclenche- ment dans le module d'interprétation B est réglé au niveau plus élevé du signal obtenu par les signaux additionnés. En cas de défaillance d'une lampe L1 ou L2, la chute de tension est réduite au niveau de la résistance amont R et la lampe Li ou L2 encore disponible fonctionne avec la tension plus élevée en résultant. De ce fait, l'intensité de l'éclairage augmente au niveau de l'élément P sensible à la lumière, ce qui entraîne une augmentation directe du niveau du signal à sa sortie. Les caractéristiques respectives montrent que la lam- pe subsistant et fonctionnant avec une plus grande tension de service délivre un signal de balayage sensiblement de la même grandeur que le signal de balayage obtenu par addition. Le seuil de déclenchement ne doit pas être changé en pareil cas. Le dimensionnement des éléments coopérant alors est connu de l'homme de l'art moyen de sorte qu'il est superflu d'entrer dans les détails. La figure 4 représente schématiquement un dispositif de mesure d'angles qui, en plus de la graduation angulaire Tw comporte quatre repères de référence R1,-R2; R3 et R4. Ici aussi, les repères de référence R1, R2, R3 et R4 présentent respectivement une répartition inégale et différente des traits. La plaque de balayage A, en plus des champs de lectu- re pour le balayage de la graduation angulaire incrémentale Tw comporte quatre autres champs de lecture dont la réparti- tion des traits correspond exactement aux repères de référen- ce R1 à R4 respectivement y associés. Pour des raisons de technique de dessin, on n'a pas pu représenter sur la figure 4 les champs de lecture individuels, mais la plaque de bala- yage A correspond bien entendu à la plaque de balayage A pour le dispositif de mesure de longueur selon les figures 1 à 3. Sur la figure 5, on peut voir qu'à chacun des postes de lecture est associé un dispositif d'éclairage avec les lampes L1 à L4, les condenseurs K1 à K4 et les éléments PRî à PR4 sensibles à la lumière. Par ailleurs, on a en outre prévu des éléments sensibles à la lumière PT2 à PT4 qu'on ne décrit pas ici en détail attendu que, comme pour le dispo- sitif de mesure de longueur précédemment décrit, ils servent de façon connue à la mesure incrémentale d'un tronçon, ici un arc. L'addition analogique des quatre signaux de balayage et leur préparation s'effectuent de façon connue dans le module d'interprétation Bw. Ce module d'interprétation Bw est raccordé de façon connue à un compteur- décompteur selon la figure 1. Dans le dispositif de mesure d'angles, la précision est également augmentée de la façon précédemment décrite par le balayage multiple selon l'invention. Par ailleurs, par une "lecture diamétrale" on peut éliminer le défaut d'excentricité de la graduation. Une lecture diamétrale pour les dispositifs de mesure d'angles optiques est déjà décrite dans le brevet allemand 24 54 915. Comme chacun des repères de référence R1 à R4 présente une répartition spéciale des traits et que les champs de lec- ture y associés ARî à AR4 de la plaque de balayage A dispose d'une répartition de traits identique, on peut également dans le dispositif de mesure d'angles représenté produire un signal de repère de référence très clair. La défaillance d'une lampe Li à L4 n'affecte pas la mesure. Il est particulièrement avantageux de réaliser le dispo- sitif d'interprétation de façon qu'en cas de défaillance d'une lampe, cette défaillance soit signalée par un dispositif de signalisation. La figure 7 représente schématiquement la disposition des piktes graduées les unes à coté des autres. La coupe qui est représentée correspond à un dispositif de mesure de longueur selon la figure 1. Bien entendu, différents repères de référence peuvent être disposés sur d'autres pistes graduées parallèles ou con- centriques et balayées si l'emploi du dispositif de mesure l'exige. _*>1 La présente invention n'est pas limitée aux dispositifs de positionnement incrémentaux photo-électriques qui fonc- tionnent suivant le principe de la transmission, mais peut également servir pour les dispositifs fonctionnant suivant le principe de la réflexion. R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Dispositif de positionnement incrémental photo-élec- trique pour déterminer la position de deux objets mobiles l'un par rapport à l'autre, comportant une unité de balayage balayant une échelle de mesure qui, en plus d'une graduation incrémentale, présente au moins deux repères de référence chacun sous la forme d'un groupe de traits de marquage avec répartition irrégulière des traits, caractérisé par le fait que: a) l'unité de balayage (1) renferme au moins une plaque de balayage (A); b) la plaque de balayage (A) comporte des champs de lec- ture (AT ou Aw) pour la graduation incrémentale (T ou Tw) et des champs de lecture (A'Ri' A' R2 ou ARV AR2' AR3' AR4)-cha- cun sous la forme d'un groupe de traits de marquage avec ré- partition irrégulière des traits - pour les repères de réfé- rence (R'1, R'2 ou R1, R2, R3, R4); c) à chaque fois seulement un champ de lecture (A'R1' Ri' A'R2 ou ARl, AR2 AR3' AR4) sous la forme d'un groupe de traits de marquage répartis irrégulièrement est identique à seulement un repère de référence (R'1, R'2, ou R1, R2, R3, R4) sous la forme d'un groupe de traits de marquage répartis irrégulièrement et pouvant être amené en coincidence avec ce dernier. 2.- Dispositif de positionnement incrémental photo-élec- trique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les différents repères de référence (R'1, R'2 ou R1, R2, R3, R4) sont disposés sur une piste de graduations. 3.- Dispositif de positionnement incrémental photo-élec- trique selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'à chaque poste de balayage est associée une lampe (L1, L2, L3, L4)- 4.- Dispositif de mesure d'angles incrémental photo-élec- trique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, carac- térisé par le fait qu'au moins deux postes de lecture sont disposés diamétralement. 5.- Dispositif de positionnement incrémental photo-élec- trique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que toutes les lampes (L1, L2, L3, L4) sont alimentées par l'intermédiaire d'une résistance commune (R) montée en amont. 6.- Dispositif de positionnement incrémental photo- électrique selon les revendications 3 et 5, caractérisé par le fait qu'il est prévu un dispositif de signalisation qui signale la défaillance d'une lampe (L1, L2, L3 ou L4).