Brevet FR2467386A1 — publié le 19810417

I La présente invention se rapporte à un procédé servant à définir l'axe de rotation d'un plateau rotatif dans des appareils de mesure à coordonnées multiples d'au moins un palpeur, ainsi qu'à un dispositif servant à l'exécution de ce procédé. Dans le cas de pièces sensiblement cylindriques, l'exécution de mesuresdans un appareil de mesure à coordonnées multiples est considérablement simplifiée lorsque ladite pièce tourne par rapport au palpeur. Dans le cas de pièces de forme quelconque, leur rotation facilite les conditions de manipulation étant donné que le palpeur peut toujours être maintenu dans le domaine de visibilité du manipulateur. Pour cela, la pièce est retenue sur un plateau rotatif qui est monté tournant et déplaçable en rotation à volonté, dans la zone de travail de l'appareil de mesure à coordonnées multiples. Les coordonnées de la pièce sont rapportées à l'axe de rotation du plateau rotatif si bien que les coordonnées de l'axe de rotation dans le système de coordonéesde la machine, doivent obligatoirement être connues. Pour cela, on peut partir du fait que d'une manière générale, l'orien- tation de l'axe de rotation de l'axe du plateau rotatif ne coincide avec aucune des orientations des coordonnées du système de coordonnéEsde la machine. Par la publication spéciale d'un manuscrit d'un exposé présenté à l'occasion de la huitième séance de travail de l'Institut de la Production Technique et de l'Automatisation (Institut fUr Produktionstechnik und Automatisierung - IPA -, intitulé "Echange de savoir- faire au sujet des appareils de mesure à trois coordonnées, 77", cette séance ayant eu lieu à Stuttgart les 14 et 15 Septembre 1977, il est connu de déterminer par calculs l'axe de rotation du plateau rotatif à partir de l'axe d'une éprouvette défini dans deux positions angulaires du plateau rotatif. L'axe de l'éprouvette est déterminé par palpage de surfaces cylindriques de ladite éprouvette, dans une position angulaire à 0 ainsi que dans une position angulaire à 1800 du plateau rotatif, à l'aide du progamme du cylindre contenu dans l'appareil de mesure. La ligne de symétrie des deux axes trouvés constitue l'axe du plateau rotatif. Ce procédé ne donne pas satisfaction dans le cas de pièces ne comportant pas de surfaces cylindriques particulièrement marquées et en présence de telles surfaces, il dépend cependant de manière très importante de la qua- lité de la surface et de ses dimensions géométriques. Ainsi, en principe, la détermination de l'orientation d'un axe dans le cas de cylindresest d'autant moins précise que la hauteur du cylindre est faible. Le défaut d'une mesure se répète dans la position tournée à1P de la pièce et ne peut pas être dissocié lors de la détermination de la ligne de symétrie. La présente invention a donc pour but d'indiquer une possibilité de déterminer l'axe de rotation d'un plateau rotatif indépendament de la pièce à examiner et d'augmenter la précision de cette détermination. Conformément à l'invention, ce but est obtenu par un procédé du type précité qui ce caractérise en ce que a) excentriquement à l'axe de rotation du plateau rotatif, on associe à ce dernier une surface de palpage supplémentaire dans trois dimensions; b) par palpage de cette surface en un nombre de points suffisant, on détermine la position d'un point associé à ladite surface de palpage, dans le système de coordonnéesde l'appareil de mesure à coordoniées multiples; c) la détermination de la position du point associé est repétéedans au moins deux autres positions angulaires du plateau rotatif; d) l'orientation normale est déterminée sur un plan qui contient les points déterminés dans au moins trois positions angulaires du plateau rotatif; e) on détermine le centre d'un cercle passant au moins par trois points. Ce procédé peut être simplifié lorsque la détermina- tion de la position du point associé suivant la phase b du procédé est réalisée par palpage avec effet d'auto-centrage du palpeur en une seule opération de mesure. Il est avantageux que les positions angulaires suivant la phase c du procédé soient décalées, par rapport au premier réglage opéré, d'environ 1200. Dans un dispositif servant à l'exécution du procédé suivant la présente invention, on utilise comme surface de palpage, d'une manière particulièrement avantageuse, une bille, le point associé précité étant dans ce cas le centre de ladite bille. Pour exécuter le procédé avec une position auto-centrée du palpeur, on prévoit à titre de surface de palpage, un ensemble de trois sphères, le point associé étant défini par les coordonnées du palpeur. Comme surface de palpage, on peut également prévoir une surface conique ou prismatique, usinée dans la surface du plateau rotatif et le point associé sera dans ce cas, défini par les coordonnées du palpeur. Pour augmenter encore la précision des mesures, la surface de palpage peut être prévue sur le bord externe du plateau rotatif. Par rapport au procédé déja connu, le procédé suivant la présente invention, se distingue par le fait que l'on utilise une surface de palpage qui est indépendante de la pièce. Il peut s'agir notamment d'une surface sphérique déjà existante dans les appareils de mesure à coordonnées multiples, utilisée pour réaliser un calibrage, qui peut soit etre disposéadirectement sur la plateau rotatif en un emplacement quelconque extérieur à l'axe de rotation soit être reliéeà la pièce retenue sur la plateau rotatif. Par l'utilisation d'une surface de palpage suplémentaire, la définition de l'axe de rotation peut être adaptée individuellement à chaque mesure à opérer. Une autre caractéristique distinctive de l'invention réside dans le fait que l'on doit en premier lieu déterminer des points et non pas des axes. Pour déterminer le centre d'une sphère, il faut exécuter au moins quatre opérations de palpage dans des plans différents. Pour déterminer de manière sure d'autres surfaces en trois dimensions, par exemple des cylindres, des cônes ou des cubes, il est nécessaire de réaliser un plus grand nombre d'opérations de palpage, ceci étant d'ailleurs connu du spécialiste. Le progamme relatif au centre de la sphère,régulière- ment prévu dans la machine de mesure définit,à partir des quatre mesures séparées, le centre. A cette occasion, les erreurs d'une mesure individuelle sont largement éliminées si bien que la détermination du plan et du cercle passant par les trois points associés,repose sur des valeurs de base très précises. La précision de la détermination de l'axe de rotation est encore augmentée par le fait que la surface définie par les trois points, peut être très grande. En ce qui concerne la détermination d'un plan conte- nant plusieurs points de mesure et de Ieuisnormales ainsi que la détermination d'un cercle passant par trois points de mesure et de son centre, on dispose dans chaque appareil de mesure à coordonnées multiples, de manière habituelle, de progammes de calculs adaptés. Le nouveau procédé conforme à l'invention présente l'avantage particulier qu'il n'est pas nécessaire d'élargir l'équi- pement de l'appareil de mesure. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celles-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence à plusieurs dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 illustre de manière schématique,un appareil de mesure à coordonnées multiples comprenant un palpeur, un plateau rotatif et une sphère à titre de sur- face de palpage; - les figures 2 a à 2 c montrentui plateau rotatif avec une bille de palpage,dans trois positions angulaires différentes; - la figure 3 illustre l'évaluation des résultats du palpage; - la figure 4 montre une configuration particulière d'un palpeur; et - la figure 5 montre un groupe de trois billes servant de surface de palpage. L'appareil de mesure à coordonnées multiples représenté à la figure 1 comprend un corps de base 1 avec un portique 2. Sur le corps de base 1, on a prévu un chariot 3 qui est déplaçable en translation dans le sens X. Un autre chariot 4 est monté déplaçable en translation sur le portique 2 dans le sens Y. Sur ledit chariot 4, un support de palpeur de mesure 5 est monté déplaçable en translation dans la direction Z si bien qu'avec le palpeur 6,on peut suivre, dans la zone de travail de l'appareil de mesure, toute les coordonnées. Sur le chariot 3 déplaçable dans la direction X, en un emplacement quelconque, on a prévu un plateau tournant qui est formé d'un support de base 7 comprenant les dispositifs d'entraînement nécessaires, d'un système de mesure angulaire et du plateau tournant 8 équipé des dispo- sitifs de retenue pour une pièce non représentée. Bien que la surface d'appui du support de base 7 et la surface du ulateau tournant 8 doivent être parallèles l'une à l'autre, laxe de rotation actuel du plateau rotatif 7,8 n'est en général parallèle à aucun des axes de coordonnées X, Y,Z de l'appareil de mesure du fait des tolérances de fabrica- tion, du manque de propreté de la surface d'appui du chassis de base 7 ou analogue. Pour déterminer l'axe de rotation, on a fixé dans le présent exemple de réalisation, sur le plateau tournant 8, dans la zone de bord de ce dernier, une sphère de calibrage 9 d'un type courament commercialisé. La figure 2a montre dans une vue de détail,le plateau tournant 8 avec la bille de palpage 9 dans la position de départ tandis que les figures 2b et 2c sont des illustra- tions de deux autres positions angulaires. La position de la bille 9 par rapport à la surface du plateau tournant 8 n'est bien entendu pas modifies Dans chacune des ces positions, la bille 9 est palpée par le palpeur 6, en au moins quatre points qui ne sont pas situés dans le même plan. A partir de ces valeurs mesurées descoordonnées, on calcule de manière connue,les coordonnées des centres de sphères P1,P2, P3 tels que représentés à la figure 3. A l'aide de lois mathématiques également connues, on calculb ensuite un plan qui contient des points P1,P2,P. La direction normale à ce plan qui est indiquée à la figure 3 par une flèche, constitue la direction de l'axe recherché du plateau rotatif. D'autre part, on détermine par calcul,un cercle qui passe par les points précités. Le centre de ce cercle qui est indiqué à la figure 3 par une croix au point de départ de la normale, indique un point situé sur l'axe du plateau rotatif. De cette façon, l'axe du plateau rotatif est défini par une crio3t[Un etune position dans le système de coordonée de l'appareil de mesure. Une simplification du palpage de la bille 9 peut être obtenue lorsque l'on donne au palpeur la forme 6' d'entonnoir illustreà la figure 4 ou lorsque la surface de palpage est représentée par un groupe de trois sphères 9' illustrées à la figure 5. Les appareils de mesure à coordonnées multiples à fonctionnement automatique sont alors en mesure de centrermutuellement dans leur position, le palpeur et la surface de palpage et d'indiquer les cocrdonnées du palpeur qui ont été trouvées. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'on été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techni- ques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E v E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé servant à déterminer l'axe de rotation d'un plateau rotatif dans des appareils de mesure à coordonnées multiples comprenant au moins un palpeur, caractérisé en ce que a) excentriquement à l'axe de rotation du plateau rotatif, on associe à ce dernier une surface de palpage supplémentaire en trois dimensions, b) par palpage de cette surface en un nombre de points suffisant,on détermine la position de l'un des points associés à ladite surface de palpage dans le système de coordonnéesde l'appareil de mesure à coordonnées multiples; c) la détermination de la position du point associé est répétée dans au moins deux autres positions angu- laires du plateau rotatif; d) on détermine l'orientation de la normale à un plan qui contient les points définis dans au moins les trois positions angulaires précitées du plateau rotatif;et e) on détermine le centre d'un cercle passant les trois points précités. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détermination de la position du point associé suivant la phase b précitée est réalisée par palpage avec effet d'auto-centrage du palpeur, dans une seule opération de mesure. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les positions angulaires suivant la phase c précitée sont décalées, par rapport au premier réglage opéré, d'en- viron 1200. 4. Dispositif servant à l'exécution du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme la surface de palpage, on utilise une bille 9 et en ce quele point associé est le centre de ladite bille. 5. Dispositif servant à l'exécution du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que comme surface de palpage, on utilise un groupe de trois billes 9' et en ce que le point associé est déterminé par les coordonnées du palpeur 6. 6. Dispositif servant à l'exécution du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que comme surface de palpage on utilise une surface c5nique ou prismatique usinéedans la surface du plateau rotatif 8 et en ce que le point associé est donné par les coordonnées du palpeur 6. 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface de palpage est prévuesur le bord extérieur du plateau rotatif 8.