Brevet FR2469697A1 — publié le 19810522

La présente invention concerne un appareil de mesure optique de la distance entre deux points d'un objet, applicable notamment à la mesure du diamètre de cylindres d'impression. Dans certains domaines il est nécessaire de pouvoir mesurer, sans contact mécanique effectif, la distance entre deux points d'un objet, par exemple deux points quelconques d'un objet transparent ou deux points opposés du bord d'un objet opaque. Tel est par exemple le cas de la mesure de ltépaisseur d'un matériau plan ou du diamètre d'une pièce cylindrique. Un tel appareil de mesure à distance se révèle particulièrement bien adapté à la détermination du diamètre de cylindres d'impression qui canportertune couche périphérique en matière souple telle que caoutchouc ou matière plastique.En effet, dans ce cas, l'emploi d'appareils de mesure mécanique tel que pied à coulisse, comparateur, etc. n'est pas approprié car les résultats des mesures effectuées risquent d'être faussés par l'écrasement de la matière souple au contact de ces appareils. On connaît déjà un appareil de mesure optique du diamètre de pièces cylindriques opaques, lequel utilise le déplacement d'un faisceau lumineux parallèlement à lui-meme, dans un plan transversal par rapport à la pièce. Avec un tel appareil on détecte l'interception du faisceau lumineux en deux points diamétralement opposés de la pièce. Toutefois cet appareil fait appel à un faisceau laser et il présente de ce fait des inconvénients en ce qui concerne la complexité de sa structure et son prix de revient. La présente invention vise essentiellement à remédier à ces inconvénients en procurant un appareil de mesure optique de conception particulièrement simple, d'un faible prix de revient et qui permet d'effectuer des mesures dans une large gamme de distances. A cet effet cet appareil de mesure optique de la distance entre deux points d'un objet, applicable notamment à la mesure du diamètre d'un objet cylindrique, comportant des moyens pour produire et déplacer un faisceau lumineux parallèlement à lui-même, dans un plan transversal par rapport à l'objet, est caractérisé en ce que ces moyens comportent un projecteur émettant un faisceau lumineux et une lunette de visée re cevant ce faisceau lumineux, situés dans l'axe l'un de l'autre respecti vement de part et d'autre de l'objet, ce projecteur et cette lunette de visée étant montés sur un même support mobile verticalement, et en ce que des moyens sont prévus pour mesurer le déplacement vertical de l'en- semble formé par le projecteur, la lunette de visée et leur support. L'appareil suivant l'invention peut utiliser, pour la mesure du déplacement vertical du support du projecteur et de la lunette de visée, un dispositif à comparateur ou à vernier, solidaire du support mobile du projecteur et de la luiett de visée, ou encore un dispositif à règle incorporée comme sur les machines-outils. Lorsque l'on désire obtenir une plus grande précision (lecture au micron près), l'appareil peit conporter un palpeur électronique ayant une précision de l'ordre de plus ou moins 3 microns (toute erreur comprise), ce palpeur étant relié à une boite d'affichage avec dispositif d'impression. L'appareil de mesure suivant l'invention offre l'avantage d'être d'une très grande simplicité, de permettre une mise en oeuvre rapide et d'obtenir une grande précision de mesure. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil de mesure optique du diamètre d'un cylindre suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe transversale, à plus grande échelle, faite suivant la ligne II-II de la figure 1. Les figures 3 et 4 sont des vues schématiques dans un plan transversalinus- trant le processus de mesure. L'appareil de mesure optique suivant l'invention qui est représenté sur la figure 1 comprend un marbre 1 sur lequel sont montés réglables longitudinalement deux supports 2 et 3 entre lesquels s'étend un cylindre 4 dont le diamètre doit être mesuré. Ce çylindre 4 peut être maintenu entre deux pointes 5 des supports 2 et 3 ou bien encore son arbre peut reposer sur des gorges en V 6 prévues à la partie supérieure de ces supports. Les deux supports 2 et 3 sont montés à coulissement dans une gorge longitudinale 7 du marbre 1, à section droite en Tou autre. L'appareil de mesure suivant l'invention comporte par ailleurs un ensemble mobile verticalement comprenant d'une part une lunette de visée 8 située d'un côté du cylindre 4 et d'autre part un projecteur 9 émettant un faisceau lumineux, situé de l'autre côté du cylindre 4. La lunette de visée 8 et le projecteur 9 sont disposés coaxialement et le faisceau lumineux f émis par la projecteur 9 s'étend horizontalement et transversalement par rapport au cylindre 4. La lunette de visée 8 est montée sur un support 10 constitué par une traverse horizontale et'longitudinale coulissant sur deux colonnes verticales 11 et 12. Ces deux colonnes 11 et 12 sont fixées à leurs extrémités inférieures à une traverse horizontale et longitudinale 13 elle-même solidaire d'une embase horizontale 14. Cette embase peut coulisser transversalement sur une plaque sous-jacente 15 constituant un chariot mobile longitudinalement. L'embase 14 peut être bloquée dans la position appropriée sur le chariot inférieur 15 au moyen d'une vis 16. L'embase 14 est solidaire des régLette s inférieures de guidage 17, 1 7a qui coulis s ent dans me cai- nure de guidage 18 s'étendant transversalement dans la face supérieure du chariot 15.La traverse 13 est percée transversalement de part en part d'un alésage dans lequel est engagé un manchon épaulé 19 lui-même traversé de part en part par la tige lisse 21 d'une vis micrométrique 22 s'détendant transversalement. Le filetage 23 de cette vis micrométrique est vissé dans un taraudage ménagé dans une plaque verticale et longitudinale 24 formant appui, laquelle est fixée, au moyen de vis 25, au bord extérieur (situé à gauche sur le dessin) du chariot inférieur 15. Dans la tête 19a du manchon épaulé 19 est engagée une vis de blocage transversale 26 dont l'extrémité interne est en contact avec la partie 21 de la vis micrométrique 22. A son extrémité opposée le manchon 19 présente un filetage sur lequel est vissé un écrou de réglage de jeu 27. Deux butées à aiguilles 28 et 29 sont respectivement interposées entre l'écrou 27 et la face longitudinale gauche de la traverse 13 et entre la tête 19a du manchon 19 et la face longitudinale droite de la traverse 13. Le mécanisme qui vient d'être décrit permet de déplacer transversalement l'embase 14 et par conséquent la lunette de visée 8, afin de réaliser la mise au point de cette dernière. Pour assurer ce réglage dans le sens transversal on débloque la vis 16 immobilisant l'embase 14 sur le chariot 15, et également la vis 26. Le déblocage de cette dernière permet le coulissement libre, dans le sens transversal, de l'embase 14 etde la traverse 13 ainsi que des colonnes 11 et 12 et de tous les éléments associés. On peut alors régler manuellement, d'une manière approximative, la position transversale de la lunette de visée et on bloque alors l'embase 14 dans la position atteinte au moyen de la vis 16.Puis on réalise la mise au point effective en vissant la vis de blocage 26 de manière que le manchon 19 soit rendu solidaire de la partie lisse 21 de la vis micrométrique 22. En faisant tourner cette vis 22 on provoque une translation de ensemble de de la --- - - - - cLe1a pièce la vis, du lait que son tiietage Z3 est engagé dans un taraudage/d'appui 24 et ce mouvement de translation, qui s'effectue conjointement avec une rotation de la vis sur eile-même, est transmis au manchon 19 par la vis de blocage 26. Ce manchon peut tourner librement avec la vis 22, à l'intérieur de la traverse 13 et il entraîne en translation cette traverse du fait que cette dernière est maintenue entre la tête 19a du manchon 19 et l'écrou 27, avec interposition des butées à aiguilles 28 et 29. Le chariot 15 est immobilisé dans la position longitudinale appropriée, correspondant à la zone où s'effectue la mesure, au moyen de vis de blocage 30 s'engageant dans la rainure longitudinale 7. La traverse 10 constituant le support de la lunette de visée 8 peut être bloquée en position verticale au moyen d'une ou plusieurs vis 31 vissée dans le support 10 et prenant appui sur les colonnes 11 et 12. Au-dessus du support 10 se trouve une autre traverse horizortale 32 qui coulisse également sur les colonnes verticales 11 et 12 et qui peut être bloquée en position au moyen de vis 33. Cette traverse supérieure 32 est reliée à la traverse inférieure 10 au moyen d'une vis micrométique verticale 34. Cette vis micrométique 34 permet ainsi d'ajuster avec précision la position verticale du support 10 de la lunette de visée 8. Sur le support 10 est montée à rotation l'extrémité inférieure d'une branche 35a d'un étrier 35 en forme de U inversé s'étendant transversalement au-dessus du cylindre 4. L'autre branche verticale 35b de l'étrier 23 porte, à son extrémité inférieure, le projecteur 9 émettant le faisceau lumineux f. L'ensemble de l'étrier 35 peut aussi tourner autour de l'axe vertical formé par la branche 35a, de manière à permettre d'escamoter le projecteur 9 pour faciliter la mise en place du cylindre 4 entre les supports 2 et 3. La traverse inférieure 10 constituant le support de la lunette de visée 8 porte également un palpeur électronique 37 dont l'organe mobile ou poussoir peut venir en contact avec la face supérieure d'une cale dtépaisseur verticale 38. Cette cale dont la hauteur correspond sensiblement au diamètre D du cylindre à mesurer, repose, à sa partie inférieure, sur une butée inférieure 39 montée à coulissement verticalsurla colonne 12. Cette butée 39 peut être bloquée en position au moyen d'une vis 40. Le palpeur électronique 37 est relié à une boite d'affichage 41 pourvue d'une unité d'impression. Les figures 3 et 4 illustrent schématiquement la façon dont s'effectue la mesure du diamètre D du cylindre 4. En premier lieu on place, sur la butée réglable 39, une cale d'épaisseur de précision 38 dont la hauteur H est sensiblement égale au diamètre D du cylindre 4. Ce diamètre D est déterminé approximativement au moyen d'un appareil de mesure mécanique tel que pied à coulisse. On ajuste la position verticale du support 10 de la lunette de visée 8, du projecteur 9 et du palpeur 37 de manière que le faisceau lumineux f horizontal et transversal énns par le projecteur 9 soit juste tangent à la génératrice supérieure du cylindre 4 (figure 2).On ajuste ensuite la position de la butée 39 de manière que la cale de précision 38 vienne juste affleurer ou enfonce légèrement le poussoir du palpeur électronique 37 et on bloque alors la butée réglable 39 en position au moyen de la vis 40. Si le poussoir du palpeur 37 a été enfoncé, on annule dans la boite 41, la donnée correspondant à la valeur de ce déplacement. Ensuite on enlève la cale de précision 38, on débloque au moyen des vis 31 et 33 l'ensemble mobile constitué par les deux traverses 10 et 32 et on fait descendre cet ensemble de manière que le faisceau lumineux f soit sensiblement tangent à la génératrice inférieure du cylindre 4. On bloque alors la traverse supérieure 32 au moyen des vis 33 puis, par l'intermédiaire de la vis micrométrique 34, on régle la position de la traverse inférieure 10 de manière à obtenir exactement la tangence du faisceau lumineux f avec le cylindre 4. Cette position est illustrée schématiquement sur la figure 4. Au cours de ce mouvement le palpeur électronique 37 est venu en contact avec la butée réglable 39 bloquée au moyen de la vis 40 et son poussoir a été plus ou moins enfoncé suivant la valeur du diamètre D du cylindre 4.Le palpeur 37 détecte donc la valeur de l'écart entre la hauteur H de la cale de précision 38 et la valeur D du diamètre 4. Cette valeur est transcrite en clair par la boîte d'affichage 41 qui imprime ainsi directement le diamètre mesuré. On voit d'après ce qui précède que l'appareil suivant l'invention permet d'effectuer des mesures très précises (de l'ordre du micron) des diamètres de pièces cylindriques, sans contact mécanique avec ces der nières. Il permet également de mesurer les faux ronds ainsi que les excentricités, si on laisse la lunette 8 fixe et si on fait tourner le cylindre 4 sur ses supports 2 et 3. I1 permet également de mesurer une très large gamme dé diamètres du fait que l'ensemble mobile verticalement peut se déplacer sur une grande hauteur sur les colonnes 11 et 12. L'appareil suivant l'invention peut être utilisé pour mesurer non seulement le diamètre d'objets cylindriques mais encore l'épaisseur d'un matériau plan ou bien la distance verticale entre deux points d'un solide quelconque, à condition que ce dernier soit alors perméable au faisceau lumineux. L'emploi d'une cale de précision 38 n'est pas impératif. En effet elle ne s impose que si la longueur à mesurer est supérieure à la course maximale du poussoir du palpeur 37. Si le diamètre du cylindre 4 est faible, il suffit de détecter l'enfoncement du poussoir résultant du déplacement de la lunette de visée entre ses positions extrêmes haute et basse. REVENDICATIONS 1. Appareil de mesure optique de la distance entre deux points d'un objet, applicable notamment à la mesure du diamètre d'un objet cylindrique, comportant des moyens pour produire et déplacer un faisceau lumineux parallèlement à lui-même, dans un plan transversal par rapport à l'objet, caractérisé en ce que ces moyens comportent un projecteur 9 émettant un faisceau lumineux et une lunette de visée 8'recevant ce faisceau lumineux, situés dans l'axe l'un de l'autre respectivement de part et d'autre de l'objet 4, ce projecteur et cette lunette de visée étant montés sur un même support 10 mobile verticalement, et en ce que des moyens 37, 38, 41 sont prévus pour mesurer le déplacement vertical de l'ensemble formé par le projecteur, la lunette de visée et leur support. 2. Appareil de mesure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la lunette de visée 8 est montée sur un support 10 constitué par une traverse horizontale et longitudinale coulissant sur deux colonnes ver ticales 11 et 12 et sur le support 10 est montée à rotation, autour d'un axe vertical, l'extrémité inférieure d'une branche 35a d'un étrier 35 en forme de U inversé s'étendant transversalement au-dessus de l'objet 4, l'autre branche verticale 35b de l'étrier 35 portant, à son extrémité inférieure, le projecteur 9 émettant le faisceau lumineux. 3. Appareil de mesure suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'étrier 35 est articulé sur le support 10 autour de sa branche verticale 35a. 4. Appareil de mesure suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les deux colonnes 11 et 12 sont fixées, à leurs extrémités inférieures, à une embase horizontale 14 montée à coulisse ment transversal sur une plaque sous-jacente 15 constituant un chariot mobile longitudinalement, l'embrase 14 pouvant être bloquée sur le chariot inférieur 15 au moyen d'une vis 16, et des moyens sont prévus pour régler avec précision la position de l'embrase 14 par rapport au chariot inférieur. 5. Appareil de mesure suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la traverse 13 porte un manchon 19 monté à rotation sur la traverse, solidaire en translation de cette dernière et pouvant être rendu soli daire, au moyen d'une vis de blocage 26, de la tige lisse 21 d'une vis de réglage micrométrique 22 qui traverse le manchon 19, cette vis 22 étant vissée dans un appui 24 solidaire du chariot inférieur 15. 6. Appareil de mesure suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le chariot 15 mobile longitudinalement peut être immobilisé dans la position appropriée au moyen de vis de blocage 30 s'engageant dans une rainure longitudinale 7 prévue dans un marbre inférieur 1, rainure sur laquelle peuvent également coulisser les supports 2, 3 de l'objet 4. 7. Appareil de mesure suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le support 10 de la lunette de visée 8 porte un palpeur électronique37 dont l'organe mobile ou poussoir peut venir en contact avec une butée inférieure 39 montée à coulissement vertical sur une colonne 12 et pouvant être bloquée en position au moyen d'une vis 40. 8. Appareil de mesure suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le palpeur électronique 25 est relié à une boite d'affichage 29 pourvue d'une unité d'impression. 9. Appareil de mesure suivant l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que pour les mesures de distances supérieure s à la course maximale du poussoir du palpeur 37 une cale d'épaisseur ver ticale 38, dont la hauteur correspond sensiblement au diamètre ou à l'épaisseur de l'objet à mesurer, est placée sur la butée inférieure lors de la visée du point de l'objet le plus haut.