Brevet FR2476830A1 — publié le 19810828

Appareil numérique de mesure photo-électrique de longueur ou d'angle. La présente invention se rapporte à un appareil numérique de mesure photoélectrique de longueur ou d'angle, comprenant un dispositif d'exploration détectant une échelle graduée, un dispositif de traitement externe, séparé dans l'es- pace du dispositif d'exploration, pour traiter les signaux d'exploration fournis par le dispositif d'exploration, et un montage pour l'équilibrage électrique des signaux d'exploration périodiques, en opposition de phase (déphasage de 1800), produits lors de l'exploration de l'échelle par au moins une paire d'éléments photo-électriques disposés dans le dispositif d'exploration et reliés en anti-parallèle (tête-bêche) à une unité de mise en forme d'impulsions du dispositif de traitement externe. Dans un tel appareil de mesure de longueur ou d'angle il est connu de procéder à un équilibrage (réglage symétrique) électrique des signaux d'exploration périodiques en opposition de phase, à l'aide de potentiomètres, équilibrage qui subsiste également en cas de variations de luminosité de l'éclairement, par le fait que les deux signaux d'exploration sont amplifiés séparément dans le dispositif de traitement et sont additionnés compte tenu de leurs tolérances. Un tel équilibrage présente cependant l'inconvénient qu'à chaque remplacement de l'unité de traitement, il est nécessaire de procédér à un nouvel équilibrage. La présente invention a pour objet un appareil de mesure de longueur ou d'angle du type défini ci-dessus, dans lequel un remplacement du dispositif de traitement n'influe pas sur la symétrie des signaux d'exploration périodiques en opposition de phase. A cet effet, l'appareil conforme à l'invention comprend des moyens pour produire un signal de lumière continue et une partie au moins de ce signal de lumière continue est injectée dans le circuit d'au moins une paire d'éléments photo- sensibles dans le dispositif d'exploration. Les avantages d'un tel agencement résident en parti- culier dans le fait que sur un tel appareil de mesure de longueur ou d'angle à dispositif de traitement externe, le dispositif de traitemewt peut être remplacé sans problème, l'équilibrage des signaux d'exploration restant conservé, indépendamment de ce remplacement.. De préférence, les moyens servant à produire le signal de lumière continue sont constitués par un élément photosensible supplémentaire. Dans le cas o un élément photosensible de référence -est prévu pour explorer une graduation de référence sur l'échel- le, les moyens pour produire le signal de lumière continue peuvent être avantageusement formés par l'élément photosensible de lumière continue de l'élément photosensible de référence. L'élément photosensible supplémentaire et l'élément photosensible de lumière continue peuvent être alimentés par le même dispositif d'éclairement servant à éclairer les éléments photosensibles d'exploration. Cependant, il est également pos- sible d'alimenter l'élément photosensible supplémentaire et l'élément photosensible de lumière continue par un élément d'éclairement séparé, ayant une intensité d'éclairement réglable. Dans ce cas, l'élément d'éclairement séparé peut être formé avantageusement par une diode photo-émettrice dont l'inten- sité d'éclairement est réglable à l'aide d'un potentiomètre. Selon une autre caractéristique de l'invention, le signal de lumière continue est injecté par un potentiomètre dans le circuit d'au moins une paire d'éléments photosensibles d'exploration. De préférence, le signal de lumière continue est injecté par la prise médiane ou curseur d'un potentiomètre monté en parallèle avec les éléments photosensibles d'explo- - ration. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément photosensible supplémentaire ou l'élément photo- sensible de lumière continue est relié en parallèle au circuit d'une paire d'éléments photosensibles d'exploration. Les éléments photosensibles peuvent être réalisés sous la forme de photo-éléments, de photodiodes ou de photo- transistors. En se référant au dessin annexé, on va décrire ci- après plusieurs modes de réalisation illustratifs et non limi- tatifs de l'objet de l'invention; sur ce dessin: la figure 1 représente schématiquement un appareil numérique de mesure photo-électrique incrémentale de longueur; les figures 2 à 5 représentent différents montages d'équilibrage suivant l'invention. Sur la figure 1, on reconnait une échelle 1 déplaçable dans le sens longitudinal, par exemple avec le chariot d'une machine-outil et portant une graduation incrémentale 2 et une graduation de référence 3 qui sont exploréespar un dispositif d'exploration 4 fixé au banc de la machine-outil. Le dispositif d'exploration 4 comprend une lampe à incandescence 5, un conden- seur 6, une plaque d'exploration 7 avec des champs d'exploration 81 à 84 pour la graduation incrémentale 2, avec un champ d'ex- ploration 91 pour la graduation de référence 3 et avec un champ d'exploration 92 pour un signal de lumière continue JG à produire, ainsi que des éléments photosensibles 101 à 104 associés aux champs d'exploration 81 à 84 et des éléments photo- sensibles 111, 112 associés aux champs d'exploration 91, 92 Les champs d'exploration 81 à 84 et le champ d'ex- ploration 91 pésentent des graduations non représentées qui coincident avec la graduation 2 et la graduation de référence 3 de l'échelle 1. Etant donné que les graduations des champs d'exploration 81 à 84 sont respectivement décalées d'un quart de période - 90 les unes par rapport aux autres, les éléments photosensibles correspondant 101 à 104 fournissent, lors du déplacement de l'échelle 1 par rapport au dispositif d'explo- ration 4, des signaux périodiques d'exploration S1 à S4 qui sont également décalés respectivement de 90 les uns par rapport aux autres. Lors du passage sur la graduation de référence 3, l'élément photosensible 111 produit un signal de référence R, tandis que l'élément photosensible 112 fournit, sur l'ensemble du trajet de mesure, un signal de lumière continue JG constant qui sert à déterminer le seuil de déclenchement pour le signal de réfé- rence R afin que le signal de référence R puisse, après mise en forme, être associé de façon exacte à un incrément déterminé. Pour éliminer-la composante de tension continue des signaux S1 à S4, on forme les différences S1-$3 et 2-S4 par montage antiparallèle (tête-bêche) des éléments photosensibles 101, 103 et 102, 104; le signal différentiel S2-S4 présente, par rapport au signal différentiel S1-S3 un déphasage de 909 per- mettant une discrimination univoque du sens de déplacement de l'échelle 1 par rapport au dispositif d'exploration 4. Etant donné que les éléments photosensibles du com- merce diffèrent généralement les uns des autres en ce qui concerne leur caractéristique, les signaux S1 à S4 doivent être réglés de façon symétrique, c'est-à-dire équilibrés, en vue de la différenciation. Sur la figure 2, les deux éléments photo- sensibles 101, 103 sont, sous forme de photo-éléments 10'1, '3, montés en anti-parallèle dans le dispositif d'explora- tion 4 et reliés aux deux sorties d'un amplificateur diffé- rentiel 12 d'un dispositif de traitement externe 13 qui est séparé dans l'espace du dispositif d'exploration 4. La lumière du système d'éclairement 5,6, qui est modulée lors du mouvement relatif de l'échelle 1 et des champs d'exploration 81, 83 de la plaque d'exploration 7, tombe en alternance sur les photo- éléments 10'1, 10'3, lesquels fournissent ainsi des signaux d'exploration périodiques S'1, S'3 en opposition de phase (déphasage de 180 ) qui, en vue de la différenciation, sont équilibrés, c'est-à-dire réglés de façon symétrique, confor- mément à l'invention, par le fait qu'une partie du signal de lumière continue JG produit par l'élément photosensible de lumière continue 112 est injectée par la prise médiane ou curseur d'un potentiomètre 15 monté en parallèle avec les deux photo-éléments antiparallèles 10'1, 10'3 dans le dispositif d'exploration 4. Le signal différentiel S'1-S'3 formé à partir des signaux équilibrés S'1, S'3 est traité dans le dispositif de traitement externe 13 et envoyé à une unité d'affichage non représentée en vue de l'affichage des informations de trajet parcouru. De la même manière non représentée, les signaux d'exploration périodiques S2, S4 en opposition de phase, de l'autre paire d'éléments photosensibles 102, 104, peuvent être réglés en symétrie, c'est-à-dire équilibrés, lesdits éléments étant reliés en antiparallèle aux deux entrées d'un amplifi- cateur différentiel non représenté dans le dispositif de traitement 13. Sur les figures 3 et 4, les deux éléments photosensibles 101,o 103 sous la forme de photodiodes 10"', 10"3 ou de photo- transistors l0"'1 3 "', sont montés. en antiparallèle (tête- bêche) dans le dispositif d'exploration 4' ou 4" et sont reliés aux deux entrées d'un amplificateur différentiel 12' ou 12" d'un dispositif de traitement externe 13' ou 13" qui est séparé dans l'espace du dispositif d'exploration 4' ou 4". En vue de réglage symétrique (équilibrage) des signaux d'exploration en opposition de phase produits par les photodiodes 10"1, 10"3 ou les phototransistors 10',1 10"'3, une partie du signal de lumière continue JG fourni par l'élément photosensible de lumière continue 112 est injectée par la prise médiane ou curseur d'un potentiomètre 15' ou 15" relié en parallèle aux deux photodiodes 10"1, 10"3 ou phototransistor 10"'1, 10"'3 dans le dispositif d'exploration 4' ou 4". Les anodes des photo- diodes 10"1, 10"3 sont reliées à un potentiel sur une ligne externe 14 et les collecteurs des phototransistors 10"'', "' sont reliés à un potentiel sur une ligne externe 15. Sur la figure 5, un photo-élément supplémentaire 16 est monté en parallèle avec les deux photo-éléments 10'1, 10'3 selon la figure 2, branchés en antiparallèle (tête-bêche) dans l'unité d'exploration 4, ce photo-élément supplémentaire servant à l'injection d'un signal de lumière continue J'G dans le circuit des photo-éléments 10'1, 10'3; le photo-élément sup- plémentaire 16 reçoit la lumière d'une diode photo-émettrice 17 dont l'intensité de courant qui est proportionnelle à l'in- tensité d'éclairement est réglable à l'aide d'un potentiomètre 18. L'éclairement du photo-élément 16 peut également se faire par le dispositif d'éclairement 5,6 de la figure 1. D'une manière non représentée, le signal de lumière continue J' fourni par le photo-élément supplémentaire 16 G peut également être injecté par un potentiomètre dans le circuit des éléments photosensibles 101, 103 et 102, 104. L'élément photosensible supplémentaire 16 pour la production d'un signal de lumière continue J'G est nécessaire dans le cas d'un ap- pareil de mesure absolue et d'un appareil de mesure incrémen- tale de longueur ou d'angle, dépourvu d'élément photosensible de référence et d'élément photosensible correspondant de lumière continue. De la même manière que l'élément photosensible sup- plémentaire 16, l'élément photosensible de lumière continue 122 qui peut également être éclairé par un élément d'éclairement séparé, peut être monté en parallèle sur le circuit des éléments photosensibles 101, 103 et 102, 104; cependant, en vue de l'inversion du sens d'injection des signaux de lumière continue J, J'Gy les bornes de raccordement des éléments photosensibles 12, 16 au circuit des éléments photosensibles 101, 103 et 102, 104 doivent être permutables. REVENDICATIONS 1. Appareil numérique de mesure photo-électrique de longueur ou d'angle, comprenant un dispositif d'exploration pour explorer une échelle graduée, un dispositif de traitement externe séparé dans l'espace du.dispositif d'exploration, pour traiter les signaux d'exploration fournis par le dispositif d'exploration, et un montage pour le réglage électrique symétrique (équilibrage) des signaux d'exploration périodiques en opposition de phase (déphasage de 1800) prod-uitslors de l'exploration de l'échelle, par au moins une paire-d'éléments photosensibles reliés en anti-parallé.le (tête-bêche) dans le dispositif d'exploration à une unité de mise en forme d'impulsions du dispositif de traitement externe, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (112,16) pour produire un signal de lumière continue (JG, iG) et qu'une partie au moins de ce signal de lumière continue (JG J'G) est injectée dans le circuit d'au moins une paire d'éléments photosensibles (l0o, 10.3; 1021 104) dans le dispositif d'exploration (4,4',4"). 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens pour produire le signal de lumière continue (i'G) comprennent un élément photosensible supplé- mentaire (16). 3. Appareil suivant la revendication 1, comprenant un élément photosensible de référence pour explorer une graduation de référence, caractérisé par le fait que les moyens pour produire le signal de lumière continue ( 4. Appareil suivant les revendications 2 et 3, carac- térisé par le fait que l'élément photosensible supplémentaire (16) et l'élément photosensible de lumière continue (112) sont éclairés par le même dispositif d'éclairement (5,6) servant à l'éclairement des éléments photosensibles (101,1103; 1021 104). 5. Appareil suivant les revendications 2 et 3, carac- térisé par le fait que l'élément photosensible supplémentaire (16) et l'élément photosensible de lumière continue (112) sont éclairés par un élément d'éclairement séparé (17) avec une intensité d'éclairement réglable. 6. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que l'élément d'éclairement séparé (17) est cons- titué par une diode photo-émettrice dont l'intensité d'éclai- rement est réglable au moyen d'un potentiomètre (18). 7. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le signal de lumière continue (JGJ'G) est injecté par un potentiomètre (15,15',15") dans le -circuit d'au moins une paire d'éléments photosensibles (101, 103; 102, 104). 8. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que le signal de lumière continue (JG' J'G) est injecté par la prise médiane ou curseur du potentiomètre (15,15',15") relié en parallèle aux éléments photosensibles (101, 103; 102, 104). 9. Appareil suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'élément photosensible supplémentaire (16) ou l'élément photosensible de lumière continue (162) est relié en parallèle au circuit d'une paire d'éléments photosensibles (101, 103; 102, 104). 10. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les éléments photo- sensibles (101, 103; 102, 104; 111, 112, 16) sont constitués par des photo-éléments, des photodiodes ou des-phototransistors.