Brevet FR2481442A1 — publié le 19811030

La présente invention concerne un appareil pour con- trôler l'exactitude de dimensions ou pour mesurer les di- mensions d'objets lourds et volumineux, tels que des car- rosseries de véhicules. Les automobiles modernes comportant une carrosserie monocoque sont fabriquées en grandes séries avec une très grande précision. Le moteur, la transmission de puissance, le bloc avant et le bloc arrière sont fixés plus ou moins directement à la carrosserie en étant montés sur des ren- forcements et sur des pattes supports soudées à la carros- serie. Le fonctionnement de l'automobile est extrêmement dépendant du fait que les points de fixation, par exemple, ceux de l'ensemble de direction, pour les blocs avant et arrière, occupent toujours les positions et ont l'aspect voulus par le fabricant. Dans le cas d'une collision, les forces d'impact se propagent fréquemment dans la coque de la carrosserie, ce qui entraîne des déformations résiduelles. Sans une inspec- tion approfondie et des mesures précises, il peut être dlf- ficile de localiser les déformations et ceci peut avoir un effet nuisible sur les caractéristiques de conduite de l'u- tomobile. Il est possible de compenser les déformations peu importantes du châssis à l'aide des moyens de réglage in- corporés au bloc avant. Il n'est cependant, en aucune cir- constance, acceptable de "déplacer" les emplacements de fi- xation de la suspension du bloc avant en élargissant les trous de passage des boulons, etc... Le brevet suédois NO 71 03780-8 décrit un dis- positi-f pour contrôler si une automobile a conservé les dimensions correctes pour le modèle d'automobile en cau- se, par exemple, après une collision. L'automobile est soulevée dans un dispositif, tel qu'un gabarit ou un banc de redressement. Les points d'une automobile qui sont utilisés pour contrôler les mesures du châssis sont les trous de fixation et les trous de montage pour les boulons et les join4s boulonnés sous l'automobile. Pour polivoir défi- nir ces noints de mesure, on utilise des dispositifs, appelés dispositifs de point de mesure, qui sont at- tachés à tous les points de contrôle utiles du châssis d'automobile. Dans chaque dispositif de point de mesure est suspendue une règle qui est munie d'une échelle millimétrique et d'un curseur qui peut être préposition- né à un niveau de hauteur nominal. En lisant le point o un faisceau lumineux frappe les règles, il est pos- sible de déterminer directement les écarts en hauteur des châssis. Des marques en couleurs réfléchissantes permettent de contrôler facilement la position du faisceau lumineux sur les règles à une distance de plu- sieurs mètres. La lumière provient d'un laser qui émet un faisceau de lumière rouge pratiquement parallèle le long d'une poutre longitudinale. Le faisceau lumineux frappe un dispositif déviateur ou de renvoi dans lequel il est divisé en deux faisceaux perpendiculaires entre eux. Un faisceau lumineux poursuit son trajet le long de la poutre longitudinale précitée tandis que l'autre s'écarte à angle droit de ladite poutre. Lorsque le dis- positif déviateur, qui est mobile, est déplacé le long de la poutre longitudinale, le faisceau de lumière perpen- diculaire est également déplacé le long de la poutre et frappe les règles les unes après les autres. La distance entre les règles peut alors être lue directement sur un ruban de mesure du type enroulable qui est monté sur la 3o poutre longitudinale. De cette manière, on mesure toutes les dimen- sions longitudinales et verticales du châssis de l'auto- mobile. Pour mesurer les dimensions transversales, on déplace l'élément déviateur jusqu'à l'extrémité termi- nale de la poutre longitudinale. L'élément déflecteur émet alors un faisceau lumineux le long de la poutre trans- versale suivant laquelle les mesures sont effectuées de la même manière que dans le cas de la poutre longitu- dinale. Si l'automobile a besoin d'être redressée, l'opérateur place le dispositif déviateur sur les pou- tres respectives successivement dans les positions dans lesquelles, selon les données relatives au modèle d'au- tomobile en cause, ils doivent être placés pour que le faisceau lumineux frappe normalement les règles. Si, dans une position quelconque, le faisceau lumineux ne frappe pas alors la règle en cause, on procède au redressement de l'automobile jusqu'à ce que ceci se produise. Etant donné que, dans cet appareil connu, il n'y a, à un moment donné quelconque, qu'un seul fais- ceau lumineux dévié qui frappe chaque règle, plusieurs opérations de redressement peuvent être nécessaires, en particulier lorsqu'on redresse une automobile, pour le même point de mesure, à savoir un redressement dans la direction X, lorsque le dispositif déviateur disposé sur la poutre longitudinale dévie le faisceau lumineux vers le point de mesure, et un redressement dans la di- rection Y, lorsque le dispositif déviateur disposé sur la poutre transversale déviele faisceau lumineux vers le même point. En outre, le redressement dans la direction X doit être contrôlé et, éventuellement, effectué à nou- veau après un redressement dans la direction Y. Ceci entraîne des inconvénients. Il serait par conséquent, préférable que les redressementsà la fois dans la direc- tion X et dans la direction Y puissent être effectués simultanément pour chaque point de mesure. Ce problème a été résolu en ce sens que, dans l'appareil selon la présente invention, deux faisceaux lumineux sont émis lors de la mesure suivant deux direc- tions différentes vers le même emplacement de point de mesure, o un tel point devrait se trouver conformément aux données relatives à l'objet en cause. Lorsque deux faisceaux doivent être projetés vers un même point d'incidence qui se trouve situé, Dar exemple, sur une règle, il peut être difficile de déterminer si les deux points d'incidence sont effecti- vement Drésents. Une indication extrêmement précise est obtenue si l'on fait en sorte que la lumière émanant des deux dispositifs déviateurs est allumée et éteinte à une fréquence interprêtée par l'oeil comme un clignotement et si la modulation de la lumière émanant de chacun des deux dispositifs est déphasée par rapport à celle de l'autre dispositif. L'intervalle lumineux peut couvrir un angle de phase de 1800 ou, alternativement, la fré- quence de modulation peut être choisie telle que les clignotements à une fréquence double de la fréquence de modulation sont interp*rtés par l'oeil comme une lu- mière fixe. Dans les deux cas, l'oeil discerne très clairement si les faisceaux émanant des dispositifs dé- viateurs ne frappent pas exactement le même point du fait qu'alors le faisceau qui frappe le point d'inci- dence scintille ou clignote. Ce n'est que lorsque les deux faisceaux lumineux sont réglés exactement de façon - à frapper le point d'incidence que ce dernier apparait comme éclairé par une lumière fixe. Lors du redressement d'une automobile les deux faisceaux lumineux sont pro- jetés vers un emplacement de point de mesure o, con- formément aux données relatives au modèle d'automobile en cause, ce point de mesure devrait se trouver, et l'automobile est redressée jusqu'à ce que l'opérateur voit un point de lumière fixe non clignotant sur la règle de mesure.- - On décrira ci-après l'invention de manière plus complète en se référant aux dessins annexés dans les- quels: la figure 1 représente un premier mode de réalisation de l'appareil selon l'invention; la figure 2 représente un second mode de réa- lisation de l'appareil selon l'invention; la figure 3 représente schématiquement un pre- mier mode de réalisation d'un dispositif servant à moduler la lumière; la figure 4 représente schématiquement un se- cond mode de réalisation d'un dispositif servant à moduler la lumière; et la figure 5 représente un troisième mode de réalisation d'un dispositif servant à moduler la lu- mière. Sur la figure 1, on a représenté un premier mode de réalisation d'un instrument pour contrôler les mesures et donner une indication convenable des di- mensions correctes d'un véhicule. L'automobile 1 est soulevée à l'aide d'un dispositif de levage (non représenté). Des règles 2 à 7 sont fixées à des points de mesure appropriés au-dessous de l'automobile 1. Ces points de mesure sont situés à différents emplacements pour différents modèles d'automobile. Les points de me- sure et les dimensions concernant un véhicule de série de chaque modèle d'automobile sont spécifiés dans des registres de mesure spéciaux. Deux poutres 8 et 9 perpendiculaires entre elles sont disposées obliquement au-dessous de l'auto- mobile soulevée, à une hauteur de travail appropriée pour l'opérateur qui doit effectuer le contrôle des me- sures. La poutre longitudinale 8 est disposée parallèle à l'axe longitudinale du véhicule. Une source lumineuse est disposée à poste fixe à uneeKtrémité de la poutre 8. Le point important en ce oui concerne la source lumi- neuse est qu'elle doit être capable d'émettre un étroit faisceau de lumière collimatée d'une inten- si é suffisante pour frapper l'une des règles d'une ma- nière clairement visible pour l'opérateur de l'endroit o il se tient à côté de la poutre. Un laser du type He-Ne (Hélium-Néon) répond à ces conditions. Devant la source lumineuse est disposé un dispositif.11 qui sert à moduler la lumière à une fréquence telle que la lumière qui frappe un point d'in- cidence parait clignoter pour un observateur. Une fréquen- ce appropriée peut être comprise entre 3 et 13 Hz. On décrira ultérieurement des dispositifs modulateurs appropriés. On a re'résenté, montés sur la poutre 8, deux dispositifs déviateurs 12, 13 qui servent à dé- vier la lumière émise par le laser à un certain angle par rapport à la poutre. Le dispositif 12 peut être déplacé le long de la poutre 8 tandis que le dispositif 13 est monté fixe à l'extrémité de la poutre 8 qui est raccordée à la poutre 9. Comme on le décrira de manière plus détaillée ultérieurement, le dispositif 12 coopère avec le dispositif 11 d'une manière telle que le dispositif 12 émet, d'une part, un faisceau lumineux modulé dévié et qu'il émet, d'autre part, un faisceau rectiligne non dévié modulé à la même fréquence mais en opposition de phase avec le faisceau dévié. Le dispositif 13 dévie le faisceau lumineux qui se propage le long de la poutre 8 de telle sorte qu'il se propage alors le long de la Doutre 9 et est ensuite dévié par le disposi- tif déviateur 14 vers le même point d'incidence sur la règle de mesure 2 que le faisceau lumineux dévié prove- nant du dispositif 12. Si les deux faisceaux lumineux ne frappent pas exactement le même point, l'opérateur voit une lumière scintillante émanant du Doint. Il redresse le véhicule jusqu'à ce que le point d'incidence apparais- 248 1 4 42 se comme une lumière fixe. La figure 2 représente un second mode de réa- lisation d'un instrument selon l'invention dans lequel une unique poutre 15 est disposée à côté du véhicule à contrôler. Une source lumineuse 16 et un dispositif modulateur 17 sont disposés à poste fixe à une extré- mité de la poutre 15. On a représenté, montés sur la poutre, deux dis- positifs déviateurs 18 et 19 dont chacun dévie un faisceau émanant de la source lumineuse dans le plan horizontal dans une direction différente de celle de l'autre de sorte que la règle 2 est frappée par des raz ,ns provenant de deux directions différentes. La posi- tion du point d'incidence dans un système de coordonnées orientées par rapport à la poutre est déterminée de ma- nière non ambiguë par la position le long de la poutre des deux dispositifs déviateurs 18 et 19 et par les deux angles formés entre le faisceau dévié émanant de chaque dispositif déviateur et l'intervalle qui sépare ces derniers. Sur la figure, on a représenté les fais- ceaux déviés comme s'étendant dans un plan horizontal et frappant un point de la règle situé dans ce plan mais il est possible, en variante, au lieu de suspendre les règles aux points de mesure du véhicule, de dévier les faisceaux lumineux verticalement à ltaîde des disposi-z tifs déviateurs de sorte qu'ils frappent directement les différents points de mesure. Ceci est plus particuliè- rement applicable dans le cas o les positions et les déviateurs relatives aux deux dispositifs déviateurs. sont fournies à l'unité de calcul centrale qui calcule les données relatives au véhicule et les présente d'une manière distinctive par exemple sur un dispositif d'af- fichage. La figure 3 représente un mode de réalisation d'un dispositif utilisable pour effectuer-la.modulation des deux faisceaux lumineux. Un disque rotatif 24 en- trainé par un moteur d'entraînement 25 est placé devant le laser, vu dans la direction du faisceau. Ce disque comporte un même nombre de parties 26 et 27 munies de feuilles transparentes polarisantes ou "polaroids" orientées à angle droit les unes des autres. Ces feuil- les polarisantes sont avantageusement disposées en anneau dans le disque 24, chaque partie 26 alternant alors avec une partie 27, dans l'anneau. Deux disposi- tifs déviateurs 28, 29 et 30, 31 sont montés sur la poutre. Ces deux dispositifs comportent des miroirs disposés d'une manière analogue à celle des surfaces réfléchissantes d'un prisme pentagonal. Le dispositif 28, 29 sert à produire une déviation perpendiculaire du faisceau émis par le laser 23,1'angle a que font entre eux les miroirs étant alors de 450. Le dispositif , 31 sert à produire une déviation oblique du faisceau émis par le laser 23 et si l'angle de cette déviation est de 450, l'angle 9 que font entre eux les miroirs 30, 31 est de 67,50. En plaçant les miroirs dans le dispositif d'une manière analogue à celle des surfaces réfléchissantes d'un prisme pentagonal, on obtient une insensibilité à la rotation du curseur sur la pou- tre. Si, dans ces conditions, le miroir 28 est un miroir polarisé, par exemple muni d'un revêtement dichroIque, miroir qui réfléchit la lumière polarisée dans une direction et laisse passer la lumière polari- sée dans une autre direction, le rayonnement est réflé- chi par le miroir lorsque les feuilles transparentes polarisantes d'une première orientation portées par le disque rotatif sont situées dans le trajet du faisceau émis par le laser et il est transmis à l'autre dispositif déviateur lorsque les autres feuilles transparentes po- larisantes sont situées dans le trajet du faisceau. 248 1442 La figure 4 représente un second mode de réali- sation d'un dispositif servant à moduler les faisceaux lumineux. La source lumineuse et les dispositifs dé- viateurs sont identiques à ceux représentés dans le mo- de de réalisation de la figure 3. Dans ce mode de réali- sation, la polarisation de la lumière est produite par une cellule de Pockel, excitée par une tension alter- native ayant une caractéristique d'onde carrée, placée dans le trajet du faisceau devant le laser 23. La figure 5 représente encore un autre mode de réalisation utilisable pour moduler les faisceaux lumineux. Un laser 23 projette un faisceau lumineux le long de la poutre. Un premier dispositif déviateur comporte deux miroirs 32 et 33 disposés d'une manière analogue à celle des surfaces réfléchissantes d'un rrisme Dentagonal mais avec un angle tel entre les miroirs 32, 33 que le faisceau lumineux est dévié sui- vant un angle obtus. Si l'angle entre le faisceau lumineux dévié et la poutre est de 450, l'angle que font entre eux les miroirs est de 22,5 . Un second dis- positif déviateur 34, 35 dévie un faisceau lumineux projeté le long de la poutre à angle droit de la poutre. Le miroir 32 du dispositif déviateur 32, 33 placé le plus proche du laser 23 comporte une couche réflé- chissante de cristaux liquides munie d'électrodes trans- parentes de chaque c8té. Lorsqu'une valeur de tension spécifique est appliquée aux électrodes, les cristaux réfléchissent la lumière. Lorsqu'aucune tension n'est appliquée ou lorsque la tension appliquée est inférieure à ladite valeur, les cristaux sont transparents. On ef- fectue la modulation de la lumière en appliquant une ten- sion à forme d'onde carrée entre les 'électrodes, cette tension variant entre une tension qui provoque l'état réfléchissant et une tension qui provoque l'état trans- parent des cristaux. Diverses modifications Deuvent être réalisées sans sortir pour cela du cadre de l'invention. Par exemple, le disque rotatif de la figure 3 peut être remplacé Dar un dispositif à mouvement de va-et-vient oui introduit alternativement des feuilles transparentes polarisantes dont les orientations s'intersectent, dans le tra, et du faisceau. Il est également possible, au lieu d'utiliser des dispositifs déviateurs qui coopè- rent avec un laser, d'équiper chaque dispositif de trans- mission 12, 14, 18, 19 de sa propre source lumineuse et de moduler les sources directement. REVENDICATIONS 1. Appareil pour contrôler l'exactitude des dimensions d'objets volumineux (1), tels que des carros- series d'automobiles, ou à mesurer les dimensions de tels objets, ces objets étant munis de points de con- trôle, tels que des têtes de boulon, des tiges de mesure suspendues, cet appareil comprenant au moins une poutre de mesure (8, 9, 15) disposée le long de l'objet et au moins un dispositif de transmission (12, 14; 18, 19) susceptible d'être déplacé le long de la poutre selon une position susceptible d'être repliée, ce dispositif émet- tant un étroit faisceau lumineux faisant un certain angle avec la poutre, cet appareil étant caractérisé en ce qu'au moins deux faisceaux lumineux émanant chacun de son propre dispositif de transmission (12, 14; 18, 19) sont projetés simultanément à partir de deux positions de départ différentes sur chaque point de contr8le (2 à 7) et en ce que les faisceaux lumineux sont modulés dans des positions de phase différentes à une fréquence de mo- dulation qui a pour effet que la lumière produite par l'incidence sur un point donné d'un unique faisceau lu- mineux est interprétée par l'oeil comme une lumière cli- gnotante tandis que la lumière produite par l'incidence sur ce point de plusieurs faisceaux est interprêtée comme une lumière fixe. 2. Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'une source lumineuse, telle qu'un laser (23), disposée à une extrémité d'une poutre (8, 15) de mesure est agencée de façon à constituer une source lumineuse pour tous les faisceaux lumineux et en ce que la lumière est déviée vers un point d'incidence par des dispositifs déviateurs (12, 13, 14; 18, 19) montés de façon à pouvoir être déplacés le long de la poutre ou des poutres, le dispositif déviateur (12, 18) qui est frappé le premier par le faisceau laser comportant un miroir (28, 32) placé sur le trajet du faisceau lumineux incident et qui réfléchit et transmet alternativement le faisceau lumineux. 3. Appareil selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le faisceau lumineux émanant de la source lumineuse est polarisé alternativement dans deux direc- tions qui s'intersectent, par un élément polarisant (24 à 27; 36) disposé devant la source lumineuse et ayant une polarisation variable et en ce que le miroir précité (28) est un miroir polarisé. 4. Appareil selon la revendication 3, caracté- risé en ce que l'élément polarisant comporte un disque (24) rotatif contenant un anneau de feuilles polarisantes (26, 27) orientées alternativement dans des directions qui s'intersectent et en ce que le disque rotatif est situé sur l'axe optique du faisceau lumineux. 5. Appareil selon la revendication 3, caracté- risé en ce que l'élément polarisant (36) est constitué par une cellule de Pockel disposée sur l'axe optique du faisceau lumineux, qui est excitée par une tension al- ternative appliquée à ses électrodes. 6. Appareil selon -la revendication 2, caracté- risé en ce que le miroir (32) placé dans le trajet du faisceau incident est un miroir à cristaux liquides, et en ce qu'une tension est appliquée aux électrodes du mi- roir, cette tension variant entre une valeur pour laquel- le le miroir est transparent et une valeur pour laquelle le miroir est réfléchissant.