Brevet FR2493511A1 — publié le 19820507

La présente invention se rapporte à un dispositif pour mesurer le linéarité et la planéité, notamment de grandes surfacesqui est conrditué par au moins deux vases communi- cants remplis d'un liquide agissant en tant que capteurs de déplacement vertical et étant disposés dans des châssis porteurs qui sont posés sur une surface à mesurer et sur une suface de référence, chacun des récipients porté par un châssis comportant une membrane et un capteur dont la sor- tie delivre des signaux électriques qui sont fonction de la hauteur ou de l'étendue de la membrane et qui sont appli- qués, par l'intermédiaire d'un circuit différentiateur, à un amplificateur de mesure dont la sortie est reliée à un circuit d'affichage au moyen d'un étage de filtrage. Le principe de mesure connu par le brevet.L 1i-5 440 utilise deux ou plus de deux vases communicants dans les- quels le liquide dévie une membrane reliée à un capteur en fonction de la position verticale relative des récipients les uns par rapport aux autres. Ces déviations sont conver- ties en signaux électriques qui, après une différentiation, sont amplifiés, filtrés et visualisés. Un procédé de mesu- re analogue est également connu par la demande de brevet DE 2 739 975. Les vases communicants représentent des cap- teurs de déplacement vertical qui sont utilisés pour mesurer ou contrôler la géométrie superficielle de pièces de dimen- sions importantes ou pour la commande précise de systèmes d'usinage. Un inconvénient important de ce procédé de Mesure réside dans le fait qu'une inclinaison statique et dynamique du dispositif lors du processus de mesure crée des mesures erronées ou des défauts d'usinage importants. De ce fait, la précision de la mesure superficielle et la résolution exacte obtenuesdu dispositif d'usinage précis et du dispositif de mesure se trouvent limitées. La présente invention a pour objet d'améliorer la pré- cision et la fiabilité de la mesure en perfectionnant le dis- positif de mesure suivant le brevet BD 1D5 440 de façon que le résultat de mesure obtenu soit indépendant des inclinai- sons verticales du dispositif autour de n'importe quel axe horizontal de la surface à mesurer. Les problèmes exposés ci-dessus sont résolus confor- mément à l'invention par un dispositif pour mesurer la li- néarité et la planéité qui est caractérisé en ce que l'étage de filtrage est relié à l'étage de visualisation par l'in- termédiaire d'un étage d'évaluation présentant deux autres entrées, en ce qu'au moins deux capteurs de déplacement ver- tical supplémentaires dont les signaux électriques de sor- tie sont appliqués, par l'intermédiaire d'un circuit dif- férentiateur à un amplificateur suivi d'un autre étage de filtrage, sont disposés, de préférence, à une grande distance l'un de l'autre, sur la surface à mesurer et pour chaque direction de coordonnée horizontale et en ce que chacun des deux étages de filtrage supplémentaires est relié à l'une des deux entrées supplémentaires de l'étage d'évaluation par l'intermédiaire d'un étage de conversion. Selon une caractéristique.avantageuse de l'invention, les châssis porteurs reposant sur les récipients sont fer- més hermétiquement et reliés l'un à l'autre au moyen de tu- yaux d'air à ouverture d'aération commune communiquant avec l'atmosphère. Sur la surface à mesurer, mais de préférence sur la ta- ble portant l'objet à mesurer et pour chaque direction de coordonnée horizontaleest disposé fixement un dispositif de mesure suivant le brevet DD 125 440 et comportant les capteurs de trajet vertical. Il est ainsi possible de me- surer les phénomènes d'inclinaison verticaux aussi bien dans le sens x que dans le sens y. A partir de ces inclinaisons mesurées, un étage de conversion permet de déterminer sépara- rémentsuivant les axes de rotation horizontaux, des valeurs de correction qui sont combinées dans l'étage d'évaluation avec le résultat de la mesure des coordonnhas de hauteur. Le résultat de mesure des coordonnées z de la surface à mesurer est,de ce fait, exempt de tous les effets provenant de phé- nomènes d'inclinaison de l'objet à mesurer autour d'axes de rotation horizontaux. Afin d'obtenir la précision la plus élevée possible, il est avantageux de monter les capteurs de déplacement verti- cal disposés par paire, le plus loin possible les uns des autres, sur la surface à mesurer. La pratique montre cepen- dant qu'un très grand intervalle entre les capteurs de déplacement vertical n'aiméliore généralement pas la préci- sion et la fiabilité de la mesure. Ceci provient d'influ- ences climatiques, notamment d'influences aérodynamiques, par exemple, par suite de turbulences qui produisent des effets différents sur les membranes des capteurs de dépla- cement vertical surtout lorsque les endroits de mesure sont très éloignés les uns des autres. Pour ces raisons, il est avantageux d'enfermer hermétiquement les capteurs de dépla- cement vertical et de les relier au moyen d'un tuyau à air qui présente une ouverture d'aération commune communiquant avec l'atmosphère. De ce fait, les conditions climatiques et aérodynamiques sont identiques au niveau des membranes des capteurs de déplacement vertical. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressor- tent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, aux dessins annexés. La fig. 1 représente un dispositif de mesure de planéi- té équipé d'un correcteur de basculement suivant l'inven- tion. La fig. c montre en coupe longitudinale les capteurs de déplacement vertical suivant la fig. i qui sont fermés hermétiquement. À la fig. 1 représentant un dispositif de mesure de planéité une table i porte une pièce d'ouvrage v, dont la surface posé de deux capteurs de déplacement vertical ju et -l qui sont reliés l'un-à l'autre par un tuyau 16. Le capteur de déplacement vertical jU qui est constitué par un récipient 6 contenant un liquide b, une membrane lu et un transmetteur 12 (représenté symboliquement à la fig. c) fixé sur un châs- sis support 14, est en contact avec la surface c de la pièce d'ouvrage v par l'intermédiaire d'un palpeur 2a. Le capteur i1 composé d'un récipient 7 contenant un liquide 9, d'une membrane 1-, d'un transmetteur 19 (représenté également de façon symbolique à la fig. 2) et d'un châssis support 15, est en contact avec une surface de référence nô de la table ' par l'intermédiaire d'un palpeur 3e. La table 1 est portée par deux montants 34, 35 reposant sur des fondations 26. Les sorties électriques des capteurs 30, 31 sont reliées par des conducteurs L1 et r_ à un circuit différentiateur t) dont la sortie est reliée à une première entrée d'un étage d'éva- luation 54 par l'intermédiaire d'un amplificateur de mesure 24 et d'un étage de filtrage c5. La sortie de l'étage d'éva- luation 54 mène vers un dispositif d'enregistrement 26. Les capteurs 20 et D1 délivrent par l'intermédiaire des conducteurs 'i, ÄÄ des signaux électriques qui sont fonc- tion de la hauteur relative des palpeurs 29 et 32 et de ce fait des coordonnées de hauteur de la mesure superficielle de la pièce d'ouvrage 3. Le signal différentiel,résultant de ces deux signaux de sortie des capteurs 30, 91, est am- plifié et séparé dans l'étage de filtrage 5 du spectre des signaux perturbateurs qui sont créés notamment par des oscil- lations pouvant apparaître sur le lieu d'implantation du dis- posbtif de mesure. Le résultat de la mesure est enregistré ou visualisé par le dispositif e6. Deux capteurs de déplacement vertical supplémentaires 29, 40 reliés et communiquant l'un avec l'autre par un tuyau 41 sont montés en dessous de la table i au moyen de deux éléments de fixation 97, iS. Les deux capteurs P9 et sont disposés dans le sens des coordonnées x de la ta- ble i. Les signaux de sortie des deux capteurs sont appli- qués par l'intermédiaire de conducteurs 4-, 49 à un autre circuit différentiateur 44 dont la sortie est reliée à un amplificateur de mesure 45. La sortie de l'amplificateur est raccordée à une chale de filtrage 46 dont la sortie est reliée par l'intermédiaire d'un étage de conversion 47 a une deuxième entrée de l'étage d'évaluation D4. une deu- xième paire de capteurs de déplacement vertical (non repré- sentée au dessin par souci de clarté) est montée de façon analogue dans le sens des coordonnées y en dessous de la ta- ble 1. Les signaux de sortie de ces capteurs sont conduits sur une troisième entrée de l'étage d'évaluation 54 également par l'intermédiaire d'un circuit différentiateur d'un am- plificateur de mesure d'une chaîne de fltrage et d'un étage de conversion (non représentés au dessin). Lors d'une inclinaison de la table 1 pendant la mesure de la coordonnée de hauteur de la surface à contrôler à, il apparaît entre les capteurs 20 et i1 une différence de niveau qui ne provient pas de la géométrie de la surface a de la pièce d'ouvrage 3 mais d'un angle d'inclinaison qui fausse le résultat de mesure. Cette inclinaison est détectée par les deux paires de capteurs disposés en dessous de la table & se- lon le sens des coordonnées (dans le sens de coordonnée x par les capteurs 59, 40) et lessignaux de sortie des capteurs sont traités par des composants électriques montés en aval. Le signal différentiel amplifié et filtré des capteurs 39, 40 est appliqué à l'étage de conversion 47 qui convertit la mo- dification de hauteur h décelée par les capteurs 2Y, 40 en un angle d'inclinaison to coordonnées. Cet angle d'inclinaison momentané8o duit dans l'étage d'évaluation 54 par l'interméuiaire de l'étage de conversion 47. L'autre paire de capteurs de dé- placement vertical, non représentée au dessin, détecte de la même manière une différence de niveau momentanée se produi- sant par suite d'un basculement autour d'un axe qui est pa- rallèle à l'axe x et à partir de cette valeur différentielle un angle d'inclinaisonLj3 est déterminé par un étage de con- version analogue a l'étage 47. Dans cet étage de conversion les différences de hauteur provoquées Par des basculements autour d'axes de rotation horizontaux,et faussant le résul- tat de mesure de la coordonnée z de la surface 2, sont éli- minées du résultat de mesure de la coordonnée z. De ce fait, les phénomènes d'inclinaison de la table 1 ne faussent plus le résultat de mesure enregistré par le dispositif e6. afin d'augmenter la précision de la correction de l'inclinaison il est avantageux de disposer les capteurs de déplacement vertical 59 et 40 à la plus grande distance pos- sible b l'un de l'autre. La pratique montre que des influen- ces climatiques et aérodynamiques nuisent au résultat de la mesure des coordonnées de hauteur et à la détection de l'an- gle d'inclinaison du fait qu'elles agiment de façon diffé- rente sur les membranes lu et Il des capteurs 30 ou 359 et 51 ou 40. Les risques d'une influence des conditions en- vironnantes sur les membranes 10, Il s'accroissent avec l'augmentation de la distance b séparant les capteurs 30 et 31 ou 39, 40 les uns des autres..afin de remédier à cet ef- fet secondaire, les châssis supports 14 et 15 sont clos her- métiquement et reliés l'un à l'autre par deux tuyaux à air 48, 49 et par l'intermédiaire d'un raccord 50 en T dont le troisième canal 51 reste inoccupé. La section des deux au- tres canaux du raccord 50 en T menant vers les châssis porteurs 14, 15 peut être réduite grâce à des vis 52 et 53. Comme cela ressort de la fig. 2 le canal 51 du raccord 50 constitue la seule communication avec l'atmosphère des châs- sis porteurs hermétiquement clos 14, 15. Les vis 52 et 53 sont réglées de façon qu'une onde de pression provenant du canal 51 du raccord 5u crée des conditions atmosphériques identiques au niveau des membranes 10, 11. Grâce à cette forme de réalisation avantageuse on obtient que non seule- ment la pression atmosphérique mais également des conditions aérodynamiques pertubatrices telles que des turbulences d'air apparaissant notamment lorsque les endroits de mesure ou les endroits de mesure et de référence se trouvent à des distan- ces plus importantes les uns des autres ne puissent jps faus- ser le résultat de la esure. R E V i N X 1CIT I 0N X i - Dispositif pour mesurer la linéarité et la. lanéite, notamment de grandes surfaces,qui est constitué par au moins deux vases com.:unicants remplis d'un liquide, agissant en tant que capteurs de déplacement vertical et atant disposés dans des châssis porteurs qui sont posés sur une suface à mesurer et sur une surface de référence, cnacun des récipients porté par un châssis, comportant une membrane et un capteur dont la sortie délivre des signaux électriques qui sont fonc- tion de la hauteur ou de l'étendue de la membrane et qui sont apliqués, par l'intermédiaire d'un circuit différentiateur, à un amplificateur de mesure dont la sortie est reliée a un circuit d'affichage au moyen d'un étage de filtrage, caracze- risé en ce que l'étage de filtrage 25 est relié à l'étage de visualisation 26 par l'intermédiaire d'un étage d'évaluation 54 présentant deux autres entréesA", les signaux électriques de sortie étant appliqués, par l'in- termédiaire d'un circuit différentiateur 44 à un amplifica- teur 45 suivi d'un autre étage de filtrage 4b, sont disposés, de préférence, à une grande distance l'un de l'autre, sur la surface à mesurer 2 et-pour chaque direction de coordonnée horizontale et en ce que chacun des deux étages de filtrage supplémentaires 46 est relié à l'une des deux entrées sup- plémentaires ",&AJde l'étage d'évaluation 54 par l'intermé- diaire d'un étage de conversion 47. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les châssis porteurs 14, 15 reposant sur les ré- cipients o, 7 sont fermés hermétiquement et reliés l'un à l'autre au moyen de tuyaux d'air 48, 4* à ouverture d'aéra- tion commune 51 communiquant avec l'atmospnère.