Brevet FR2497581A2 — publié le 19820709

FR 2497581 A2 19820709 FR 8100012 A 19810102 La présente invention concerne un autocollimateur du type comprenant un objectif, un micromètre d'émission constitué par une fente lumineuse mince et dont l'organe de détection de la position de l'image de retour du micromètre est constitué par un réseau de photodiodes, et dans lequel la valeur de l'angle de rotation est déduite du comptage des impulsions de balayage dudit réseau par le faisceau de retour du miroir cible entre son origine et la première impulsion correspondant à une photodiode éclairée. La demande de brevet principal décrit plus particulièement, d'une part, un autocollimateur photo-électrique dans lequel l'organe de détection de la mesure de l'angle de rotation du miroir cible lié à l'objet mobile dont on se propose de mesurer la rotation est un réseau de photodiodes et, d'autre part, les moyens permettant de rendre cet autocollimateur différentiel, c'est-à-dire de mesurer directement l'angle (ou les angles, dans le cas d'un autocollimateur à deux voies de mesure) que font entre eux deux miroirs cibles et, cela, indépendamment de la position du corps de l'autocollimateur, ces moyens donnant ce résultat consistant essentiellement en un séparateur interposé à la sortie de l'objectif entre ce dernier et ledit second miroir. Dans un tel autocollimateur le faisceau collimaté unique qui en est issu est séparé en deux faisceaux qui sont dirigés vers les miroirs cibles après avoir été identifiés soit par la couleur (séparation dichrolque), soit par l'état de polarisation, soit par tout autre procédé. Les faisceaux de retour sont également séparés à la réception et avant d'atteindre les cellules photo-électriques, par un procédé homologue. On pourrait également imaginer de mesurer séparément les angles que fait chaque miroir par rapport à un autocollimateur qui lui est associé. Mais un tel procédé nécessiterait deux autocollimateurs et la mesure dépendrait alors de la stabilité entre eux des deux corps des autocollimateurs. De plus, cette solution qui conduirait finalement à faire la différence des deux mesures faite pour chaque miroir associé à son propre autocollimateur serait évidemment à rejeter car elle supposerait ca) qu'aucun des deux autocollimateurs n'a tourné ou ne s'est déformé (par un déplacement relatif de l'objectif et du micromètre causé, par exemple, par un déséquilibre thermique) ;; (b) que les deux autocollimateurs, évidemment fixés sur un support commun ne se sont pas déplacés l'un par rapport à autre. Or, il serait possible d'éliminer la restriction (a) en réalisant chaque autocollimateur avec un premier miroir cible disposé à mi-distance focale de son objectif et en plaçant alors le micromètre au voisinage de cet objectif. Ainsi, les déplacements relatifs de l'objectif et du micromètre deviennent négligeables et seules les rotations de ce miroir à mi-focale ont alors de l'importance. Ce n'est en effet plus le corps de l1autocollimateur dans son ensemble qui constitue la référence mais uniquement ledit miroir "à mi-focale". I1 s'ensuit que les défomrations (d'ordre thermique par exemple) du corps de l'autocollimateur n'ont plus d'importance. On réalise ainsi pratiquement un autocollimateur différentiel mesurant l'angle de rotation entre le miroir cible lié à l'objet mobile dont on se propose de mesurer la rotation et le miroir "à mi-focale" de l'autocollimateur. Mais alors la restruction (b) reste entière et elle peut s'exprimer sous la forme lob') que les deux miroirs "à mi-focale" ne sont pas déplacés l'un par rapport à l'autre. Or, la présente invention élimine cette dernière restriction en faisant en sorte que les deux autocollimateurs aient leur miroir à mi-focale" en commun. Accessoirement, elle présente l'avantage de ne pas avoir besoin de séparer le faisceau collimaté unique en deux faisceaux identifiables (soit par dichrolsme, soit par polarisation, soit par tout autre moyen). L'invention fournit donc un système autocollimateur différentiel caractérisé par le fait qu'il comprend deux autocollimateurs photo-électriques du type décrit dans le brevet principal comportant chacun un objectif, un micromètre d'émission constitué par une fente éclairée par une source lumineuse, un dispositif récepteurdétecteur comportant au moins un réseau de photodiodes, ce micromètre d'émission étant placé au foyer dudit objectif et un miroir à mi-focale commun à ces deux autocollimateurs, chacun de ces derniers étant associé au miroir cible qui lui est affecté, chaque miroir cible étant fixé sur un des objets dont les déplacements angulaires relatifs sont à mesurer. Suivant d'autres caractéristiques : - le miroir à mi-focale commun aux deux autocollimateurs a une face réfléchissante commune à ces deux autocollimateurs ou bien, suivant une variante, - le miroir à mi-focale de chaque autocollimateur constitue l'une des deux faces d'un même bloc de verre comme, par exemple, une lame à faces parallèles ; - le micromètre d'émission est constitué par une fente ou par un carré et l'ensemble récepteur-détecteur comprend au moins un réseau linéaire de photodiodes sur une face d'un cube séparateur ; - l'ensemble récepteur-détecteur peut comprendre deux réseaux linéaires de photodiodes disposés orthogonalement l'un par rapport à l'autre ou une matrice unique de photodiodes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels - les figures la et lb illustrent schématiquement suivant deux variantes le principe sur lequel est fondée l'invention - la figure 2 représente schématiquement la position et la réalisation du dispositif micromètre d'émission-réception dans le cas où la réception s'effectue sur deux réseaux linéaires de photodiodes orthogonaux - la figure 3 représente schématiquement la position des images de retour dans le cas où dans le micromètre d'émission les rayons lumineux traversent un orifice de forme carrée, par rapport aux réseaux de photodiodes et l'enveloppe du signal vidéo obtenu, et - la figure 4 illustre la réalisation d'un micromètre carré dans lequel seuls les bords sont éclairés. En se référant à ces figures, on a schématisé sur la figure 7a un système à deux autocollinateurs 4 et 5 à miroir à mi-focale 3 présentant une face réfléchissante commune à ces deux autocollimateurs, les références 1 et 2 désignant les deux miroirs cibles dont il s'agit de mesurer les angles d'écart. Par contre, la figure lb illustre une variante suivant laquelle un seul et meme bloc de verre 3a sert de bloc support unique des miroirs à mi-focale de chacun des autocollimateurs, ces miroirs étant sur deux faces de ce bloc, par exemple une lame à faces parallèles. On comprendra, d'après ces schémas, que chacun des autocollimateurs ainsi réalisés mesure les angles que fait le miroir cible 1-2 qui lui est associé par rapport au miroir à mi-focale 3-3a. Comme ce dernier est commun aux deux autocollimateurs, la différence des mesures obtenues par chaque autocollimateur est la mesure différentielle cherchée entre les miroirs cibles indépendamment des petits déplacements éventuels des ensembles blocs d'autocollimateurs 4-5 (objectifs plus dispositifs d'émissionréception décrits ci-après) les uns par rapport aux autres. En se référant à la figure 2, chaque autocollimateur comporte un objectif L d'axe optique X-X, à midistance focale duquel est disposée la surface réfléchissante (miroir plan 3 ou face réfléchissante du bloc de verre 3a) placée à l'intérieur de l'appareil. L'autre miroir cible 1 (ou 2) est associé, d'une façon bien connue en soi, à l'objet dont le déplacement angulaire est à mesurer. A cet objectif L est rigidement solidarisé un ensemble optique constituant la partie émission-réception de l'appareil et comprenant par exemple et suivant une forme de réalisation avantageuse, un micromètre d'émission 6 comportant une fente ou un carré fixe 7 uniformément éclairée par une source lumineuse appropriée (schématisée en 8) telle qu'une ampoule électrique, un premier cube de Lummer 9 avec sa face semi-transparente 10 et, accolé au précédent, un second cube de Lummer 11 avec sa face semi-transparente 12 parallèle à la face 10 formant le support d'au moins un réseau de photodiodes. La forme de réalisation schématisée sur la figure 2 comporte deux réseaux de photodiodes 13 et 13a. Bien entendu, ce ou ces réseaux sont associés à un ensemble électronique (non représenté) de captage et de traitement des signaux reçus ainsi que d'enregistrement des résultats de mesure, etc., ensemble de tout type connu approprié. Si le micromètre d'émission est constitué par une fente linéaire et s'il n'existe qu'un seul réseau de photodiodes (par autocollimateur), l'ensemble ainsi constitué est un autocollimateur n'ayant qu'une seule voie de mesure (site ou gisement). Par contre, si le micromètre d'émission est un carré et si, comme illustré à cette figure 2, on dispose d'un second cube de Lummer, on forme à la réception deux images de ce carré d'émission sur les deux réseaux de photodiodes 1313a disposés orthogonalement entre eux et il devient possible de mesurer les angles d'écart selon le site et le gisement. En se référant à cette figure 2, les flèches uniques indiquent les rayons lumineux d'émission alors que les doubles flèches indiquent des rayons de retour. La figure 3 représente schématiquement la position des images de retour des rayons lumineux émis par un micromètre d'émission carré, par rapport aux réseaux de photodiodes 13-13a et l'enveloppe du signal vidéo obtenu. La position de l'image de retour 7a est déduite, comme indiqué dans le brevet principal, du numéro des diodes éclairées. Quant à la figure 4, celle-ci représente la réalisation d'un micromètre carré dans lequel seuls les bords sont éclairés, ce qui permet, dans le même encombrement, d'obtenir la mesure comme moyenne de quatre lectures et non de deux seulement. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et illustrée qu a titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification utile pourra y être apportée sans sortir de son cadre tel que défini dans les revendications ci-après. C'est ainsi par exemple que les deux autocollimateurs ayant le miroir à mi-focale commun ont été décrits comme réalisés suivant la même technologie mais qu'il est possible de réaliser l'un des deux suivant la technique d'un appareil de zéro par asservissement du miroir à mi-focale commun. Dans ce cas, l'information fournie par l'autre constitue directement la mesure différentielle cherchée. REVENDICATIONS 1. - -Système autocollimateur différentiel, caractérisé par le fait qu'il comprend deux autocollimateurs photo-électriques selon la revendication 4 du brevet principal comportant chacun un objectif (L), un micromètre d'émission constitué par une fente éclairée (7) par une source lumineuse (8), un dispositif récepteur-détecteur comportant au moins un réseau de photodiodes (13), ce micromètre d'émission étant placé au foyer dudit objectif et un miroir à mi-focale (3) commun à ces deux autocollimateurs, chacun de ces derniers étant associé au miroir cible (1) qui lui est affecté, chaque miroir cible étant fixé sur un des objets dont les déplacements angulaires relatifs sont à mesurer. 2. - Système autocollimateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le miroir à mi-focale commun aux deux autocollimateurs a une face réfléchissante commune à ces deux autocollimateurs. 3. - Système autocollimateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le miroir à mifocale de chaque autocollimateur constitue l'une des deux faces opposées d'un bloc de verre, en particulier d'une lame à faces parallèles (3a). 4. - Système autocollimateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le micromètre d'émission est constitué par une fente ou par un carré et l'ensemble récepteur-détecteur comprend au moins un réseau linéaire de photodiodes sur une face d'un cube séparateur (11). 5. - Système autocollimateur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'ensemble récepteurdétecteur comprend deux réseaux linéaires de photodiodes disposés orthogonalement l'un par rapport à l'autre sur les faces du cube séparateur. 6. - Système autocollimateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'au moins l'un des deux autocollimateurs est équipé à la réception d'une matrice de photodiodes.