Brevet FR2534016A1 — publié le 19840406

Dispositif de mesure à capteur de déplacement La présente invention concerne un dispositif de mesure à capteur de déplacement, du type d'une règle opto-électronique,qui est conçu pour permettre des mesures de longueur de grande précision et fournir des résultats sous forme électronique, directement utilisables par exemple pour des commandes automatiques. Dans ce dispositif, on a cherché notamment à proposer une construction simple et peu coûteuse, facile à réaliser sous une forme conférant au dispositif une très grande solidité. Dans la pratique, il est particulièrement utile de ce fait pour les applications de mesure et de positionnement sur les machines-outils qui demandent une résolution de l'ordre de.O,l mm, ce qui est le cas par exemple pour l'usinage et la découpe des bois, des agglomérés, des tôles, des matières plastiques, des tissus, et tous matériaux analogues. Dans cette optique, l'invention propose un dispositif de mesure à capteur de déplacement et décompte de graduations, qui comporte un chariot mobile le long d'une règle munie de graduations réparties à des intervalles égaux correspondant à un pas déterminé, un capteur de déplacement monté sur ledit chariot et comprenant une pluralité d'éléments sensibles fournissant des signaux d'impulsion à leur passage sur les graduations de la règle, et des moyens de comptage cumulé des impulsions ainsi émises successivement au cours du déplacement du chariot, les éléments individuels du capteur étant écartés les uns des autres, dans la direction de déplacement du chariot d'une distance correspondant à un nombre fractionnaire de pas des graduations. Dans une forme de réalisation pratique du dispositif selon l'invention, on utilise avantageusement comme éléments sensibles des détecteurs électrooptiques à émission et détection, qui fonctionnent donc par réflexion sur la surface de la règle graduée. D'autre part on peut avoir intérêt à utiliser un capteur amovible, ou des éléments sensibles réglables dans leurs positio respectives sur le chariot, afin de pouvoir choisir à volonté l'écartement entre les éléments et adapter ainsi facilement le capteur à chaque règle graduée particulière sur laquelle le chariot peut être monté. Il est particulièrement simple, et donc en général- préférable, de prévoir un écartement des éléments sensibles dans le capteur tel que "n" élément couvrent "n + 1" graduations ou multipl de graduations. Le dispositif selon l'invention présente encore d'autres caractéristiques et d'autres avantages qui apparaitront dans le courant de la description qui va suivre et qui concerne un mode de réalisation particulièr du dispositif choisi à titre d'exemple et nullement limitatif. La description se réfère aux figures 1 à 3 des dessins annexés dans lesquelles : la figure 1 montre schématiquement le dispositif, la règle graduée et son chariot étant représentés en vue de dessus; La figure 2 est une vue en coupe transversale partielle du dispositif de la figure 1; La figure 3 représente un schéma synoptique de la partie électronique Le dispositif des figures 1 et 2,convenant pour être monté sur des machines-outils, comporte principalement une règle graduée 1, un chariot 2 mobile sur cette règle, dans le sens de sa longueur, et un coffret 3 contenant l'appareillage électronique qui assure l'affichage des résultats des mesures. Dans le cas particulier décrit la règle 1 estconstituée par un réglet en acier inoxydable, dont les graduations 4 sont gravées chimiquement ou mécaniquement. Sur la surface réfléchissante de la règle, ces graduations forment des traits minces, non réfléo chissants. Elles sont tracées en travers de la règle et réparties à des intervalles égaux correspondant à un pas déterminé, par exemple un inifliniètre ou un demi millimetre. Le chariot 2 est monté surla règle 1 de manière à pouvoir coulisser sur celle-ci, sans heurt ni frottement. Dans le cas décrit, le chariot 2 comporte trois galets qui guident ses déplacements le long de la règle. Deux galets 5 et 6 sont en prise sur l'un des bords de la règle 1, tandis que le troisième 7 appuie sur le bord opposé. Les trois galets comportent une gorge de poulie de manière à mieux maintenir la stabilité. Les galets 5 et 6 sont libres en rotation sur des axes qui sont fixés sur le chariot. Le galet 7, par contre, est monté à l'extrémité d"un levier 8, articulé en 9 sur le chariot et soumis à l'action d'un ressort 10 qui a pour effet de rappeler élastiquement le galet 7 en appui sur le bord de la règle. Cette disposltion permet d'exercer par le galet 7 une pression constante sur la règle et d'assurer une compensation des irrégularités de cette règle.On remarque d'autre part, que les galets 5, 6 et 7 sont conformes avec une gorge de poulie en prise sur les bords de la règle, ce qui permet de maintenir la stabilité.- En variante de la construction qui vient d'être décrite, le chariot 2 pourrait glisser sur des galets, des rouleaux ou des patins portés par la règle 1. Par ailleurs, le dispositif comporte avantageusement des moyens permettant d'essuyer automatiquement la règle au cours des déplacements du chariot, pour prévenir le passage de particules dans la zone de mesure. Ces moyens sont constitués par des balais ou raclettes 11 et 12, équipant les bords transversaux du chariot. Sur le chariot 2 est monté un capteur 13, réalisé sous forme amovible et interchangeable. Le capteur 13 comprend plusieurs éléments sensibles électro-optiques 14, disposés en série parallèlement à la règle 1 et à la direction de déplacement du chariot. Les différents éléments 14 sont fixés sur un support commun 15 de maniere à se disposer face aux graduations 4 de la règle 1, à travers une lumière 16 ménagée à cet effet dans le chariot. Les intervalles consécutifs entre les éléments 14 sont tous égaux, chacun à un nombre fractionnaire de pas des graduations 4. Dans le cas particulier représenté, les cinq éléments 14 de la série figurée couvrent un nombre de pas des graduations égal à un multiple de 6. L'écartement entre les éléments 14 peut être modifié en changeant le support 15, dans lequel ils sont montés. En variante, on pourrait aussi prévoir de monter les éléments chacun dans un support propre, individuellement réglable en position sur le chariot. Chacun des éléments sensibles 14 est constitué par une cellule électro-optique à émission et détection, fonctionnant par réflexion. Dans chacun, une diode électro-luminescente émet un faisceau de lumière infrarouge finement focalisé sur la règle graduée, tandis qu'un photo-détecteur reçoit la lumière réfléchie par la surface de la règle. Quand le chariot se déplace le long de la règle, la lumière réfléchie vers un élément sensible déterminé est interrompue au passage de chaque graduation, ce qui provoque l'apparition d'impulsions dans le signal recueilli aux bornes du détecteur. Les impulsions fournies par les éléments sensibles adjacents sont décalées dans le temps, du fait de l'écartement choisi entre les éléments, qui conduit à ce que les éléments ne passent pas en même temps sur des graduations différentes.Les signaux issus des différents éléments sensibles subissent une pré amplification et une première mise en forme dans un circuit imprimé 16 porté par le chariot 2, avant d'tre transmis par câble au coffret 3 où le traitement est poursuivi jusqutà l'affichage du résultat. Conformément au schéma synoptique-de la figure3 les différents signaux sont tout d'abord additionnés en 17, pour obtenir un signal cumulé 18 qui, dans le cas particulier décrit, contient autant d'impulsions par graduation qu'il y a d'éléments dans le capteur. Le signal cumulé passe ensuite dans un comparateur à seuil 19, comprenant un amplificateur différentiel 20 et un détecteur de 0, 21, qui a pour effet de transformer le signal en une série d'impulsions brèves, en nombre doublé. Après mise en forme en 22, le signal est admis à des compteurs inclus dans le coffret 3, qui dénombrent les impulsions pour élaborer le résultat des mesures sous forme numérique, correspondant au nombre de graduations passées par le chariot entre deux positions déterminées. Naturellement l'invention n1 est nullement limitée au mode de réalisation qui a été décrit ci-dessus à titre d'exemple, Elle en englobe au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de mesure à capteur de déplace ment et décompte de graduations, caractérisé en ce qu'il comporte un chariot (2) mobile le long d'une règle tu) munie de graduations réparties à des interval les égaux correspondant à un pas déterminé, un capteur de déplacement (13) monté sur ledit chariot et comprenant une pluralité d'éléments sensibles (14) fournis- sant des signaux d'impulsion à leur passage sur les graduations (4) de la règle, et des moyens (16,3) de comptage cumulé des impulsions ainsi émises successivement au cours du déplacement du chariot, les éléments (14) individuels du capteur (13) étant écartés les uns des autres, dans la direction de déplacement du chariot (2), d'une distance correspondant à un nombre fractionnaire de pas des graduations. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le capteur comprend n éléments sensibles équidistants les uns des autres et couvrant ensemble un multiple de (n + 1) graduations. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments sensibles (14) sont des cellules électro-optiques à mission et détection, fonctionnant par réflexion, la règle graduée (1) étant en un matériau réfléchissant. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le chariot comporte deux galets roulant sur l'un des bords de la règle graduée et un troisième galet maintenu élastiquement en appui sur le bord opposé de la règle.