Brevet FR2526158A1 — publié le 19831104

i 2525158 L'invention concerne un procédé optoélectronique de mesure, et un appareil pour la mesure de déformations de matière dans des machines de façonnage, en particulier de l'angle de pliage dans les presses à estamper à pliage libre. Dans le procédé optoélectronique de mesure connu ser- vant à mesurer des produits sans contact dans des processus de production voir Messen und Prllfen / Automatik, mai 1981, pages 290 ff la source lumineuse est dirigée perpendicu- lairement à la surface à mesurer et le photodétecteur fait un angle aigu avec la surface éclairée On forme dans le détecteur, par l'intermédiaire d'un système de lentilles, une image de la projection de la variation de distance AB de l'objet à mesurer La projection est plus petite que la variation effective de distance AB Par suite de la projec- tion réduite, il peut se produire des imprécisions dans la mesure, en particulier par suite d'encrassements de matière et d'autres propriétés de la surface éclairée de la matière, qui modifient la réflexion de la lumière C'est sans doute pourquoi on n'a pas pu appliquer un procédé de ce genre dans des processus de pliage, tels que le pliage libre ou par estampage Ici, des dispersions -des propriétés du matériau ou de l'épaisseur de la t 8 le conduisent à *e grandes dis- persions de l'angle de pliage, même s'il est assuré, par l'intermédiaire de la commande de la machine de transfor- mation, que le point de renversement inférieur du poinçon de pliage soit abordé exactement. Il est connu voir DE C 20 44 199 de viser une valeur de consigne déterminée de l'angle en mesurant l'angle de pliage pendant le processus de pliage et en commandant la machine en conséquence par l'intermédiaire d'une boucle de régulation Eventuellement, on peut aussi mesurer le retour élastique après décharge L'inconvénient des procédés méca- niques de mesure est que leurs capteurs peuvent entraver les travaux de pliage. C'est pourquoi le but de l'invention est de fournir un procédé de mesure, qui soit indépendant de modifications de 2 2526158 la surface éclairée de la matière, qui n'entrave pas les travaux de pliage, et qui fournisse dans toutes les con- ditions d'éclairage des résultats de mesure plus précis. Le problème est résolu, selon l'invention, par le fait que sur la surface qui se déforme, par exemple l'aile de pliage d'une feuille de tôle, au moyen d'au moins une source lumineuse telle qu'un laser, une diode émettrice d'infrarouge, ou analogue, dirigée sous un angle aigu vers la position initiale de la surface et faisant un angle aigu avec la ligne de pliage, on engendre au maximum deux points lumineux, qu'au moyen d'un photodétecteur, par exemple d'un appareil de prise de vues à lignes de diodes, on relève la distance parcourue par le ou les points lumineux ou leur configuration ou la distance entre les points lumineux, que l'on compare les valeurs mesurées à la valeur de consigne dans un microprocesseur, et qu'au moyen d'un organe actif, on intervient par régulation dans le processus de façon- nage, par exemple en commandant la profondeur d'enfoncement du poinçon de pliage. Dans un mode d'exécution de l'invention, on concentre seulement un faisceau lumineux conique dans une mesure telle qu'il forme une ellipse, qui s'allonge à mesure que le pliage augmente, la variation de l'ellipse fournissant une mesure de la position de l'objet à mesurer, par exemple de l'aile de pliage. Dans un autre mode d'exécution du procédé selon l'invention, deux points lumineux nettement concentrés sont engendrés par deux sources lumineuses disposées côte à côte et dont les axes de rayonnement se coupent ou divergent, la distance variable entre les points lumineux constituant une mesure de la déformation de la matière. Pour la mise en oeuvre du procédé de mesure selon l'invention, dans une presse à estamper à pliage libre, au. moins une source lumineuse est disposée, en dessous de la matrice et dans la région de l'un de ses côtés frontaux, de telle sorte que son rayon lumineux atteint par le bas, à 3 2526158 peu près au centre de la matrice, la feuille de tôle posée, à une petite distance latérale du bord extérieur de la matrice et un photodétecteur est dirigé sur la région de projection de la feuille de tôle, à côté du centre de la matrice. L'invention est expliquée plus précisément à propos des dessins, dans lesquels: la figure 1 montre en perspective un mode d'exécution de presse à estamper munie de l'appareil de mesure selon l'in- vention; la figure la est un détail de la figure 1 en perspective la figure 2 est un schéma de la matrice de la presse à estamper représentée par la figure 1, en élévation latérale, montrant la mesure d'un point lumineux; la figure 3 est une vue en plan schématique correspondant à la figure 2; la figure 4 est une vue en élévation latérale schématique illustrant un autre procédé la figure 5 est une projection de la reproduction du rayon lumineux dans le procédé selon la figure 4 (cartouche X) les figures 6 et 7 illustrent schématiquement un autre procédé selon l'invention, utilisant deux sources lumi- neuses; et la figure 8 est un organigramme du procédé. Sur la figure 1 et en partie sur la figure la, on peut voir une presse à estamper à pliage libre Sur des montants 1, une joue inférieure 2 est munie d'une table 3 sur la- quelle est fixée une matrice 4 On a désigné par 5 une joue supérieure entraînée par des vérins hydrauliques 6 et au coulisseau 8 de laquelle est fixé un poinçon 9 On a dési- gné par 10 une enveloppe qui présente, à son côté opposé à la matrice 4, une paroi en verre l Oa Comme le montre la figure la, l'enveloppe 10 sert à protéger les appareils, qui y sont montés sur une plaque de montage l Ob, ici la diode de laser 12 a et l'appareil de prise de vues à lignes de diodes 15 a Comme on peut le voir, un rayon lumineux émis 4 2526158 par la diode de laser atteint la feuille de tôle non loin du bord extérieur 13 de la matrice 4 et est reçu par l'appareil de prise de vues à diodes 12 a, disposé perpendiculairement à l'axe de pliage, dans la région de son point lumineux. On décrit ci-après différentes possibilités, qui per- mettent, en utilisant des procédés optoélectroniques, de mesurer l'angle de pliage pendant le processus de pliage. On met en pratique, comme suit, le principe de mesure selon les figures 2 et 3 Sur la feuille de tôle plane Il arrive un faisceau lumineux de diamètre aussi petit que possible et d'intensité aussi grande que possible, qui part de la diode à laser 12 a et se dirige sur la feuille de tôle 11 en faisant un angle déterminé avec l'axe de pliage dans la zone Y et plus précisément, dans la région de la future aile lla, juste à côté du bord extérieur 13 de la matrice 4 ou à travers un évidement de celle-ci Sur la feuille de tôle Il se forme un point lumineux AB On observe celui-ci à l'aide d'un appareil de prise de vues à photodiodes 15. La ligne de capteurs photosensible 16 de l'appareil de prise de vues est également disposée parallèlement à l'axe de pliage 18 et forme un plan avec le faisceau lumineux susdit 17 a. Si maintenant on plie la feuille de tôle, le point lumineux se déplace sur celle-ci, par exemple de la position initiale A vers B La ligne de capteurs détecte celle des composantes du parcours, qui est dirigée parallèlement à l'axe de pliage (parcours 1) Dans la mesure o l'on connalt les relations géométriques du processus de pliage (géométrie de l'outil, angle du faisceau lumineux, point d'incidence dans la position initiale), on peut, du déplacement du point lumineux relativement à la position initiale, conclure à l'angle de pliage obtenu. Le procédé de mesure selon les figures 4 et 5 se pratique avec utilisation des mêmes composants que dans le principe de mesure selon les figures 2 et-3, mais avec un faisceau lumineux conique 17 b de plus grand diamètre, qui 2526158 représente, sur la surface de la tôle, une section conique (ellipse) D On mesure la variation d'un axe de l'ellipse relativement à la position initiale C De préférence, on mesure l'axe perpendiculairement à l'axe de pliage (disposi- tion de la figure 5) En connaissant le diamètre du faisceau lumineux 17 b, on peut calculer l'angle correspondant En vue d'une précision de mesure aussi grande que possible, l'ap- pareil de prise de vues détecte, de préférence, la largeur du point lumineux (de préférence les lieux de transition obscur- Io clair et clair-obscur) Lors de l'interprétation qui suit, on peut alors calculer dans chaque cas le centre du point lumineux, en tant que moyenne des coordonnées initiales et finales de la tache lumineuse. Le principe de mesure selon les figures 6 et 7 repose sur l'utilisation de deux rayons lumineux 17 c et 17 d, qui atteignent la feuille de tôle dans un même plan sous des angles différents Y et Y" 2 et forment ainsi chacun un point lumineux La ligne de capteurs de l'appareil de prise de vues a photodiodes 15 est également disposée dans la région des rayons lumineux Bl et B 2 reproduits sur la feuille de tôle 11. On détermine au moyen de l'appareil de prise de vues la distance variable entre les deux points; en connaissant les conditions géométriques du processus de pliage et la disposition des rayons lumineux, on peut calculer l'angle cor- respondant. 6 2526158 R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé optoélectronique de mesure pour la mesure de déformations de matière dans des machines de façonnage, en particulier de l'angle de pliage dans les presses à. estamper à pliage libre, caractérisé en ce que sur la sur- face qui se déforme, par exemple l'aile de pliage d'une feuille de tôle, au moyen d'au moins une source lumineuse telle qu'un laser, une diode émettrice d'infrarouge, ou ana- logue, dirigée sous un angle aigu vers la position initiale de la surface et faisant un angle aigu avec la ligne de pliage, on engend:re au maximum deux points lumineux, en ce qu'au moyen d'un photvo-rltecteur, par exemple d'un appareil de prise de vues à lignes de diodes, on relève la distance parcourue par le ou lis points lumineux ou leur configura- tion ou la distance entre les points lumineux, en ce que l'on compare les valeurs mesurées à la valeur de consigne dans un microprocesseur, et en ce qu'au moyen d'un organe actif, on intervient par régulation dans le processus de façonnage, par exemple en commandant la profondeur d'enfonce- ment du poinçon de pliage. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on concentre seulement un faisceau lumineux conique dans une mesure telle qu'il forme une ellipse, qui s'allonge à mesure que le pliage augmente. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux points lumineux nettement concentrés sont engendrés par deux sources lumineuses disposées côte à côte et dont les axes de rayonnement se coupent ou divergent. 4 Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par une presse à estamper à pliage libre dans laquelle au moins une source lumineuse ( 2) est disposée en dessous de la matrice ( 4), de telle sorte que son rayon lumineux ( 7) atteint par le bas, à peu près au centre de la matrice, la feuille de t 8 le posée ( 1), à une petite distance latérale du bord ex- térieur de la matrice ( 4) et qu'un photodétecteur ( 5) est 7 2526158 dirigé latéralement sur la région de projection (A/B) de la feuille de tôle ( 1), à peu près perpendiculairement à l'axe longitudinal de la matrice ( 4).