Brevet FR2547916A1 — publié le 19841228

L'invention concerne un procédé nouveau pour mesurer les déplace- ments du palpeur d'un banc de mesure. Dans un banc de mesure classique, le déplacement du palpeur se fait au moyen de trois glissières perpendiculaires entre elles et la lecture des cotes du centre de la bille du palpeur se fait par la lecture du déplacement de chacune des trois glissières. II est clair que dans ces conditions, les coordonnées du palpeur ne seront obtenues de façon précise que si les glissières n'ont pas de jeu, ne flèchissent pas et sont parfaitement perpendiculaires entre elles. Ainsi, dans le banc de mesure correspondant à la figure (1) I'exactitude de la mesure du déplacement relatif du palpeur par rapport au modèle suivant l'axe des X ne sern obtenue que sous réserve: 1/ que le palpeur ne subisse pas de torsion autour de l'axe des Y. 2/ qu'entre B et C, la glissière des Y n'ait pas de jeu. 3/ qu'entre D et C, le bras horizontal n'ait pas de flexion horizontale. 4/ qu'entre D et E, la charnière des Z n'ait pas de jeu latéral. 5/ qu'entre E et F, le bras horizontal n'ait pas de flexion latérale. Pour obtenir des précisions correctes avec des déplacements relativement importants du palpeur, les constructeurs sont amenés à prévoir des batits très rigides, donc chers et de grande inertie et des glissières de grande précision. La présente invention consiste à mesurer la position du palpeur indépendamment de la cinématique qui l'anime. Elle concerne un procédé de mesure de déplacement d'un palpeur dans l'espace, ledit palpeur étant associé a' au moins un point de repère (O) caractérisé en ce qu'il consiste, pour déterminer une position donnée dudit palpeur (P) - à déterminer les distances dudit point de référence à trois points fixes (ABC). - à résoudre par le calcul un système de trois équations du second degré, ehacune étant du type (xi - xo)2 + (yi - yo)2 + (zi w zo)2 = di2 ob les indices i et o représentent respectivement l'un des points fixes et ledit point de repère et ou di est la distance correspondante mesuree, et - à en déduire les coordonnées du palpeur, La position du palpeur est matérialisée (fig. 2) par deux rotules alignées sur la bille du palpeur P. Ces deux rotules constitueni les points de repère précités. On mesure par triangulation la position de chacune des rotules O et O' par la mesure des distances entre O et trois points fixes du banc d'une part, entre O' et trois autres points fixes du banc d'autre part. Soient A B C les trois points fixes correspondant à O et A' B' C' les trois points fixes correspondant à O'. II est clair que si l'on mesure les distances AO - BO - CO et A' - B' - O' et C' O' les positions de O et O' seront obtenues par la résolution de deux groupes de trois équations du second degré. O' O et P étant alignés, la position de P s'obtiendra directement à partir des coordonnées de O et O'. Le premier groupe d'équations est le suivant (xa - xo)2 + (ya - yo)2 + (za - zo)2 = AO2 (xb - xo)2 + (yb - yo)2 + (zb - zo)2 = QB2 (xc - xo)2 + (yc - yo)2 + (zc - zo)2 = OC2 xa ya za, xb yb zb etc... étant les coordonnées cartésiennes de A B et C. La résolution de ces équations correspondant géométriquement à I'intersection de trois sphères, il n'y aura que deux solutions. L'une d'elles sera éliminée, la triangulation étant conçue pour que l'une des solutions soit en dehors du déplacement possible du palpeur. Les coordonnées cartésiennes du palpeur peuvent être lues avec rapidité et directement par l'intermédiaire de l'interface d'un calculateur étudié pour résoudre les équations précédentes. Les points O O' ABC et A'B'C' peuvent être matérialisés par des rotules sphériques. Mécaniquement, les distances OA - OB etc... peuvent être déterminées par un système de deux tubes coulissants (a et b fig. 3), une règle optique étant solidaire de l'un des tubes et le lecteur de la rbgle optique étant solidaire de l'autre tube. Les deux tubes sont maintenus en extension par un ressort interne ou un vérin sur les deux rotules, le contact se faisant par portée sphérique ou torique. Les portées spheriques et le ressort permettent au tube coulissant de se centrer automatiquement sur les rotules, sans qu'une autre liaison mécanique soit nécessaire pour maintenir le tube en position. Les angles des directions OA - OB - OC et O'A' - O'B' - O'C' entre elles seront déterminées de façon à rester dans certaines limites de façon à obtenir sur les trois coordonnées de P et P' une précision du même ordre de grandeur que la précision sur OA - OB etc... II est à noter que la direction de glissement de la règle optique peut ne pas être parallèle à l'axe passant par les centres des rotules (fig .4). Un calcul simple montre en effet que si ces deux directions ne sont pas parallèles, la distance OA se déduit de la distance mesurée OH par la résolution de l'équation; OA2 = OH2 + HA2, HA étant une constante du système. On peut concevoir tout autre moyen de calculer OA, OB etc.*. sans changer l'esprit de l'invention. Il est possible notamment d'envisager la mesure de ces distances sans qu'il y ait liaison mécanique, par exemple au moyen de lunettes optiques ou de télémètre laser. On remarque également que dans le cas ou le montage du palpeur est suffisamment rigide angulairement, il suffira de calculer la position d'une seule référence du palpeur (par exemple O). L'vn des avantages de notre invention est le suivant : Si le batit du banc est amené à se modifier légèrement, soit sous l'effet du vieillissement, soit sous l'effet de contraintes tbermiques, il suffira de re-6talonner les positions des six points fixes au début de la mesure et de les reprogrammer dans le calculateur pour obtenir un résultat précis. REVENDICATIONS 1) Procédé de mesure de déplacement d'un palpeur dans l'espace, ledit palpeur étant associé à au moins un point de repère (O) caractérisé en ce qu'il consiste, pour déterminer une position donnée dudit palpeur (P). - à déterminer les distances dudit point de référence à trois points fixes (A, B, C). - à résoudre par le calcul un système de trois équations du second degré, chacune étant du type (xi - xo)2 + (yi - yo)2 + (Zi - zo)2 = di2 ou les indices i et o représentent respectivement l'un des points fixes et ledit point de repère et ou di est la distance correspondante mesurée et, - à en déduire les coordonnées du palpeur. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on associe deux points repère (O, 0') audit palpeur et qu'on résoud par le calcul deux systèmes correspondants de trois équations du second degré pour déduire les coordonnées du palpeur malgré ses variations angulaires.