Brevet FR2567641A1 — publié le 19860117

L'invention concerne un procédé automatique de digitalisation d'un mo dèle par une machine à mesurer tridimensionnelle équipée d'un palpeur à contact. Pour le repérage des cotes d'une pièce quelconque on connait le procédé qui consiste à explorer la pièce dans une série de plans parallèles, le trajet du palpeur étant une suite de créneaux orthonormés dont le pas est constant et fixé par l'opérateur. Ce procédé présente l'inconvénient de définir des distances d'exploration sur le pièce qui sont variables et fonction de l'inclinaison du modèle par rapport aux axes de déplacement du palpeur Un procédé plus dvolud consiste à faire décrire au palpeurdes créneaux rectangulaires dont les cotés sont parallèles et perpendiculaires au segment matérialisé par les deux positions précédentes du palpeur correspondant au contact avec le modèle. La présente invention a pour but de rendre le mouvement du palpeur plus rapide en lui faisant décrire un cheminement en forme de portions de cercle ou de triangles équilatéraux. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celleoci appa- raitront mieux à la lumière de la description qui va suivre d'un appareillage susceptible d'exécuter le procédé de l'invention pour l'exploration du contour d'un objet modèle par ledit appareillage, faite en référence aoet dessins annexes dans lesquels - La figure 1 représente schématiquement les éléments essentiels d'un appareillage permettant la mise en oeuvre de l'invention. - La figure 2 représente plus particulièrement plusieurs dispositions successives du palpeur, par rapport au modèle. - Les figures 3, 4, 5 et 8 illustrent le déplacement du palpeur mis en oeuvre suivant le procédé de l'invention. En se reportant plus particulièrement à la figure 1 on voit que la mise en oeuvre du procédé de l'invention suppose un système de déplacement relatif du palpeur par rapport au modèle suivant trois axes perpendiculaires xyz Un tel type de machine existe couramment dans l'industrie soit sous forme de machine à mesurer tridimensionnelle, soit sous forme de machine outil. L'exploration du modèle se fait dans une suite de plans parallèles et nous supposerons que l'on travaille dans des plans horizontaux donc à Z = constante étant entendu que le raisonnement serait le meme si l'on travaillait dans des plans verticaux. Le palpeur (î) est supposé cylindrique pour une compréhension plus aisée de l'invention mais on peut envisager tout autre forme notamment une forme cylindrique à extrémité sphérique. II est organisé pour délivrer un signal électrique dès qu'il vient en contact avec la pièce (2). Les cotes relatives du palpeur et du modèle sont relevées par le système de mesure qui équipe la machine à mesurer ou la machine outil à commande numérique si c'est une machine de ce type qui est utilisée pour le palpage. Les moteurs des déplacements suivant X et Y sont pilotés par un calculateur (3) recevant les informations représentatives du contact entre le palpeur (1) et le modèle (2) par l'intermédiaire d'une mémoire M, où sont stockées les-dites informations. Le système de déplacement du palpeur (1) permet une progression suivant X et Y. La démultiplication de la transmission de mouvement entre les moteurs 4 et 5 pilotant le palpeur suivant X et Y d'une part et le support de palpeur d'autre part est suffisamment importante de sorte qu'une rotation élémentaire de l'un des moteurs ne se traduit que par un déplacement élémentaire de quelques microns suivant la direction X ou Y correspondante. On conçoit donc que si les moteurs 4 et 5 sont commandés en même temps par une suite d'ordres élémentaires, le mouvement du palpeur pourra être assimilé à une courbe continue. En programment convenablement le.calculateur ou en utilisant à cet effet une commande numérique déjà utilisée sur la machine à mesurer tridimensionnelle ou la machine outil à commande numérique, il sera facile de déterminer que la courbe soit un cercle ou un triangle équilatéral. La figure 2 illustre, suivant une vue en plan, les positions du palpeur correspondant à plusieurs contacts avec le modèle. Les positions du centre du palpeur figurant en A, B etc.. sont désignées ultérieurement par le terme IlpÔles". On va maintenant décrire, en référence à la figure 3, un mode-de progression du palpeur le long du contour de l'objet modèle. Le palpeur oyant dejà touché le modèle à deux reprises, la mémoire M a retenu les cotes des pales A et B. le calculateur détermine la position du centre O1 du nouveau trajet du palpeur tel que le vecteur BO1 soit égal à la moitie du vecteur AB. Ensuite, le même calculateur, ou un autre calcu lateur annexe au premier, ou la commande numérique de la machine utilisée pour le palpage, si cette machine est dotée d'une commande numérique, détermine les impulsions à donner aux moteurs des axes X et Y pour que le mouvement du palpeur soit un cercle passant par B et centré en Oi. Quand le palpeur parcourant le cercle précédent touchera le modèle, cette position correspondant au pale C, le signal électrique délivré par le palpeur sera transmis au calculateur ou à la commande numérique qui donnera un signal d'arret immédiat aux moteurs (4) et (5)* Si le palpeur présente une certaine flexibilité sans résilience dans le sens horizontal, le support du palpeur s'arrêtera très près de C en C sans endommager la pièce et sans cause d'erreur pour la suite des opérations Au moment exact ou le palpeur a délivré son signal en C, les cotes du pale C sont prises "à la volée" à partir des moyens de mesure de la machine à mesurer tridimensionnelle ou de la machine outil à commande numérique et stockées dans la mémoire M du calculateur. Dès qu'il y a eu contact, le calculateur (3) peut déterminer le centre d'un nouveau cercle O2 tel que C O2 = BC. Le palpeur arrêté en C' parcou- T rera le cercle passant par C' et de centre O2, jusqu'au nouveau contact avec la pièce, le déplacement du palpeur étant commande par le calculateur ou par la commande numérique. Le déplacement du palpeur entre deux points de contact étant circularre, son mouvement sera plus régulier que sil devait se faire sous forme de cré- neaux rectangulaires. La mémorisation des différents pales A B C etc... dans la mémoire M permettra de connaitre de fa con systématique la géométrie d'une surface enveloppe du modèle palpé Ainsi, il sera possible ensuite d'usiner une pièce à I'identique du modèle si on utilise un outil de meme forme que le palpeur et qu'on le fasse passer suivant une courbe continue passant par tous les pales mémorisés On ne changerait pas l'invention en modifiant Légèrement la détermina- tion du centre des cercles qui forment les trajets du palpeur. Ainsi, il serait possible de déterminer 02 par ie vecteur C02 parallèle à BC et dont la longueur ne serait plus égale àlBClmais serait une valeur 2 constante prédéterminée par ltopdrateur. De meme, il serait possible de déterminer 2 non plus à partir du pale C mais à partir du poinf d'arret C' à partir du vecteur C'O2 dans Je prolongemment du vecteur BC' et de longueur BC' ou de longueur constante fixée par l'opérateur. 2 Se référant a la figure 4, il est possible également de déferminer O9 par une rotation de # C (ouQ C') dtun angle égal le centre du cercle passant parABC . étant Suivant la figure 5, on pourra salement fixer le centre du cercle non pas comme il a été déterminé précédemment, mais suer la perpendiculaire a A B tels que B H et H O soient constants ef fixés par Itopérateur. Dans ces conditions O B et l'angle sont également constants. Cette façon d'opérer présente l'avantage de diminuer la longueur du trajet du palpeur entre deux contacts et de réduire l'éloignement possible du palpeur par rapport au modèle. Les figures 6 et 7 montrent que, quelles que soient la forme du modèle et la position du centre du cercle, le palpeur rencontrera toujours la pièce. Bien entendu, dans la mesure ou le rayon de courbure du modèle varie beaucoup, la digitalisation sera d'autant plus régulière que le rayon des cercles de déplacement du palpeur sera petit en regard du rayon de courbure minimum du modèle. La figure 8 montre le déplacement du palpeur le long du modèle suivant quatre cercles successifs. La figure 9 explicite la position du centre du cercle décrit par le pal- peur dans le déplacement circulaire de celui-ci entre B et C. La figure 10 montre un autre mode de progression du palpeur sous forme de triangles équilatéraux. Le palpeur ayant défini deux pales A et B, le trajet serait un triangle BCD équilatéral tel que le cdte BC ferait un angle de 300 avec AB. Le point de contact du palpeur avec la pièce est déterminé par le pale M. Le caté du triangle aurait une valeur constante fixee par l'opérateur. REVENDICATIONS 1. Procédé automatique de digitalisation d'un modèle par une machine à mesurer tridimensionnelle ou une machine outil à commande numérique munie d'un palpeur digital et consistant à mémoriser une succession de positions du palpeur sensiblement équidistantes, le trajet du palpeur entre deux contacts étant circulaire (figure 8). 2. Procédé selon la revendication précédente comportant un palpage au moyen d'un palpeur flexible ou rétractable dont une extremité se trouve dans un plan, la position dudit palpeur au modèle palpé étant assuiétie à se déplacer selon une succession d'arcs de cercles centré en O, O étant tel que si A et B sont les deux précédentes positions du palpeur en contact avec le modèle, O B est constant ou sensiblement constant et O B fait avec A B un angle constant ou sensiblement constant (figure 9). 3. Procédé automatique de digitalisation d'un modèle par une machine à mesurer tridimensionnelle ou une machine outil à commande numérique munie d'un palpeur digital et consistant à mémoriser une succession de positions du palpeur sensiblement équidistantes, le trajet du palpeur entre deux contacts étant un triangle équilateral dont le premier coté fait un angle de 30 degrés avec le segment constitué par les deux pales précédents (figure 10).