Brevet FR2612626A1 — publié le 19880923

L'invention concerne un dispositif destiné à mesurer au moins une distance entre un objet - un arbre d'appareil travaillant - et au moins un élément de profil d'un autre objet (qu'on-appellera la pièce) mobile par rapport au premier objetqui opère sans contact physique au moyen d'une décharge électrique pulsée, déclenchée par un générateur de haute tension - composé d'un oscillateur et d'une partie à haute tension - et qui se forme, soit dans un trajet de décharge de mesure, qui est formé par une électrode à haute tension connectée à la partie à haute tension et par une électrode de masse qui représente la pièce, soit sur un trajet de décharge de référence - qui est formé par l'électrode à haute tension et par une élec- trode de référence connectée à la masse - dispositif dans lequel, pour l'identification du trajet de décharge, il est prévu un capteur intercalé dans le circuit d'au moins un trajet de décharge et qui, en présence d'une dé- charge électrique dans ce trajet, produit une impulsion qui est analysée d'une façon appropriée dans une unité d'analyse, pour former un signal fonction de la distance, et qui sert à déterminer le mouvement de poursuite à l'objet qui peut être relié au dispositif. On connaît déjà un dispositif du genre en question, qui comprend un trajet de décharge de mesure et un tra- jet de décharge de référence (DE-A-3 515 799, en parti- culier, figure 2b), dispositif au moyen duquel on peut calculer une distance qui doit être respectée entre une électrode à haute tension - qui est directement connectée à un objet, par exemple, un arbre d'appareil travaillant - et une pièce et au moyen duquel on peut former un signal de poursuite fonction de la distance qui servira à dé- terminer un éventuel mouvement de poursuite en réponse à un écart affectant cette distance. Si l'on voulait surveiller plusieurs distances à respecter entre l'objet et la pièce, on pourrait disposer plusieurs dispositifs de ce genre l'un à côté de l'autre, en appliquant le même principe, ce qui aurait pour conséquence, par exemple dans le cas de deux distances à surveiller, que l'on devrait prévoir dans la région de mesure deux groupes d'électrodes composés chacun d'un trajet de décharge de mesure et d'un trajet de décharge de référence. Toute- fois, compte tenu des petites dimensions qu'on exige des groupes d'électrodes placés dans la région de mesure et compte tenu de la proximité qui est également exigée entre le trajet de décharge de mesure et le trajet de décharge de référence, ceci conduirait à des difficultés de construction considérables. Le but de l'invention est donc de perfectionner un dispositif du genre en question de telle manière qu'au moyen de ce dispositif, il soit possible de mesurer au moins deux distances sans agrandissement notable du volume d'encombrement. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que pour mesurer une autre distance entre l'objet et un autre élément de profil de la pièce, il est encore prévu une deuxième électrode à haute tension connectée à une autre partie à haute tension, au moyen de laquelle on forme un deuxième trajet de décharge de mesure avec l'électrode de masse qui représente la pièce, la deuxième électrode à haute tension pouvant - soit former un deuxième trajet de décharge de référence avec la deuxième électrode de référence, - soit servir temporairement d'électrode de ré- férence mise à la masse dans le premier trajet de dé- charge de référence pour la première électrode à haute tension, auquel cas la première électrode à haute tension sert à son tour d'électrode de référence mise à la masse dans le deuxième trajet de décharge de référence pour la deuxième électrode à haute tension, - et les trajets de décharge sont disposés très rapprochés l'un de l'autre dans l'espace - situés à l'intérieur du volume de gaz de ces trajets de décharge, et, en outre, la première et la deuxième électrodes à haute tension sont pilotées en alternance par l'oscil- lateur par l'intermédiaire de leurs parties à haute ten- sion, par le fait que le capteur est intercalé dans le circuit des trajets de décharge de référence, et par le fait que, pour l'identification de l'impulsion du capteur, en présence d'une décharge élec- trique qui se produit dans le premier ou dans le deuxième trajet de décharge de référence, cette décharge porte un marquage correspondant, imprimé par le générateur de haute tension, et les impulsions ainsi identifiées sont traitées dans l'unité d'analyse pour former un signal de poursuite fonction de la distance, qui sert à corriger, soit la première distance, soit l'autre distance. Selon une autre caractéristique de l'invention, le marquage des décharges électriques s'effectue par des amplitudes, durées d'impulsions ou instants d'apparition différents. Selon une autre caractéristique de l'invention, le marquage des décharges électriques s'effectue par le fait que les électrodes à haute tension sont alimentées avec des polarités différentes cependant qu'entre l'é- lectrode à haute tension considérée et sa partie à haute tension est connectée, dans le sens direct, une diode à haute tension et les deux électrodes à haute tension sont connectées à la masse, chacune à travers une autre diode à haute tension en série avec le capteur, l'autre diode à haute tension connectée dans chaque branche étant connectée dans le sens direct correspondant à la polarité de l'autre électrode à haute tension. Selon une autre caractéristique de l'invention, les parties à haute tension des électrodes à haute tension sont commandées avec décalage temporel (multi- plexage dans le temps) par les signaux de tension de l'oscillateur, chaque signal de tension de l'autre étant envoyé à un démultiplexeur muni d'un circuit logique ET à l'autre entrée duquel est envoyée l'impulsion du capteur et à la sortie duquel apparait le signal de poursuite. Selon une autre caractéristique de l'invention, la longueur des trajets de décharge de référence est également ou inférieure à la distance entre les deux électrodes à haute tension. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'électrode à haute tension est connectée, à travers un capteur de courant, une autre électrode à haute tension qui, de même que l'électrode à haute tension est disposée à la même distance de la pièce représentant l'électrode de masse et par le fait que, en présence d'une décharge électrique qui se produit sur ce trajet de dé- charge, produit une impulsion qui est elle aussi envoyée à l'unité d'analyse pour former un signal de poursuite correspondant. Avec le dispositif selon l'invention, on obtient donc ce qu'on appelle un système capteur à deux canaux qui, dans le cas idéal, ne demande qu'une seule électrode au lieu de deux par canal. Cette simplification permet de donner au dispositif une construction très compacte; en outre, les écartements des électrodes et, de cette façon, également les distances de référence peu- vent être réduits dans une telle mesure qu'il est possible d'effectuer des mesures de distances inférieures à 1 mm. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés sur le dessin annexé et seront décrits de façon plus détaillées dans la suite. Sur le dessin, - la figure la montre par une représentation sché- matique un premier exemple de réalisation du groupe d'électrodes d'un dispositif avec utilisation d'une électrode de référence commune, et la figure lb représente le schéma de commande corres- pondant; la figure 2a montre, dans une représentation schématique, un deuxième exemple de réalisation du groupe d'électrodes du dispositif, dans le cas o les électrodes sont utilisées comme référence l'une pour l'autre; la figure 2b représente le schéma de commande correspondant; la figure 3a montre par une représentation schéma- tique un troisième exemple de réalisation du groupe d'électrodes du dispositif dans le cas o les électrodes sont utilisées comme référence l'une pour l'autre; et la figure 3b représente le schéma de commande correspondant. Ainsi que ceci ressort des figures la et lb, au moyen d'une électrode à haute tension 1, on surveille la distance à un élément de profil 4.1 d'une pièce 4 et, à l'aide d'une électrode à haute tension 2, la distance à un élément de profil 4.2 de la pièce 4. Une électrode de référence 3 est agencée entre les deux électrodes à haute tension 1, 2 de manière que, d'une part, la distance entre les deux électrodes à haute tension 1, 2 soit supérieure aux distances auxquelles l'électrode de référence 3 se trouve des deux électrodes à haute tension 1, 2 et de manière que, d'autre part, toutes les électro- des se trouvent à l'intérieur du volume gazeux 11 qui se forme à la suite d'une décharge électrique dans l'un des trajets de décharge. Ici, il se forme un premier trajet de décharge de mesure (1.MF) de la première élec- trode à haute tension 1 jusqu'à un élément de profil 4.1 de la pièce 4 mise à la masse 4.3 et, il se forme un premier trajet de décharge de référence (1.RF) entre la première électrode 1 et l'électrode de référence 3 et il se forme un deuxième trajet de décharge de mesure (2.MF) entre la deuxième électrode à haute tension 2 et l'élément de profil 4.2, et un deuxième trajet de décharge de référence (2.RF) entre cette deuxième électrode 2 et l'électrode de référence 3. Par ailleurs, la première électrode à haute tension 1 est connectée à une première partie à haute tension 5 (transformateur) et la deuxième électrode à haute tension 2 à une deuxième partie à haute tension 6, la partie à haute tension 5 étant à son tour connectée par une connexion 5.1 à un oscillateur 7, et la deuxième partie à haute tension 6 connectée à cet oscillateur 7 par une connexion 6.1, l'oscillateur et les deux parties à haute tension formant le générateur de haute tension. L'oscillateur 7 est encore connecté, par des conducteurs dérivés 5.1.1 et 6.1.1. à un démultiplexeur 8 et à un circuit logique ET 9, ces deux éléments étant à leur tour connectés à un capteur 10, respectivement par une connexion 8.1 et par une connexion 9.1. Les électrodes à haute tension 1, 2 sont activées en alternance par l'oscillateur 7, par l'intermédiaire des parties à haute tension 5, 6 et, plus précisément, à l'instant des fronts positifs des signaux de tension 7.1 et 7.2 produits par l'oscillateur et qui sont décalés dans le temps d'une valeur égale à la phase d'horloge T. Ceci signifie qu'une décharge électrique est tout d'abord émise par la première électrode à haute tension 1 puis par la deuxième électrode à haute tension 2. Aussi longtemps qu'il se produit une décharge électrique partant de la première électrode à haute tension 1, dans le premier trajet de décharge de référence 1.RF, et qu'il se produit une décharge électrique de la deuxième électrode à haute tension 2 dans le deuxième trajet de décharge de référence 2.RF, ceci signifie que aussi bien la distance entre la première électrode à haute tension 1 et l'élément de profil 4.1 que la distance entre la deuxième électrode à haute tension 2 et l'élément de profil 4.2 sont trop grandes et que des dispositifs de poursuite doivent donc être commandés de telle manière que les distances diminuent jusqu'à ce que la décharge électrique partant de la pre- mière électrode à haute tension 1 se produise dans le premier trajet de décharge de mesure (1.MF) et que la décharge électrique partant de la deuxième électrode à haute tension 2 se produise par le deuxième trajet de décharge de mesure (2.MF). Le saut de la décharge électrique a par contre pour effet que le capteur 10 ne produit plus aucune impulsion, ce qui a pour conséquence que les dispositifs de poursuite sont pilotés de telle manière que les distances s'agrandissent à nouveau jus- qu'à ce que la décharge électrique se produise à nouveau dans le trajet de décharge de référence correspondant (1.MF et/ou 2.RF), et le processus se reproduit. Les circuits logiques ET des démultiplexeurs 8, 9 servent à vérifier si l'impulsion produite par le capteur provient d'une décharge électrique qui s'est produite dans le premier trajet de décharge de référence ou dans le deuxième trajet de décharge de référence. Etant donné qu'aussi bien le signal de tension 7.1 ou 7.2 que l'impul- sion du capteur 10 sont envoyés à chaque circuit logique ET, la fonction ET peut distinguer si l'impulsion du capteur 10 se produit dans la phase d'horloge 7.1 du si- gnal de tension 7.1 destiné à la première électrode à haute tension 1 ou dans la phase d'horloge T2 du signal de tension 7.2 destiné à la deuxième électrode à haute tension 2. En conséquence, il apparaît à la sortie correspondante des multiplexeurs, des signaux de pour- suite 8.2, 9.2 (un signal 0 ou 1) qui pilotent le disposi- tif de poursuite correspondant de l'objet - par exemple, le bras de soudage dans l'appareil de soudage ou la main d'un robot - qui est relié au dispositif, pour le rappro- cher de la pièce. Si on exige du dispositif qu'il possède une résolution de profil particulièrement grande, il faut que les trajets de décharge de référence soient d'autant plus petits et, d'autre part, que des électrodes à haute tension soient placées relativement près l'une de l'autre. Pour respecter ces conditions, selon les figures 2a et 2b, on n'utilise que deux électrodes à haute tension 1, 2 et il se forme un premier trajet de décharge de mesure (1.MF) de la première électrode à haute tension 1 à l'élément de profil 4.1 et un deuxième trajet de dé- charge de mesure (2.MF) de la deuxième électrode à haute tension 2 à l'élément de profil 4.2. Par ailleurs, les trajets de décharge de référence sont formés entre les deux électrodes à haute tension 1, 2; en fait, il se forme un premier trajet de décharge de référence (1.RF) de la première électrode à haute tension 1 à la deuxième élec- trode à haute tension 2 qui sert alors d'électrode de référence (3) et un deuxième trajet de décharge de référence (2.RF) de la deuxième électrode à haute tension 2 à la première électrode à haute tension 1 qui sert alors d'électrode de référence (3). Afin qu'il puisse se former une décharge électrique dans les trajets de décharge de référence de façon tout aussi libre que dans les tra- jets de décharge de mesure, il faut que les deux voies possèdent des impédances comparables. Toutefois, les en- roulements secondaires des parties de haute tension 5, 6 (transformateurs) représentent des impédances considé- rables à travers lesquelles le courant de décharge devrait s'écouler pour atteindre la masse, par exemple, dans le cas d'une décharge électrique passant par le premier tra- jet de décharge de référence (1.RF), à travers l'enroule- ment secondaire de la partie à haute tension 6 qui est à la masse, et inversement. Pour cette raison, ces impé- dances sont court-circuitées par deux diodes à haute ten- sion 12.1, 13.1, la diode à haute tension 12.1 étant connectée entre la deuxième électrode à haute tension 2 et la masse 4.3, en série avec le capteur 10, et la diode de haute tension 13.1 entre la première électrode à haute tension 1 et la masse 4.3, en série avec le capteur 10. Toutefois, étant donné que, en dernière analyse pendant une décharge électrique, ces diodes à haute tension n'ont pas un comportement neutre mais représentent de faibles impédances, leur influence est reproduite, et par conse- quent compensée, à l'aide de deux autres diodes à haute tension 12, 13 de mêmes propriétés. La diode à haute tension 12 est ici connectée entre la première électrode à haute tension 1 et la partie à haute tension 5 de cette électrode, tandis que la diode à haute tension 13 est connectée entre la deuxième électrode à haute tension 2 et la partie à haute tension 6 correspondante, et ceci, de telle sorte que les sens de passage des diodes 12, 12.1 d'une part et des diodes 13, 13.1 d'autre part soient identiques et associés à la polarité de leurs parties à haute tension 5, 6 respectives, la partie à haute tension 5 travaillant avec une haute tension positive et la partie à haute tension 6 avec une haute tension négative. Egalement, dans cet exemple de réalisation, les électrodes à haute tension 1, 2 sont activées en alter- nance par l'oscillateur 7, par l'intermédiaire des parties à haute tension 5, 6. Si, maintenant, il se produit une décharge électrique issue de la première électrode à haute tension 1 en passant par le premier trajet de décharge de référence (1.RF), la deuxième électrode à haute tension 2 sert d'électrode de référence 3, le courant de décharge s'écoulant à la masse 4.3 en traversant la diode 12.1 et la résistance du capteur 10. Si, ensuite, il se produit à l'inverse une décharge électrique à partir de la deuxième électrode à haute tension 2 et en passant par le deuxième trajet de décharge de référence (2.RF), la première électrode à haute tension 1 sert d'électrode de référence 3 et le courant s'écoule à la masse 4.3 en traversant la diode 13.1 et la résistance du capteur 10. Toutefois, les décharges électriques passant par les trajets de décharge de référence signifient que les distances entre les électrodes à haute tension 1,-2 et les éléments de pro- fil 4.1, 4.2 sont trop grandes, et les dispositifs de poursuite sont donc commandés de manière à réduire les distances. Le capteur 10 fournit les signaux nécessaires pour cela car, en raison des différentes polarités des parties à haute tension, il apparaît à sa sortie des impulsions positives 10.1 et/ou des impulsions néga- tives 10.2 qui sont résolues dans l'unité d'analyse 14 en signaux de reproduction correspondants 14.1, 14.2 envoyés aux dispositifs de poursuite correspondants. Une impulsion positive ou une impulsion négative n'est alors plus produite que si l'électrode à haute tension 1 ou l'électrode à haute tension 2 a été suffisamment rapprochée de la pièce pour que, maintenant, la décharge électrique se produise dans le premier trajet de décharge (1.MF) ou dans le deuxième trajet de décharge (2.MF). Ceci signifie que les dispositifs de poursuite sont à nouveau pilotés en sens inverse, et le processus se répète. Les figures 3a et 3b représentent un dispositif correspondant à celui des figures 2a et 2b mais complété par une électrode à haute tension 15. L'électrode à haute tension 15 est ici disposée, d'une façon analogue à l'électrode à haute tension 1, à la même distance de l'élément de profil 4.1 de la pièce 4 et, en outre, elle est connectée électriquement à l'électrode à haute tension 1 par l'intermédiaire d'un capteur de courant 16, de sorte qu'elle est également alimentée par la partie à haute tension 5. En combinaison avec l'électrode à haute tension 1, l'électrode à haute tension 15 sert à rendre les distances des deux électrodes à haute tension 1, à l'élément de profil 4.1 symétriques l'une de l'autre zl 61626 1 1 et, par conséquent, à permettre d'aligner l'ensemble d'électrodes, par exemple, perpendiculairement à la pièce. En présence d'une décharge électrique qui se pro- duit entre l'électrode à haute tension 15 et l'électrode de masse représentée par la pièce, le capteur de courant 16 produit une impulsion qui est envoyée de même à l'unité d'analyse 14 et, là, est résolue en un signal de poursuite 4.3 qui correspond au dispositif de pour- suite correspondant. Les fonctions assignées aux diffé- rentes électrodes sont ici les suivantes: Electrode à haute tension 2 -> pièce 4.2 ou électrode à haute tension 2 > Electrode à haute tension 1 distance vers le bas (vers l'élément de pro- fil 4.2) Electrode à haute tension 1 -> pièce 4.1 ou électrode à haute tension 1 - Electrode à haute tension 2 distance au côté (vers élément de pro- fil 4.1), Electrode à haute tension 1 > pièce 4.1 ou électrode à haute tension 15-3 Pièce 4.1 ^ symétrie. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour la mesure sans contact physique d'au moins une distance entre un objet - arbre d'appareil travaillant - et au moins un élément de profil d'une pièce pouvant se déplacer par rapport à l'objet, au moyen d'une décharge électrique pulsée, dé- clenchée par un générateur de haute tension - composé d'un oscillateur et d'une partie à haute tension et qui se forme - soit dans un trajet de décharge de mesure - qui est formé par une électrode à haute tension connectée à la partie à haute tension et par une électrode de masse qui représente la pièce, soit dans un trajet de décharge de référence - qui est formé par l'électrode à haute tension et par une électrode de référence connectée à la masse cependant que, pour l'identification du trajet de décharge, il est prévu un capteur, intercalé dans le circuit d'au moins un trajet de décharge, et qui, en présence d'une décharge électrique dans ce trajet de décharge, produit une impulsion qui est analysée de façon appropriée dans une unité d'analyse pour former un signal fonction de la distance et qui sert à déterminer le mouvement de poursuite de l'objet qui peut être relié au dispositif, caractérisé en ce que, pour mesurer une autre distance entre l'objet et un autre élément de profil (4.2) de la pièce (4), il est prévu encore une deuxième électrode à haute tension (2) connectée à une autre partie à haute tension (6), au moyen de laquelle on forme un deuxième trajet de décharge de mesure (2.MF) avec l'électrode de masse (4.3) qui représente la pièce (4), la deuxième électrode à haute tension (2) pouvant - soit former un deuxième trajet de décharge de référence (2.MF) avec l'électrode de référence (3), - soit servir temporairement d'électrode de référence (3) mise à la masse (4.3) dans le premier trajet de décharge de référence (1.RF) pour la première électrode à haute tension (1), auquel cas la première électrode à haute tension (1) sert à son tour d'électrode de référence (3) mise à la masse (4.3) dans le deuxième trajet de décharge de référence (2.RF) pour la deuxième électrode à haute tension (2), et les trajets de décharge (1.MF, 2.MF, RF) sont disposés très rapprochés l'un de l'autre dans l'es- pace - situés à l'intérieur du volume de gaz (11) de ces trajets de décharge, et, en outre, la première et la deuxième électrodes à haute tension (1, 2) sont pilotées en alter- nance par l'oscillateur (7) par l'intermédiaire de leurs parties à haute tension (5, 6), en ce que le capteur (10) est intercalé dans le circuit des trajets de décharge de référence (RF), et en ce que, pour l'identification de l'impul- sion du capteur (10), en présence d'une décharge électri- que produite dans le premier ou dans le deuxième trajet de décharge de référence (1.RF ou 2.RF), cette décharge porte un marquage correspondant, imprimé par le généra- teur de haute tension (7; 5, 6) et les impulsions ainsi identifiées sont trai- tées dans l'unité d'analyse (8, 9; 14) pour former un signal de poursuite (8.2, 9.2; 14.1, 14.2, 14.3) fonction de la distance, qui sert à corriger, soit la première distance, soit l'autre distance. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le marquage des décharges électri- ques s'effectue par des amplitudes, durées d'impulsions ou instants d'apparition différents. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le marquage des décharges électriques s'effectue par le fait que les électrodes à haute tension (1, 2) sont alimentées avec des polarités différentes (+, -) cependant qu'entre l'électrode à haute tension (1, 2) considérée et sa partie à haute tension (5, 6) est connectée, dans le sens direct, une diode à haute tension (12, 13) et les deux électrodes à haute tension (1, 2) sont connectées à la masse (4.3), chacune à travers une autre diode à haute tension (12.1, 13.1) en série avec le capteur (10) , l'autre diode à haute tension (12.1, 13.1) connectée dans chaque branche étant connectée dans le sens direct correspondant à la polarité de l'autre électrode à haute tension (12, 13). 4 - Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les parties à haute tension (5, 6) des électrodes à haute tension (1, 2) sont comman- dées avec décalage temporel (multiplexage dans le temps) par les signaux de tension (7.1, 7,2) de l'oscillateur (7), chaque signal de tension étant de plus envoyé à un démultiplexeur muni d'un circuit logique ET (8, 9) à l'autre entrée duquel est envoyée l'impulsion du capteur (10) et à la sortie duquel apparait le signal de poursuite (8.2, 9.2). -Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur des trajets de décharge (RF) de référence est égale ou inférieure à la distance entre les deux électrodes à haute tension (1, 2). 6 - Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'à l'électrode à haute tension (1) est connectée, à travers un capteur de courant (16), une autre électrode à haute tension (15) qui, de même que l'électrode à haute tension (1), est disposée à la même distance de la pièce (4, 41) représentant l'électrode de masse (4.3) et en ce que, en présence d'une décharge élec- trique qui se produit dans ce trajet de décharge, le capteur de courant (16) produit une impulsion qui est elle aussi envoyée à l'unité d'analyse (14) pour former un signal de poursuite correspondant (14.3).