Brevet FR2620817A1 — publié le 19890324

I Procédé pour mesurer la configuration de contour d'un objet défini par de nombreuses parties de surface cylindriques - La présente invention concerne un perfectionnement à un procé- dé pour mesurer les configurations de contour d'objets, lesquelles confi- gurations sont respectivement définies par de nombreuses parties de sur- face cylindriques, telles que des corps à structure alvéolaire qui pré- sentent une surface extérieure cylindrique non uniforme et sont utilisés dans des purificateurs pour des gaz d'échappement de véhicules automobi- 0 les. En général, les corps à structure alvéolaire destinés à ser- vir de supports de catalyseurs pour la purification de gaz d'échappement de véhicules automobiles ont, d'une manière traditionnelle, des formes cylindriques ou cylindriques elliptiques. Cependant, des corps à structu- re alvéolaire ayant des surfaces extérieures cylindriques non uniformes composées de nombreuses parties de surface cylindriques différentes comme illustré sur la Figure 1, sont entrés récemment en usage. Etant donné que ces corps à structure alvéolaire doivent être ajustés avec précision à l'intérieur de leurs logements, il est nécessaire de mesurer leurs confi- O gurations de contour avec exactitude. Pour mesurer les configurations de contour de ces corps à structure alvéolaire, on utilise généralement des calibres limites ayant une taille identique à une configuration de contour idéale majorée d'une tolérance dimensionnelle admissible, et selon qu'elle satisfait au cali- bre limite ou non, on juge si la configuration de contour'des corps à structure alvéolaire est correcte ou si elle doit être rejetée. Mais, du fait qu'il risque d'endommager des surfaces d'objets à parois minces, comme des corps à structure alvéolaire, un tel procédé de mesure du type à contact n'est pas favorable. O Sur ces bases, la société NGK Insulators, Ltd a déjà, comme il est décrit dans les brevets US 4 298 285, DE 2 926 140C et GB 2 030 286B, développé un appareil pour mesurer la configuration de contour de corps à structure alvéolaire. Cet appareil pour mesurer la configuration de con- tour d'objets comporte, comme le montrent les Figures 7 et 8, une table tournante 6 sur laquelle un objet 5 destiné à être mesuré doit être pla- cé, et qui est entraînée en rotation autour d'un arbre de rotation 8 sous l'action d'un moteur 9, par l'intermédiaire d'un mécanisme d'engrenages -2- , un détecteur 11 destiné à détecter l'angle de rotation de la table tournante pour produire un signal d'angle de rotation, un détecteur de bord comprenant un organe projecteur de lumière parallèle 12 destiné à projeter sur l'objet des rayons de lumière parallèles, un organe récep- teur de lumière parallèle 13 destiné à recevoir une partie de la lumière parallèle non masquée ou non interrompue par l'objet pour produire un si- gnal de position de bord, une mémoire 16 destinée à stocker un signal de position de bord de référence correspondant à un objet de référence ayant une configuration de contour donnée, et un circuit de travail 15 pour re- cevoir le signal d'angle de rotation. Les organes projecteur et récepteur de lumière parallèle sont disposés sur des côtés opposés de la table tournante. Le signal de position de bord et le signal de position de bord de référence produisent un signal représentant la déviation de la confi- guration de contour de l'objet à mesurer par rapport à celle de l'objet de référence. Les numéros de référence 11 et 17 désignent respectivement un codeur de rotation et un organe de sortie. L'objet est guidé sur la table tournante par une plaque de guidage 7. Toutefois, comme il est des- tiné à des objets cylindriques ou cylindriques elliptiques, cet appareil classique suppose que le point central de la surface cylindrique ou cy- lindrique elliptique formant la périphérie extérieure se trouve sur un axe X ou un axe Y. D'une manière désavantageuse, cet appareil ne peut donc pas effectuer une mesure précise d'objets dont certains des points centraux Oj à 0. sont, comme le montre la Figure 3, déviés par rapport à l'axe X et à l'axe Y. Ceci signifie, conformément à la technique de l'art antérieur ci-dessus, que l'on obtient, lorsque la table tournante est animée d'un mouvement de rotation, un angle de rotation de la table tour- nante suivant lequel une courbe de la position d'interruption de rayon parallèle présente un crête, et qu'une déviation d'un angle déterminé de l'objet placé sur la table tournante est corrigée. En ce qui concerne l'objet ayant une forme comme celle illustrée sur la Figure 1, la courbe varie faiblement, de sorte qu'il est impossible de lire la position de la crête avec précision. Un but de la présente invention est de surmonter les problèmes propres à l'art antérieur ci-dessus; elle a été élaborée en vue de propo- ser un procédé qui permette de mesurer avec précision des configurations 3- de contour d'objets définis par de nombreuses surfaces cylindriques, dans lesquelles des points centraux de celles-ci sont déviés par rapport à un axe X et à un axe Y. Selon le procédé de la présente invention, des rayons de lu- mière parallèles sont projetés sur un c6té d'un objet placé sur une table tournante et défini par de nombreuses parties de surface cylindriques, tandis que, pendant que l'objet est animé d'un mouvement de rotation, des variations d'une position L au niveau de laquelle des rayons de lumière parallèles sont interrompus par l'objet sont détectées par un organe ré- cepteur de lumière, sous la forme d'une fonction L (i) dans laquelle 0 est un angle de rotation de la table tournante. Les données ainsi détec- tées sont introduites dans une mémoire d'un ordinateur qui calcule L (O) + L (e +180 ), et des déviations de la position et de l'angle de l'objet sur la table tournante sont corrigées en comparant les valeurs ainsi calculées avec celles d'une configuration de contour idéale dudit objet. De cette manière, il est possible d'obtenir des valeurs de mesure exactes de la configuration de contour de l'objet. Conformément à la présente invention, une valeur de crête et un angle (8) de la table tournante présentant cette valeur de crête ne sont pas déterminés directement sur la base de variations de la position L (O) au niveau de laquelle les rayons de lumière parallèles sont inter- rompus par la partie latérale de l'objet placé sur la table tournante en rotation, mais lus sur la base de sommes totalisant la position d'inter- ruption de rayon de lumière L (G) + la position d'interruption de rayon de lumière L (0+ 180 ) déviée de 180 par rapport à L, soit une valeur égale à [L(0) + (0+180 )]. Par conséquent, comme le montrent des exemples mentionnés plus loin, il est possible d'obtenir une courbe possédant une crête marquée pour l'objet défini par de nombreuses parties de surface cylindriques de la Figure 3. Ainsi, selon la présente invention, des dé- viations de la position et de l'angle de l'objet par rapport à la table tournante, inévitables lorsque le premier est placé sur la seconde, peu- vent être détectées avec précision et ensuite corrigées, ce qui permet d'obtenir une mesure extrêmement précise de sa configuration de contour. Ces buts, avantages et caractéristiques, et bien d'autres, de la présente invention, ressortiront clairement de la lecture de la 2620 8 17 -4- description détaillée suivante de celle-ci, donnée à titre d'exemple nul- lement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue en plan d'un principe de mesure selon la présente invention; la Figure 2 est un graphique de L (O) mesuré; la Figure 3 est une vue en plan montrant la configuration de contour d'un objet pris à titre d'exemple; les Figures 4 et 5 sont des vues en plan montrant des varia- bles qui représentent la configuration de contour de l'objet de la Figure 3; la Figure 6 est une vue en plan montrant la relation entre un angle de torsion et une déviation d'un centre (W, Ow); la Figure 7 est une vue en plan schématique d'un appareil classique; et la Figure 8 est une vue latérale schématique de l'appareil de la Figure 7. Préalablement à la description détaillée, des variables utili- sées pour représenter la configuration de contour de l'objet représenté sur la Figure 3, vont tout d'abord être définies. Comme il est visible sur la Figure 3, des points centraux de parties de surface cylindriques sont respectivement désignés par les ré- férences 0d, 0z,..., et 07, un axe Y étant pris dans une direction qui correspond à la plus grande longueur de l'objet, tandis qu'un axe X est pris dans une direction orthogonale à celle-ci. La Figure 3 montre l'ob- jet défini par les sept parties de surface cylindriques, l'axe Y étant une ligne droite passant par 03 et 0O. Il va naturellement de soi que le nombre de points centraux et les directions de l'axe X et de l'axe Y va- rient en fonction des objets concernés. Toutefois, étant donné que la configuration de contour d'objets dans lesquels le nombre de points cen- traux est égal ou inférieur à 4 peut être mesurée à l'aide de la techni- que traditionnelle avec la même précision de mesure que celle de la pré- sente invention, celle-ci est principalement destinée à des objets pour lesquels il s'agit de mesurer au moins cinq points centraux. En référence à la Figure 4, supposons que YN et P, représen- tent respectivement une distance entre un point central Og et l'origine O -5- des axes de coordonnées X et Y, et un angle d'un segment 0-Ori mesuré dans le sens des aiguilles d'une montre en partant de l'axe X, tandis que EN et PH représentent respectivement un rayon de courbure d'une partie de surface cylindrique représentée autour du point central 08, et un point de contact entre la partie de surface cylindrique et celle qui jouxte immédiatement celle-ci. Les parties de surface cylindriques adjacentes se prolongeant d'une manière régulière l'une en direction de l'autre, comme le montre la Figure 5, un point d'inflexion PHest positionné sur une li- gne droite passant par le point central 0H et un point central ON+t'. Cet- te ligne droite est décalée en parallèle pour passer par l'origine des axes de coordonnées X et Y, tandis qu'un angle formé entre la ligne droi- te ainsi décalée et l'axe X est défini par un angle d'inflexion Opi. Dans la présente invention, en référence à la Figure 1, un ob- jet I défini par de nombreuses parties de surface cylindriques comme in- diqué précédemment est placé sur une table tournante 2, et des rayons de lumière parallèles tels que des rayons de lumière laser sont projetés sur l'une des parties latérales de l'objet 1 à partir d'un organe projecteur de lumière 3 pendant que ledit objet est animé d'un mouvement de rota- tion. Une largeur "e" sur laquelle les rayons de lumière parallèles sont interrompus par la partie latérale de l'objet est mesurée par un organe récepteur de lumière 4, une somme de cette largeur "e" et d'une distance R mesurée préalablement avec précision, entre le centre de rotation de la table tournante 2 et le c6té de passage le plus proche des rayons de lu- mière parallèles portant la référence "L". La valeur L donne une fonction L (O) dans laquelle & est un angle de rotation de la table tournante 2. Si l'objet 1 a une forme idéale, L(@) = RN + Y .Cos (O - 0) Comme la valeur de N varie à chaque fois que e dépasse l'angle d'inflexion Opsusmentionné, les valeurs de R., YH etp varient de la -façon suivante: quand O0:- & pj, L(b)=Rd+Y_.Cos (O -8), et quand pj Les valeurs de L (0) obtenues dans les calculs ci-dessus sont indiquées sur la Figure 2 par un trait gras sur une plage de 0 e -360 . Cependant, lorsque l'on mesure effectivement la configuration -6- de contour de l'objet, le centre 0' de l'objet se décale inévitablement par rapport au centre 0 de la table tournante, comme indiqué sur la Figu- re 6, et la coordonnée subit une torsion équivalente à un angle. C'est la raison pour laquelle les valeurs de L (e) effectivement mesurées va- rient comme indiqué par une ligne en trait fin sur la Figure 2. En consequence, les déviations du point central et de l'angle sont corrigées en utilisant une valeur de crête de L (9) et une valeur de eau même moment. Dans le cas d'un objet de ce type, la courbe de L (0) est relativement lisse, comme le montre la Figure 2, de sorte qu'il est difficile de lire avec précision la valeur de 0 présentant la crête. Pour, dans la présente invention, surmonter cet inconvénient, les données de L (6) sont introduites dans une mémoire d'un ordinateur dans lequel une valeur de L (9)+L(0+180 ) est obtenue en additionnant une valeur de L(e+180 ) et L(@). Par conséquent, on peut obtenir une courbe présentant des crêtes relativement marquées, représentée sur la Figure 2. Ainsi, la position et l'angle de l'objet sur la table tournante sont cor- rigés sur la base de cette valeur de calcul. Pour obtenir l'angle de torsion (ó), une première équation de régression y4 et une seconde équation de régression yZ sont respective- ment déterminées à partir des données de L(@) proches de O= 900 et de 0 = 270 , par exemple, en treize points disposés tous les degrés dans une plage environnante de 130. yj() at 1 be + cd YZ() = as 9+ bú + cz Y(e)= ye(b)+yL(0+180 ) est alors obtenu par l'addition ci-des- sus, et différencié de & pour obtenir dY(G)/dO=dtyd(O)+yz(9+1800)J/d. Puis, on obtient une valeur deelorsque dY(9)/d9=O, c'est-à-dire max, et un angle de torsion 4 s'obtient par = &max-90 . Ensuite, une déviation du centre de l'objet par rapport à ce- lui de la table tournante est obtenue à l'aide de coordonnées polaires (W, Ow) indiquées sur la Figure 6. A cet effet, comme pour déterminer l'angle de torsion, des troisième et quatrième équations de régression y$ et yq sont respectivement déterminées sur la base des données proches de O=90 et de 0=270 , par exemple en treize points disposés tous les degrés dans une plage environnante de 13 . -7- y5(b) = ai1e+ boe+ c3 yy(0) = aZ + b. + c4 Puis, sur la base de ces équations de régression et des diffé- rences de L(G) entre la configuration de contour réelle et la configura- tion de contour idéale de l'objet à 0=0 , 90 , 1800, et 270 , des valeurs de a et b sont déterminées comme suit: a = Efy(180-O) - L(180 0 - yC(9max) -L(0O )3/2 b = [[yq(270 -e) - L(2700) - yi(90 -0)-L(90 )J]/2 Les valeurs de a et b sont soumises à une transformation de coordonnées par les équations respectives suivantes. a = -(a cos 4 + b sine) b = -(b cos$ - a sin) A l'aide des valeurs de a et b ainsi obtenues, les coordonnées polaires (W, Gw) présentant les déviations du centre de l'objet peuvent être déterminées avec précision de la manière suivante: W = (a2 + bZ)k w = nr + sin-d (b/Y) Comme indiqué précédemment, il est possible, selon la présente invention, de déterminer avec précision des valeurs de (W, Ow) présentant des angles de torsion et des déviations des centres, en utilisant la somme de L(0) et L(O+180 ). Par conséquent, les déviations de la position et de l'angle, inévitables lorsque l'objet 1 est placé sur la table tour- nante 2 peuvent être corrigées avec exactitude. Du fait que les données de L(0) qui ont été corrigées de cette manière, représentent la configu- ration de contour de l'objet à l'état de référence, on peut déterminer dans quelle proportion la configuration de contour de l'objet est défor- mée par rapport à la configuration de contour idéale dudit objet, en cal- culant la différence entre les configurations de contour idéale et réel- le. Lorsque l'importance de la déformation dépasse une valeur acceptable, l'article est rejeté comme étant inacceptable. Comme le montre clairement la description donnée ci-dessus, on peut, conformément à la présente invention, mesurer sans contact la con- figuration de contour de l'objet défini par de nombreuses parties de sur- face cylindriques. Le procédé selon l'invention est ainsi adapté pour me- surer les configurations de contour d'objets présentant une faible 2 6 2 0 8 1 7 -8- épaisseur de paroi, tels que des corps à structure alvéolaire. En outre, bien que, dans un tel procédé de mesure, des déviations du centre et de l'angle de l'objet par rapport à ceux de la table tournante se produisent inévitablement, il est possible de saisir avec precision la valeur de crête et l'angle correspondant au même moment, et de corriger leurs dé- viations sur la base de valeurs de calcul de L (9) + L(b+180 ) selon la présente invention. On obtient donc des valeurs de mesure précises qui ne sont pas affectées par ces déviations. Il est par conséquent possible, selon la présente invention, de saisir avec précision dans quelle propor- tion l'article à mesurer est déformé par rapport à la configuration de contour idéale. En conséquence, la présente invention apporte une contri- bution considérable aux développements industriels, en tant que procédé pour mesurer la configuration de contour d'objets définis par de nombreu- ses parties de surface cylindriques, tout en supprimant totalement les problèmes propres à l'art antérieur. Ce qui précède est une description donnée à titre d'explica- tion sans caractère limitatif du procédé selon la présente invention et l'homme de l'art comprendra aisément que divers changements, modifica- tions et variantes peuvent être apporté à celui-ci, sans pour autant sor- tir du cadre de l'invention. 26208 1 7 --9-- REVENDICATIONS 1. Procédé pour mesurer la configuration de contour d'un objet défini par de nombreuses parties de surface cylindriques, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes qui consistent à placer l'objet (1) sur une table tournante (2), à projeter des rayons de lumière parallèles sur l'une des parties latérales de l'objet tout en faisant tourner la table de rotation, à détecter au moyen d'un organe récepteur de lumière (4) des variations, sous la forme d'une fonction L(6), de positions (L) au niveau desquelles les rayons de lumière parallèles sont interrompus par l'objet, O désignant un angle de rotation de la table tournante, à introduire des données de L(0) ainsi détectées dans une mémoire d'un ordinateur, à cal- culer une valeur de L(&)+L(9+180 ), à comparer la valeur ainsi calculée avec celle correspondant à une configuration de contour idéale, et à cor- riger des déviations d'une position et d'un angle de l'objet, pour ainsi obtenir une valeur de mesure exacte. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'objet (1) défini par les nombreuses parties de surface cylindriques est un corps à structure alvéolaire.