Brevet FR2674017A1 — publié le 19920918

La présente invention concerne un dispositif de mesure de forme ou de position d'un objet. On connaît des dispositifs de mesure de forme ou de position d'un objet comportant un bâti supportant une série de segments de mesure articulés les uns aux autres et des capteurs de position angulaire des segments de mesure Pour manipuler le dispositif de mesure, il est nécessaire de supporter les segments de mesure afin d'amener l'extrémité du dernier segment de mesure au contact d'un point dont on10 cherche à déterminer la position soit par rapport à une surface de référence, soit par rapport à un autre point contre lequel on amène ensuite l'extrémité du dernier segment de mesure, la position relative de ces points étant calculée par une unité de traitement en fonction des informations données par les capteurs de position angulaire lors du contact de l'extrémité du dernier segment de mesure. Actuellement, le support de segments de mesure est effectué soit manuellement soit au moyen de moteurs associés aux segments de mesure Le support manuel des segments de mesure entraîne une fatigue de l'utilisateur et limite la capacité de l'utilisateur à manoeuvrer le dispositif En particulier, dans le cas de segments de mesure de grandes dimensions destinés à mesurer la position de points séparés par une grande distance, la manipulation du dispositif de mesure par un utilisateur seul peut s'avérer impossible. Pour éviter cet inconvénient on a envisagé de motoriser les segments de mesure c'est-à-dire de disposer au niveau des articulations non seulement des capteurs de la position angulaire des segments de mesure, mais également des organes d'assistance tels que moteurs d'entraînement assurant une rotation des segments de mesure les uns par rapport aux autres, ou plus simplement des ressorts disposés au niveau des articulations entre les segments de mesure ou un câble associé aux segments de mesure et relié à un contrepoids pour équilibrer la force de gravité à laquelle sont soumis les segments de mesure Quel que soit le moyen d'assistance utilisé, les articulations entre les segments de mesure sont soumises à une force de réaction s'opposant à la force de gravité à laquelle les segments de mesure sont soumis. Ces forces de gravité et de réaction entraînent soit une5 usure des articulations soit simplement des déformations, en particulier un flambage des segments de mesure, qui perturbent la mesure effectuée par les capteurs de position de sorte que ces dispositifs ne peuvent pas être utilisés pour des mesures de très grande précision, par10 exemple des mesures o l'on recherche une détermination de la position d'un point au micron près. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de mesure de très grande précision pouvant être utilisé sans fatigue par un utilisateur. En vue de la réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un dispositif de mesure comportant un bâti supportant une série de segments de mesure articulés les uns aux autres, et des capteurs de position angulaire des segments de mesure, ce dispositif de mesure comportant en outre une série de segments support articulés adjacents aux segments de mesure, des organes de liaison fixés aux segments support et engages au moins partiellement autour des segments de mesure pour supporter ceux-ci selon une direction s'opposant à une force de gravité, et des organes d'assistance agissant sur les segments support en l'encontre de la force de gravité. Ainsi, les forces de réaction s'opposant à la force de gravité sont transférées au niveau des articulations des segments support de sorte que les efforts au niveau des articulations entre les segments de mesure sont considérablement amoindris et ne provoquent pas de perturbations dans la gamme de précision recherchée pour la détermination de la position angulaire des segments de mesure. Selon une version avantageuse de l'invention, les segments support sont articulés autour d'axes d'articulation colinéaires avec des axes d'articulation des segments de mesure Ainsi, les mouvements des segments support sont exactement identiques aux mouvements des segments de mesure et on minimise de cette façon les efforts auxquels sont5 soumis les axes d'articulation des segments de mesure. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention en liaison avec la figure unique ci-10 jointe qui représente une vue en perspective d'un mode de réalisation préféré de l'invention. En référence à la figure, le dispositif de mesure selon l'invention comporte un bâti 1 en forme de potence fixée sur une plaque de base Un premier segment de mesure, généralement désigné par la référence 2 et plus précisément identifié par la référence 2 1, est relié de façon articulé au bâti 1 par l'intermédiaire d'un étrier 3 monté pour pivoter autour d'un axe d'articulation vertical 4 Le segment de mesure 2 1 est monté dans l'étrier 3 pour pivoter autour d'un axe horizontal 5 Un second segment de mesure 2 2 est monté de façon articulée autour d'un axe d'articulation horizontal 6 à une extrémité du segment de mesure 2 1 opposée à l'extrémité articulée à l'étrier 3 La position angulaire des segments de mesure l'un par rapport à l'autre et par rapport au bâti 1 est mesurée par des capteurs de position angulaire 7 convenablement reliés à une unité de traitement non représntée. Selon l'invention, le dispositif de mesure comporte également des segments support 8 1 et 8 2 respectivement adjacents aux segments de mesure 2 1 et 2 2 Les segments support 8 sont portés par une console en L 9 ayant un premier côté articulé sur la plaque de base autour d'un axe d'articulation 10 colinéaire avec l'axe d'articulation 4 de l'étrier 3 et un second côté portant un axe d'articulation 11 sur lequel est monté le premier segment support 8 1 L'axe d'articulation 11 est colinéaire avec l'axe d'articulation 5 du premier segment de mesure 2 1 sur la chappe 3 Le second segment support 8 2 est articulé au premier segment support 8.1 autour d'un axe d'articulation 12 colinéaire avec l'axe d'articulation 6 du second segment de mesure 2 2 par rapport au premier segment de mesure 2 1 Des organes de liaison, ici des fourchettes 13, respectivement numérotées 13 1 et 13 2, sont fixées aux segments support et engagées autour des segments de mesure pour supporter ceux-ci selon une direction s'opposant à une force de gravité s'exerçant sur les segments10 de mesure. Par ailleurs, des ressorts 14 ont des extrémités fixées à des tiges d'accrochage 15 respectivement solidaires de la console 9 et du premier segment support 8 1 d'une part, et du premier segment support et du second segment support d'autre part Les ressorts 14 constituent des organes d'assistance agissant sur les segments support à l'encontre de la force de gravité En raison de la disposition des fourchettes de liaison 13, les ressorts 14 s'opposent donc non seulement au poids des segments support eux-mêmes mais également au poids des segments de mesure On évite ainsi le flambage des segments de mesure et les réactions d'axe résultant de la force de gravité sont reportées au niveau des axes d'articulation 10, 11 et 12 des segments support et de la console. De préférence, les ressorts 14 sont prévus pour équilibrer le poids des segments support et des segments de mesure afin de rester dans la position dans laquelle ils sont orientés par un utilisateur. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et est susceptible de variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention En particulier, bien que dans le mode de réalisation décrit, les segments support soient disposés sur le côté des segments de mesure afin que les axes d'articulation soient colinéaires, on peut également disposer les segments support au-dessus des segments de mesure, les axes d'articulation des segments support et des segments de mesure étant alors parallèles et les organes de liaison 13 étant alors adaptés en conséquence; ces organes de liaison étant par exemple des anneaux entourant les segments de mesure pour supporter ceux-ci5 quelle que soit l'orientation relative des segments support et des segments de mesure par rapport au champ des forces de gravité On remarquera également à ce propos que lorsque les axes d'articulation sont colinéaires, il suffit d'un seul organe de liaison 13 entre les segments support et les segments de mesure pour éviter une réaction d'axe sur les axes d'articulation des segments de mesure Dans le cas de dispositions différentes, en particulier lorsque les segments support sont disposés au-dessus des segments de mesure, les segments de mesure sont amenés à coulisser par rapport aux organes de liaison et il est alors préférable de prévoir plusieurs organes de liaison entre chaque segment support et chaque segment de mesure. Bien que le dispositif selon l'invention ait été décrit avec deux segments de mesure seulement, on peut bien entendu prévoir un dispositif comportant plus de segments de mesure, et les segments support correspondants, afin de disposer de plus de degrés de liberté pour les déplacements du segment extrême servant à effectuer la mesure. Les ressorts d'assistance 14 peuvent également être remplacés par d'autres organes d'assistance tels que des câbles associés à des contrepoids ou encore des moteurs associés aux axes d'articulation des segments support et de la console 9 On peut alors réaliser un couplage de la commande de la position des segments support avec la mesure effectuée par les segments de mesure afin d'amener de façon automatique ou semi-automatique le segment de mesure extrême dans une position prédéterminée, par exemple en appui sur une surface Dans ce cas le segment de mesure extrême doit bien entendu être équipé d'un capteur permettant d'arrêter la commande de mouvement des segments support dès que la position souhaitée est atteinte On remarquera à ce propos qu'il importe peu que les organes de liaison 13 soient associés avec les segments de mesure 2 avec du jeu puisque ces organes de liaison servent seulement à compenser les forces de gravité agissant sur les segments de mesure sans participer en aucune façon à la mesure Les segments support peuvent même être portés par un bâti complètement séparé de façon que le dispositif de mesure puisse être utilisé avec ou sans les segments support. REVENDICATIONS 1 Dispositif de mesure de forme ou de position d'un objet comportant un bâti ( 1) supportant une série de segments de mesure ( 2) articulés les uns aux autres et des capteurs de position angulaire ( 7) des segments de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte une série de segments support articulés ( 8) adjacents aux segments de mesure ( 2), des organes de liaison ( 13) fixés aux segments support ( 8) et engagés au moins partiellement autour des segments de mesure ( 2) pour supporter ceux-ci selon une direction s'opposant à une force de gravité, et des organes d'assistance ( 14) agissant sur les segments support à l'encontre de la force de gravité. 2 Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les segments support ( 8) sont articulés autour d'axes d'articulation ( 10, 11, 12) colinéaires avec des axes d'articulation ( 4, 5, 6) des segments de mesure.