Brevet FR2678367A1 — publié le 19921231

La présente invention concerne un dispositif de mesure dimensionnelle par voie pneumatique. On connait des dispositifs de mesure dimensionnelle par voie pneumatique comportant une source de gaz sous pression, une branche de mesure reliée à la source de gaz sous pression et comprenant un gicleur d'alimentation et un organe de mesure, et un capteur de pression associé à la branche de mesure entre le gicleur d'alimentation et l'organe de mesure pour délivrer un signal électrique La pression10 relevée par le capteur de pression est représentative de la distance entre l'objet à mesurer et l'organe de mesure. Malheureusement la pression relevée par le capteur de pression dépend également de la pression d'alimentation de la source de gaz de sorte que les variations de cette pression15 faussent la mesure Pour compenser les variations de pression de la source de gaz on a réalisé des dispositifs comportant en plus une branche de référence comprenant un gicleur d'admission et une fuite calibrée, un capteur de pression différentiel étant relié à la branche de mesure et à la branche de référence. L'intérêt d'effectuer la mesure par un capteur de pression différentiel disposé entre une branche de référence et une branche de mesure est de diminuer les conséquences des variations de la pression d'alimentation La mesure est effectuée en étalonnant tout d'abord l'appareil, c est-à- dire en réglant d'une part la section de la fuite de la branche de référence pour que la pression différentielle soit nulle lorsqu'un étalon ayant des dimensions exactement égales à la cote recherchée pour les pièces à vérifier est placé en regard de l'organe de mesure, et d'autre part le zéro du dispositif électronique associé Lorsqu'une pièce à contrôler est introduite dans le dispositif de mesure, la pression différentielle mesurée par le capteur de pression différen- tiel est proportionnelle à l'écart de cote entre la pièce à contrôler et l'étalon. Lorsque la pression d'alimentation du dispositif varie, les pressions dans la branche de mesure et dans la branche de référence évoluent dans le même sens de sorte que leur différence introduit une compensation des variations de5 la pression d'alimentation Toutefois, cette compensation est partielle seulement et l'erreur relative commise sur l'écart de cote est proportionnel à la variation relative de la pression absolue d'alimentation Cette compensation agit donc d'autant moins que la pression de mesure est plus éloignée de10 la pression initiale dans la branche de référence En pratique celà signifie que plus la pièce à contrôler présente un écart important par rapport à la cote requise, plus la mesure est sensible à des écarts de la pression d'alimenta- tion Ceci constitue un inconvénient majeur car c'est15 précisément au moment o l'on approche de la limite d'écart toléré sur une pièce qu'il serait souhaitable d'avoir la plus grande précision pour déterminer si la pièce peut être conservée ou doit être rejetée. Par ailleurs, on sait que la tension délivrée à la sortie du capteur de pression est proportionnelle à la pression d'alimentation du dispositif On a donc envisagé de diviser électroniquement le signal de sortie du transducteur de mesure par un signal représentatif de la pression absolue d'alimentation en générant ce signal par un capteur de pression associé à un manomètre mesurant la pression absolue d'alimentation à l'entrée du dispositif Toutefois, la division électronique d'un signal par un autre signal est une opération complexe à réaliser et d'une fiabilité douteuse. On a également constaté que la tension à la sortie du capteur de pression était proportionnelle à la tension d'alimentation du capteur de pression lui-même Une solution idéale pour rendre la mesure indépendante de la pression d'alimentation consisterait donc à rendre constant le produit de la tension d'alimentation du capteur de pression par la pression d'alimentation du dispositif Cette équation dont la courbe représentative est une hyperbole dans un diagramme associant la tension d'alimentation du capteur de pression à la pression d'alimentation du dispositif pourrait être satis- faite en faisant varier la tension d'alimentation du capteur5 de pression de façon inversement proportionnelle à la pression d'alimentation du dispositif de mesure Ceci équivaudrait toutefois à effectuer une division électronique avec les problèmes qui ont été rappelés ci-dessus. Un but de la présente invention est donc d'effec- tuer une correction des variations de la pression d'alimenta- tion en remplaçant l'hyperbole précitée par une courbe approchante facile à réaliser électroniquement. En vue de la réalisation de ce but, on propose selon l'invention un dispositif de mesure dimensionnelle par voie pneumatique comportant une source de gaz sous pression, une branche de mesure reliée à la source de gaz sous pression et comportant un gicleur d'alimentation et un organe de mesure, un capteur de pression de mesure relié à la branche de mesure entre le gicleur d'alimentation et l'organe de mesure, et un capteur de pression absolue relié à la source de gaz sous pression et ayant une entrée reliée à une source d'alimentation électrique de référence et une sortie reliée à une entrée d'un amplificateur différentiel ayant une autre entrée reliée à la source d'alimentation électrique de référence et une sortie reliée à une borne d'alimentation du capteur de pression de mesure. Ainsi, on fait varier la tension d'alimentation du capteur de pression de mesure de façon linéaire en fonction de la pression de l'alimentation du dispositif de mesure et l'erreur résiduelle relative varie donc comme le carré de la variation relative de la pression absolue d'alimentation. Selon une version avantageuse de l'invention, le dispositif comporte en outre une branche de référence reliée à la source de gaz sous pression et comprenant un gicleur d'alimentation et une fuite calibrée, et le capteur de pression de mesure est un capteur de pression différentiel relié à la branche de mesure et à la branche de référence. Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le dispositif comporte un circuit correcteur complémentaire disposé sur une ligne de liaison entre la sortie de l'ampli- ficateur différentiel et l'entrée du capteur de pression de mesure, ce circuit correcteur complémentaire comprenant une résistance montée sur la ligne de liaison et une résistance montée en parallèle associée à une référence de tension de10 calage Ainsi, on réalise une approximation de l'hyperbole par deux droites réunies par un arc de courbe de sorte que l'on augmente la précision de la correction effectuée. Selon encore un autre aspect avantageux de l inven- tion, le dispositif comporte un circuit de sécurité compre- nant un interrupteur associé au capteur de pression de mesure et commandé par un amplificateur différentiel ayant une entrée reliée au capteur de pression absolue et une entrée reliée à une tension de référence de sécurité Ainsi, lorsque la pression d'alimentation tombe en-dessous d'un seuil déterminé par la tension de référence de sécurité, le fonctionnement du dispositif de mesure est interrompu. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention en liaison avec les figures ci-jointes parmi lesquelles: la figure 1 est un diagramme schématique illus- trant le mode de réalisation de l'invention avec un circuit correcteur complémentaire, la figure 2 est un graphe illustrant l'approxima- tion qui est faite avec le dispositif selon l'invention sans circuit correcteur complémentaire, la figure 3 est un graphe illustrant l'approxima- tion qui est faite avec le dispositif selon l'invention avec un circuit correcteur complémentaire. En référence à la figure 1, le dispositif de mesure selon l'invention comporte une source de gaz sous pression formée par un détendeur 1 associé à une canalisation d'ali- mentation de gaz sous pression, une branche de référence 25 reliée à la source de gaz sous pression et comportant un gicleur d'alimentation 26 et une fuite calibrée 3 de section réglable, une branche de mesure 4 reliée à la source de gaz sous pression en parallèle à la branche de référence 2 et comportant un gicleur d'alimentation 27 et un organe de10 mesure 5 Dans l'exemple de réalisation illustré, l'organe de mesure 5 comporte deux buses de mesure 6 diamétralement opposées La branche de référence 2 et la branche de mesure 4 sont reliées à un capteur de pression de mesure différen- tiel 7 ayant une ligne de sortie 9 délivrant un signal électrique de mesure en fonction de la valeur de la pression différentielle à l'entrée pneumatique du capteur de pression de mesure 7 et d'une tension d'alimentation V amenée au capteur de pression de mesure 7 par une ligne de liaison 10 reliée à la sortie d'un amplificateur différentiel 11 ayant une entrée reliée à une source d'alimentation électrique de référence 12 et une entrée reliée à la sortie d'un capteur de pression absolue 13 relié à la source de gaz sous pression 1. Un circuit correcteur complémentaire généralement désigné en 15 est disposé sur la ligne de liaison 10 entre la sortie de l'amplificateur différentiel 11 et l'entrée du capteur de pression de mesure 7 Ce circuit correcteur 15 comporte une résistance 16 montée sur la ligne de liaison 10 et une résistance 17 montée en parallèle et associée à une référence de tension de calage 18 formée ici par une diode Zener. Par ailleurs, le dispositif illustré comporte un circuit de sécurité comprenant un interrupteur 19 monté sur la ligne de sortie du capteur de pression de mesure 7 et commandé par un amplificateur différentiel 20 ayant une entrée reliée au capteur de pression absolue 13 et une entrée reliée à une tension de référence de sécurité 21. Le dispositif de mesure selon l'invention fonc- tionne de la façon suivante: lorsque la pression d'alimenta- tion est nulle ou trop faible, la pression atmosphérique ou5 une pression voisine de la pression atmosphérique règne dans la branche de référence 2 et la branche de mesure 4 de sorte que la pression différentielle mesurée est quasiment nulle même si le gicleur de mesure 5 est disposé en regard d'une pièce ayant une cote manifestement erronée Il est alors10 souhaitable que le dispositif de mesure soit mis hors service Cette mise hors service est assurée par l'amplifica- teur différentiel 20 qui commande une ouverture de l'inter- rupteur 19 Lorsque la pression d'alimentation est supérieure à un seuil donné par la tension de référence de sécurité 21, le capteur de pression 13 transmet à l'amplificateur diffé- rentiel 20 un signal suffisamment élevé pour provoquer la fermeture de l'interrupteur 19 Le capteur de pression de mesure différentiel 7 assure alors sa fonction habituelle de mesure Dans le cas d'une variation de la pression d'alimen- tation, le capteur de pression absolue 13 envoie des signaux qui sont traités par l'amplificateur différentiel 11 et le circuit correcteur complémentaire 15 de sorte que la tension d'alimentation du capteur de pression de mesure 7 varie selon des équations qui sont représentées sur la figure 3 par les droites 22 réunies par un tronçon de courbe 24 Les droites 22 et le tronçon de courbe 24 constituent une approximation de l'hyperbole 23 qui est représentative d'une constance du produit de la tension d'alimentation du capteur de pression de mesure 7 par la pression d'alimentation du dispositif. Un dispositif moins onéreux est obtenu en suppri- mant le circuit correcteur complémentaire 15 et la tension d'alimentation du capteur de pression de mesure 7 varie alors de façon linéaire en fonction de la pression d'alimentation comme représenté par la droite 25 sur la figure 2 Pour la pression initiale Po du dispositif d'alimentation au moment du calage sur la pièce étalon, la tension d'alimentation initiale du capteur de pression de mesure 7 a une valeur Vo dont le point représentatif sur la figure 2 correspond au point de tangence de la droite 25 avec l'hyperbole 23.5 Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention En particu- lier, la diode Zener 18 du circuit correcteur peut être remplacée par une autre référence de tension de calage, cette10 référence de tension de calage déterminant en liaison avec les valeurs des résistances 16 et 17 la position des droites 22 par rapport à l'hyperbole 23. On peut également disposer l'interrupteur du circuit de sécurité 19 sur la ligne d'alimentation du capteur de pression de mesure 7, celui-ci ne pouvant délivrer aucun signal s'il n'est pas alimenté On peut également prévoir de relier une entrée de l'amplificateur différentiel 20 à la sortie de l'amplificateur différentiel 11 ou en tout autre point du circuit représentatif du signal délivré par le capteur de pression absolue 13. Bien que le dispositif selon l'invention ait été représenté dans le mode de réalisation préféré avec un capteur de pression de mesure différentiel disposé entre la branche de référence et la branche de mesure, on obtient un dispositif plus économique et donnant néanmoins de bons résultats en supprimant la branche de référence et en utilisant un capteur de pression de mesure simple relié uniquement à la branche de mesure Le signal fourni par le capteur de pression de mesure 7 est alors directement représentatif de la cote de la pièce mesurée. REVENDICATIONS 1 Dispositif de mesure dimensionnelle par voie pneumatique comportant une source de gaz sous pression ( 1), une branche de mesure ( 4) reliée à la source de gaz sous pression et comprenant un gicleur d'alimentation ( 27) et un5 organe de mesure ( 5), et un capteur de pression de mesure ( 7) relié à la branche de mesure entre le gicleur d'alimentation ( 27) et l'organe de mesure ( 5), caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de pression absolue ( 13) relié à la source de gaz sous pression ( 1) et ayant une entrée reliée à10 une source d'alimentation électrique de référence ( 12) et une sortie reliée à une entrée d'un amplificateur différentiel ( 11) ayant une autre entrée reliée à la source d'alimentation électrique de référence et une sortie reliée à une borne d'alimentation du capteur de pression de mesure ( 7). 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre une branche de référence reliée à la source de gaz sous pression et comprenant un gicleur d'alimentation ( 26) et une fuite calibrée ( 3), et en ce que le capteur de pression de mesure ( 7) est un capteur de pression différentiel relié à la branche de mesure et à la branche de référence. 3 Dispositif de mesure pneumatique selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte un circuit correcteur complémentaire ( 15) disposé sur une ligne de liaison ( 10) entre la sortie de l'amplifica- teur différentiel ( 11) et l'entrée du capteur de pression de mesure ( 7), ce circuit correcteur complémentaire comprenant une résistance ( 16) montée sur la ligne de liaison ( 10) et une résistance ( 17) montée en parallèle associée à une source de tension de calage ( 18). 4 Dispositif de mesure pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de sécurité comprenant un interrupteur ( 19) associé au capteur de pression de mesure ( 7) et commandé par un amplificateur différentiel ( 20) ayant une entrée reliée au capteur de pression absolue ( 13) et une entrée reliée à une tension de référence de sécurité ( 21).