Brevet FR2673467A1 — publié le 19920904

CIRCUIT DE CONDITIONNEMENT DE SIGNAUX POUR SONDE A DECLENCHEIEME La présente invention a pour objet des circuits de conditionnement de signaux, que l'on peut utiliser pour conditionner la sortie de sondes à déclenchement Les sondes à déclenchement sont utilisées pour mesurer des pièces mécaniques sur un appareil de détermination de position comme des machines de mesure de coordonnées ou des machine- outils, et émettent un signal de déclenchement lorsqu'une valeur de mesure de position doit être relevée. Une sonde de ce type est décrite dans le brevet US 4 153 998 (Mc Murtry) Elle comprend un stylet en contact avec une pièce mécanique qui est soumis à l'action d'un ressort le poussant dans une position de repos définie par des éléments d'appui disposés de manière cinématique Un circuit électrique normalement fermé à travers les éléments d'appui cinématiques est ouvert lorsque le stylet s'écarte pour entrer en contact avec une pièce mécanique, et l'ouverture de ce circuit électrique est détectée pour fournir un signal de déclenchement indiquant le contact entre le stylet et la pièce mécanique. En pratique, des sondes de ce type sont vendues avec un circuit d'interface qui contrôle la résistance à travers les éléments d'appui cinématiques Le signal de déclenchement est émis à la sortie de l'interface lorsque la résistance à travers les contacts formés par les éléments d'appui augmente et dépasse un certain seuil prédéterminé, lors de l'ouverture des contacts Le signal de sortie provenant de l'interface reprend son état d'origine pour indiquer le moment o les contacts se referment, c'est-à-dire, le moment o le stylet est correctement replacé dans ses éléments d'appui cinématiques et la résistance à travers les contacts décroît. La disposition formant appui cinématique de la sonde permet au stylet de pouvoir reprendre une position de repos mécanique de manière réitérative, et le circuit d'interface mentionné ci-dessus assure la génération électrique du signal de déclenchement de manière réitérative. Cette possibilité de réitération permet à la sonde de fournir des résultats d'une haute précision lors de son utilisation sur un appareil de détermination de position. De manière très occasionnelle, toutefois, un problème apparaît lorsque la sonde a été utilisée pendant un certain temps Une fois que le stylet a repris sa position de repos, la sortie de l'interface indique encore que le stylet n'a pas repris correctement sa place dans la disposition cinématique d'appui Un tel problème doit être résolu avant que l'on puisse effectuer d'autres mesures Cela est particulièrement peu pratique si l'on utilise la sonde pour réaliser automatiquement une séquence de mesures, comme cela est généralement le cas à l'heure actuelle. L'étude de ce problème a fait apparaître que le repositionnement mécanique du stylet dans sa position de repos défini de manière cinématique est en général totalement satisfaisant En revanche, on a découvert que le problème est dû, particulièrement dans une sonde que l'on a utilisée pendant un certain temps, au fait que la résistance à travers les éléments d'appui, lorsque ces derniers sont replacés mécaniquement en position d'appui, n'est plus égale à zéro mais peut augmenter jusqu'à dépasser le seuil qui est détecté par l'interface L'interface n'est alors plus capable de distinguer les états en place et non en place du stylet On pense que la résistance accrue serait provoquée par des problèmes de corrosion ou de contamination, par exemple, par la formation d'une couche d'oxyde ou de piqûres de corrosion, sur la surface des éléments d'appui. La présente invention fournit un circuit de conditionnement de signaux pour une sonde de déclenchement pour un appareil de détermination de position, la sonde ayant des contacts électriques, le circuit comprenant des moyens pour détecter le fonctionnement électrique des contacts et pour générer un signal de déclenchement en réponse à ce fonctionnement, caractérisé en ce que le circuit comprend en outre des moyens pour appliquer une tension à travers les contacts afin de réduire l'effet de tout problème de corrosion ou de contamination sur les contacts. Les modes de réalisation préférés de l'invention vont maintenant être décrits à titre d'exemple, en se référant à la figure jointe qui est un schéma de principe d'une sonde de déclenchement par contact et d'une interface. Dans la figure, une sonde de déclenchement par contact 11 construite conformément au brevet US: 4153 998 comporte des éléments d'appui 10 disposés de manière cinématique, câblés comme des contacts électriques Bien qu'un seul jeu de contacts 10 de ce type soit illustré, en fait trois jeux de ce type sont câblés en série, de manière connue La sonde 11 présente un stylet 13 pour entrer en contact avec une pièce mécanique Dans l'état normal de la sonde, lorsqu'elle n'est pas en contact avec une pièce mécanique, le stylet 13 se trouve à sa place et les contacts 10 sont fermés. Lorsque le stylet 13 entre en contact avec une pièce mécanique, il n'est plus à sa place, et les contacts 10 s'ouvrent. Pour fournir un signal de déclenchement indiquant l'instant o les contacts 10 s'ouvrent, les contacts 10 sont connectés à une interface 12. Cette dernière peut être prévue séparément de la sonde 11, comme illustré, ou elle peut être construite dans la sonde L'interface est pourvue d'un circuit généralement traditionnel pour produire le signal de déclenchement Celui-ci comprend une résistance Rl en série avec les contacts 10, connectée à une alimentation + 12 volts, de sorte que le courant passe à travers les contacts lorsque ces derniers sont fermés Ainsi, lorsque les contacts sont fermés, un point 15 est mis à la terre, et lorsqu'ils s'ouvrent, la tension au point 15 augmente Ce point 15 est connecté à l'entrée inverseuse d'un comparateur 18, dont l'entrée non inverseuse est connectée à une tension seuil de référence VR Ainsi, lors de l'ouverture des contacts, la sortie du comparateur 18 produit un signal de déclenchement lorsque la tension au point 15 augmente augmente jusqu'au niveau seuil VR, correspondant à une résistance de contact d'environ 1,5 kilohms Ce signal de déclenchement est traité par un circuit de conditionnement de signaux 22, qui comprend des fonctions traditionnelles comme le lissage Un signal de sortie est ainsi produit sur une ligne 14, qui est un signal logique haut ou bas, représentant l'état en place ou non en place des contacts 10 dans la sonde 11 Le signal de déclenchement et la remise en place ultérieure du stylet sont indiqués par les fronts ascendants et descendants du signal de sortie 14 Ce signal de sortie 14 est transmis au dispositif de commande d'une machine de mesure de coordonnées ou machine- outil dans laquelle la sonde 11 est montée, de manière traditionnelle. Le circuit Rl, 18 qui génère le signal de déclenchement, tel que cela est décrit ci-dessus, est généralement traditionnel et se trouve dans les interfaces commercialisées par Renishaw Metrology, Wotton-Under-Edge, Royaume-Uni, sous la référence PI 4 Toutefois, ce circuit peut être remplacé de manière avantageuse par le circuit correspondant pour générer un signal de déclenchement décrit dans notre demande de brevet déposée sous le numéro 91 03137. Lorsque le signal de sortie du circuit de traitement de signaux de déclenchement 22 est haut, indiquant que les contacts 10 viennent juste *de quitter leur place, un oscillateur 24 (qui peut -utiliser un transistor unijonction) est mis sous tension via une ligne 26 L'oscillateur 24 produit des impulsions à un rythme de 13 Hz, qui sont fournies via un transistor tampon Tl à un enroulement primaire 281 d'un transformateur 28. Ce transformateur comporte un enroulement secondaire 282 qui est placé en série entre la résistance Rl et les contacts 10 de la sonde. L'enroulement primaire 281 comprend environ 30 spires, et l'enroulement secondaire 282 comprend environ 150 spires, enroulées sur un noyau de ferrite. Lorsque les contacts 10 sont ouverts, par conséquent, les impulsions à la transition positive sont appliquées à travers ces derniers, ajoutées au courant continu de 12 V fourni via la résistance Rl La tension des impulsions ajoutée au courant de 12 V est en pratique fonction de la longueur du cable connectant la sonde 11 à l'interface 12, et peut varier entre 20 V de plus (pour un câble court) et 5 V de plus (pour un câble long) Une diode à barrière de Schottky Dl empêche que des pointes de tension négatives ne soient transmises au comparateur 18 Par ailleurs, pour éviter que les impulsions n'indiquent trop tôt et incorrectement la remise en place des contacts 10, les impulsions sont reçues par un autre enroulement secondaire 283 du transformateur 28, se composant de 20 spires Ces impulsions sont légèrement étirées dans un circuit d'étirement des impulsions 30, pour permettre que ces impulsions soient plus longues que celles transmises aux contacts 10 Les impulsions à la sortie du circuit d'étirement 30 déclenchent un transistor à effet de champ T 2, qui met le signal de sortie du comparateur 18 à la terre pendant chaque impulsion Le générateur de signaux d'impulsion est de ce fait inhibé pendant chaque impulsion, et ne peut pas signaler la remise en place des contacts 10 sauf dans l'intervalle entre les impulsions adjacentes. Lorsque le stylet 13 de la sonde se remet effectivement en place, ce qui suppose un fonctionnement correct normal de la sonde, les contacts 10 se ferment Cela est détecté par le comparateur 18, dont le signal de sortie s'élève fortement Le signal ainsi produit est traité par le circuit 22 de manière traditionnelle, éventuellement après un léger délai si le transistor T 2 est activé par une impulsion Le circuit de traitement de signaux de déclenchement 22 donne rapidement un signal (après un délai de ms) sur une ligne 32 pour mettre hors tension l'oscillateur 24 et éviter la génération d'autres impulsions La ligne de sortie 14 retrouve son état bas après le lissage. Au cas o les contacts 10 ne se refermeraient pas correctement une fois le stylet 13 remis en place, par exemple en raison de la présence d'une couche d'oxyde ou de piqures de corrosion des contacts ou d'autre phénomène de corrosion ou de contamination, alors la tension combinée des 12 volts fournis à travers la résistance Rl et des impulsions générées dans l'enroulement secondaire 282 est appliquée à travers les endroits corrodés ou contaminés lors de la fermeture des contacts. On a découvert que cela réduit l'effet de la corrosion ou de la contamination On pense que la tension appliquée provoque la brûlure de la contamination et nettoie les contacts, ce qui assure la fermeture correcte des contacts Dès que les contacts se referment correctement, cette fermeture est détectée comme cela a été décrit ci- dessus par le comparateur 18, et l'oscillateur 24 est mis hors tension et le signal de sortie bas est fourni sur la ligne 14. Etant donné que l'impulsion de tension supérieure est fournie à travers les contacts 10 chaque fois que ces derniers se referment, il se produit un effet régulier de nettoyage sur les contacts ce qui tend à éviter l'apparition de tout problème. On a testé une sonde avec une interface telle que décrit ci-dessus, modifiée pour inclure le circuit de génération de déclenchement décrit dans la- demande de brevet sus-mentionnée, et on a obtenu des résultats satisfaisants pour 14 millions de cycles de déclenchement/remise en place de fonctionnement de la sonde. REVENDICATIONS 1 Circuit de conditionnement de signaux pour une sonde de déclenchement ( 11) pour un appareil de détermination de position, la sonde ayant des contacts électriques ( 10), le circuit comprenant des moyens (Rl, 18) pour détecter le fonctionnement électrique des contacts et pour générer un signal de déclenchement en réponse à ce fonctionnement, caractérisé en ce que le circuit comprend en outre des moyens ( 24, Tl, 28) pour appliquer une tension à travers les contacts afin de réduire l'effet de tout problème de corrosion ou de contamination sur les contacts. 2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite tension appliquée pour réduire l'effet de la corrosion ou de la contamination se présente sous forme d'impulsions. 3 Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur élévateur de tension ( 28) pour augmenter la tension des impulsions. 4 Circuit selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 283, 30, T 2) pour inhiber les moyens de détection (Rl, 18) pendant une dite impulsion. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite tension appliquée pour réduire l'effet de la corrosion ou de la contamination est supérieure à la tension normalement appliquée aux contacts ( 10) par les moyens de détection (Rl, 18). 6 Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite tension appliquée pour réduire l'effet de la corrosion ou de la contamination cesse d'être appliquée lorsque les moyens de détection (R 1, 18) indiquent que les contacts ( 10) se sont refermés.