Brevet FR2707388A1 — publié le 19950113

La présente invention concerne le relevé du profil d'une coupe plane d'une surface. Pour réaliser par exemple les bardages de bâti- ments, on utilise des plaques profilées comportant des nervures importantes dont il faut pouvoir contrôler la géométrie. Pour faire ces contrôles, on utilise des instruments de métrologie dimensionnelle classiques tels que des équerres, trusquins et pieds à coulisse. Mais ces moyens sont d'une utilisation difficile et les mesures sont très longues à effectuer. Des machines de métrologie à palpeur mécanique pourraient être utilisées, mais sont très lentes et pas toujours bien adaptées au contrôle des formes des plaques profilées pour bardage. Le but de la présente invention est de proposer un moyen rapide, précis et économique de mesure de la géométrie d'une surface et notamment d'une plaque profi- lée. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de relevé du profil d'une coupe d'une surface par un plan caractérisé en ce que: - on définit une droite AA' dans le plan de coupe et un point d'origine fixe O sur la droite AA', -on choisit des points M successifs sur la droite AA', de manière à réaliser un balayage de la droite AA', et - pour chacun des points M choisis: on mesure la distance du point M au point d'origine O et la distance du point M à au moins un point K de la surface, dans au moins une direction MK faisant un angle a avec la droite AA', et on calcule les coordonnées x et y du point K dans un repère orthonormé ayant pour origine le point 0, un axe Ox suivant la droite AA' et un axe Oy perpendicu- laire à Ox, en utilisant les équations: x = OM - MK cos a y =MK sin a OM et MK étant les valeurs algébriques des segments OM et MK, - on calcule, pour chacun des points M choisis, à partir d'un ensemble de valeurs de OM et de MK, la valeur absolue de la dérivée de MK par rapport à OM dMK z = -- et on compare cette valeur à une valeur prédé- dOM terminée a, - Si z est inférieur à a on porte un point k de coordonnées x et y sur un graphique, dans un repère orthonormé, et - on trace la courbe (C) passant par les points k. De préférence, - on mesure la distance du point M à la surface suivant trois directions MK, MI et ML faisant avec la droite AA' des angles respectifs a, P et y, l'angle a de MK avec AA' et les angles 3 et y étant tels que: a 900, - pour chacune des directions MK, MI et ML, on calcule les coordonnées des points K, I et L ainsi que les incertitudes r, ri et r1 sur les positions des points K, I et L et les dérivées de MK, MI et ML par rapport à OM, - on détermine par interpollation entre deux mesures successives, trois profils (x, Yk), (x, yi), (x, Y1) caractérisés chacun Par une incertitude rk, ri et r1 et une dMK dMI dML dérivée ---, ---, ---, dOM dOM dOM - pour chaque valeur de, on élimine les pro- dMK jdMK dMIL fils pour lesquels ou ou est supérieur à l l]estusuprieur dOM d O d6M une valeur fixée par avance a et on garde le point pour lequel l'incertitude rk, ri ou r, est la plus faible. Pour relever les distances du point M à la surface, on peut soit déplacer en une seule fois le point M au-dessus de la surface et mesurer simultanément les distances du point M à la surface suivant les différentes directions, soit déplacer le point M au-dessus de la surface autant de fois qu'il y a de directions de mesure. L'invention concerne également un dispositif pour le relevé du profil d'une coupe plane d'une surface qui comporte une règle incrémentale munie d'un moteur, un chariot, un capteur de position du chariot, au moins un moyen de mesure de la distance du chariot à une surface, et un moyen électronique de calcul, d'enregistrement et de commande relié au moteur, au capteur de position du chariot et à l'au moins un moyen de mesure de la distance du chariot à une surface. De préférence, l'au moins un moyen de mesure de la distance du chariot à une surface est monté orientable sur le chariot. Le chariot peut porter trois moyens de mesure de la distance à une surface, orientés dans trois directions différentes. De préférence,l'au moins un moyen de mesure de la distance du chariot à une surface est un télémètre laser. L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise en regard des figures annexées. La figure 1 est un schéma de principe explicatif du procédé de relevé du profil d'une plaque profilée. La figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif permettant de relever le profil d'une coupe d'une surface. - Une coupe 1 d'une portion de profilé réalisée par un plan perpendiculaire à la surface du profilé et à son axe longitudinal comporte des nervures 2 séparées par une plage 3. Les âmes 4 des nervures 2 et la plage 3 comportent des raidisseurs 5. Pour relever la forme du profilé, on définit une droite AA' située dans le plan de coupe au-dessus du profilé et parallèle à la surface générale du profilé constituée par les plages 3 et le sommet des nervures 2 ainsi qu'un point O d'origine fixe sur cette droite. On choisit des points M successifs sur la droite AA' de manière à réaliser un balayage de cette droite et on mesure les distances de M à l'origine O et à la surface du profilé. De préférence, on déplace de manière continue le long de la droite AA', le point M dont on mesure la distance OM au point origine O situé sur la droite AA' et la distance MK à la surface du profilé suivant une direc- tion MK qui fait un angle a avec la droite AA'. On calcule les coordonnées x et y du point K dans un repère orthonormé (o oy) dont l'axe ox est dirigé suivant AA' et l'axe oy perpendiculaire à AA' en utilisant les relations: x = OK' = OM - MK cos a y = K'K = MK sin a On obtient ainsi un ensemble de valeurs de OM, de MK, de x et de y correspondant aux points M successifs pour lesquels les mesures et calculs ont été effectués. Tant que la surface du profilé fait un angle relativement grand avec la direction MK, la mesure est relativement précise, par contre lorsque la surface du profilé fait un angle petit avec la direction MK, la mesure est très imprécise; en effet, une petite erreur sur la position de M se traduit par une erreur importante sur la mesure de MK. Pour obtenir une représentation fidèle du profil 1, on calcule pour chacun des points M choisis, la valeur dMpK absolue de la dérivée --- à partir d'un ensemble de dOM valeurs de OM et de MK donnant la variation de MK en fonc- tion de OM et on élimine les valeurs de x et y lorsque la valeur absolue de cette dérivée est supérieure à un seuil a fixé à l'avance. On porte sur un graphique tous les points k de coordonnées x et y correspondant à un point M pour lequel dMK _ dOM Mais en procédant ainsi, on n'obtient qu'une représentation partielle de la forme du profilé. Pour obtenir une représentation complète, on fait trois relevés avec trois directions d'observations MK, MI, ML; MK faisant un angle a avec la droite AA', inférieur à 90 , MI faisant un angle p avec la droite AA', égal à 90 , ML faisant un angle y avec la droite AA', supérieur à 90. Les trois relevés permettent de tracer trois profils distincts parmi lesquels on choisit point par point le profil le plus proche de la réalité. Pour cela, on élimine les points tels que les valeurs absolues dérivées de MK, de MI et de ML par rapport à OM sont supérieures à une valeur prédétermiinée a, puis pour chaque valeur de x on retient la valeur y correspondant à l'observation qui conduit à l'erreur de mesure la plus faible. Si X est l'abscisse du point M x, l'abscisse du point K y, l'ordonnée du point K p = MK 6 = l'angle d'incidence de MK par rapport à la surface à observer, mesuré par rapport à la normale à cette surface, On a: x = x -p Cos a y = p Sin a 1 dp tge = ---- -- - Cotga Sina dX L'incertitude sur x et y s'écrit: Ax = AX + Ap cosa + p Sina Aa Ay = Ap Sina + p Cosa Aa et l'incertitude caractéristique du point de mesure: r2 = Ax2 + Ay2 AX et Aa sont des grandeurs caractéristiques de l'appareil de mesure utilisé; on peut les connaître par étalonnage. Ap comprend deux termes qui s'additionnent: b: correspond à l'incertitude intrinsèque de mesure du dispositif utilisé, ctgE: correspond à l'incertitude liée à l'angle d'incidence sur la surface du faisceau servant à faire la mesure. En effet, le faisceau de section droite circulaire de rayon c forme sur la surface examinée une tache ellip- tique dont la projection du grand axe sur l'axe du fais- ceau a une longueur 2c x tge et cette longueur est un bon indicateur de l'incertitude de mesure. Pour chaque série de mesures, par exemple dans la direction d'observation MK, on a N points de mesure, correspondant aux abscisses successives Xkî, Xk2,..., Xkn du point M auxquelles on a fait les mesures. Pour chaque valeur de Xkî on associe par le dFK- calcul le quadruplet de valeurs (Xki, Y ki, rki, ---- dOMi Par interpollations entre deux valeurs de xki, on peut, pour toute valeur de x calculer un quadruplet (x, Yk, dMK rk, --- dOM De même pour les directions d'observations MI et ML calculer: dMI dMI (x, yi, ri, --) et (x, y1l rj, ---) dOM dOM Pour déterminer le profil on commence par dMK dMMI dML éliminer les points M tels que __, --- ou --est dOM dôM dOMI supérieur à une grandeur a fixée par avance, puis, pour chaque valeur de x on compare les incertitudes rk, ri, r1 et on retient la plus petite valeur; on considère alors que le profil a au point d'abscisse x, une ordonnée y correspondant à la valeur yk; yi ou Y1 pour laquelle rk, ri ou r1 est le plus petit. On obtient ainsi des couples (x, y) qui permet- tent de tracer le profil en les reportant sur un graphi- que. Cette procédure peut être généralisée à un nombre quelconque de relevés fait sous des angles tous différents. Pour réaliser ces relevés on utilise un disposi- tif constitué d'une règle incrémentale 10 munie d'un moteur 11 d'entraînement d'un chariot 12 porté et guidé par la règle incrémentale 10. Sur le chariot 12 est monté de façon orientable un télémètre laser 13 permettant de mesurer la distance d'un point fixe du chariot 12 à la surface 14 dont on veut déterminer un profil. Un capteur mesure en permanence la position du chariot 12. Le moteur 11, le télémètre 13 et le capteur de position 15 sont reliés à un ordinateur 16 équipé d'une imprimante 17. L'ordinateur 16 commande la rotation du moteur 11 qui entraîne le déplacement du chariot 12. Pendant le déplacement du chariot 12, l'ordinateur 16 reçoit en permanence depuis le capteur 15, la position du chariot 12 et depuis le télémètre 13, la distance du chariot 12 à la surface 14. A partir de ces informations, l'ordinateur 16 reconstitue le profil (au moins partiel) de la surface. Pour obtenir un profil complet, on fait trois relevés avec trois orientations différentes du télémètre 13 dont l'orientation peut être relevée à l'aide d'un vernier dont la mesure peut être transmise à l'ordinateur. L'ordinateur 16 permet de choisir les mesures acceptables et de déterminer les coordonnées des points représentatifs du profil. En reportant les points repré- sentatifs sur un graphique on obtient une image du profil 1 par superposition de trois tracés effectués avec les trois inclinaisons a, p et y. Les points représentatifs et la courbe C joignant ces points sont imprimés à l'aide de l'imprimante 17. Pour faire la mesure en un seul passage, on peut utiliser un dispositif comportant trois télémètres laser montés sur le chariot 12 et orientés dans trois directions différentes. L'ordinateur 16 peut être constitué par tout dispositif électronique de commande, de calcul et d'enre- gistrement. La règle incrémentale 10 peut être montée mobile parallèlement à elle-même et perpendiculairement à son axe de façon à pouvoir faire plusieurs relevés selon plusieurs coupes parallèles entre elles. REVENDICATIONS 1.- Procédé de relevé du profil d'une coupe d'une surface par un plan caractérisé en ce que: - on définit une droite AA' dans le plan de coupe et un point d'origine fixe 0 sur la droite AA', - on choisit des points M successifs sur la droite AA', de manière à réaliser un balayage de la droite AA', et - pour chacun des points M choisis: 10. on mesure la distance du point M au point d'origine O et la distance du point M à au moins un point K de la surface, dans au moins une direction MK faisant un angle a avec la droite AA', et on calcule les coordonnées x et y du point K dans un repère orthonormé ayant pour origine le point O, un axe Ox suivant la droite AA" et un axe Oy perpendicu- laire à Ox, en utilisant les équations: x = OM - MK cos a y =MKsin a OM et MK étant les valeurs algébriques des segments OM et MK, - on calcule, pour chacun des points M choisis, à partir d'un ensemble de valeurs de OM et de MK, la valeur absolue de la dérivée de MK par rapport à OM d= K z.... et on compare cette valeur à une valeur prédé- dOM terminée a, - Si z est inférieur à a on porte un point k de coordonnées x et y sur un graphique, dans un repère orthonormé, et - on trace la courbe (C) passant par les points k. 2.- Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que, pour chacun des points M choisis: - on mesure la distance du point M à la surface suivant trois directions MK, MI et ML faisant avec la droite AA' des angles respectifs a, 1 et y, l'angle a de MK avec AA' et les angles p et y étant tels que: a 90 , - pour chacune des directions MK, MI et ML, on calcule les coordonnées des points K, I et L ainsi que les incertitudes rk, ri et r, sur les positions des points K, I et L et les dérivées de MK, MI et ML par rapport à OM, - on détermine par interpollation entre deux mesures successives, trois profils (x, Yk), (x, yj), (x, yl) caractérisés chacun par une incertitude rk, ri et r, et une dMK dMI dML dérivée ---, ---, ---, dOM dOM dOM - pour chaque valeur de x, on élimine les pro- dMI iK diol fils pour lesquels --- ou --- ou --- est supérieur à ddOM- dOM dôM' une valeur fixée par avance a et on garde le point pour lequel l'incertitude rk, ri ou r est la plus faible. 3.- Procédé selon la revendication 2, caracté- risé en ce que, pour relever les distances du point M à la surface, on déplace en une seule fois le point M au-dessus de la surface et on mesure simultanément les distances du point M à la surface suivant les différentes directions. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que, pour relever les distances du point M à la surface selon les différentes directions, on déplace le point M au-dessus de la surface autant de fois qu'il y a de directions de mesure. 5.- Dispositif pour le relevé du profil d'une coupe plane d'une surface (14) caractérisé en ce qu'il comporte une règle incrémentale (10) munie d'un moteur (11), un chariot (12), un capteur (15) de position du chariot, au moins un moyen (13) de mesure de la distance du chariot (12) à une surface et un moyen électronique (16) de calcul d'enregistrement et de commande relié au moteur (11), au capteur de position (15) du chariot (12) et à l'au moins un moyen de mesure (13) de la distance du chariot (12) à la surface (14). 6.- Dispositif selon la revendication 5, carac- térisé en ce que l'au moins un moyen de mesure (13) de la distance du chariot (12) à une surface (14) est monté orientable sur le chariot (12). 7.- Dispositif selon la revendication 5, carac- térisé en ce qu'il comporte trois moyens de mesure (13) de la distance du chariot (12) à une surface (14) orientés dans trois directions différentes. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'au moins un moyen de mesure (13) de la distance du chariot (12) à une surface est un télémètre laser.