Brevet FR2752933A1 — publié le 19980306

La présente invention concerne un dispositif pour l'indexage d'un référentiel. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif pour l'indexage d'un référentiel pour la mise en oeuvre d'un procédé de numérisation tridimensionnelle de la surface d'un objet tel qu'une maquette de la structure de caisse ou de la carrosserie d'un véhicule automobile, cette maquette devant ensuite être reproduite à plus grande échelle et par exemple à l'échelle 1 par assemblage de différents éléments ou parties réalisées à partir du fichier de données obtenues lors de la phase initiale de numérisation. Le système de référence d'un véhicule automobile, permettant notamment de déterminer et/ou de coder la position précise dans l'espace de n'importe quel point du véhicule, est défini par une norme qui trouve à s'appliquer à tous les dessins et aux calculs relatifs à une pièce ou un organe du véhicule, ou au véhicule lui-même. Le référentiel véhicule est matérialisé par trois plans perpendiculaires entre eux, c'est-à-dire un plan origine des X, vertical passant dans la zone de l'axe des roues avant, le plan origine des Y, vertical passant par l'axe longitudinal de symétrie du véhicule, et le plan origine des Z, horizontal au voisinage des éléments les plus bas du soubassement du véhicule. Les intersections de ces plans matérialisent un repère orthonormé dont les axes X,Y,Z sont orientés de façon à obtenir un repère orthonormé direct. Outre cette normalisation, la connaissance d'un référentiel géométrique précis d'un véhicule est nécessaire pour la mise en oeuvre de divers procédés de mesure tridimensionnelle, tels que par exemple celui décrit et représenté dans le document FR-A-2.720.155. Les divers procédés connus de mesure sont du type analogique, c'est-à-dire qu'ils font généralement appel à des palpeurs mécaniques, et/ou du type numérique et ils font alors appel à des moyens optiques, soit par projection d'images et analyse numérique des images projetées sur le véhicule, soit par projection d'un faisceau incident et détection du faisceau réfléchi Tous ces procédés nécessitent de faire appel à un dispositif pour l'indexage d'un référentiel sur le véhicule, ce dispositif étant constitué de moyens ou cibles d'indexage permettant un repérage initial, analogique ou numérique, pour la détermination du référentiel servant ensuite aux diverses mesures. L'invention a pour objet de proposer un dispositif de conception simple et peu coûteuse qui permet d'indexer un référentiel par des moyens "analogiques", c'est-à-dire notamment par palpage mécanique, et "numériques", c'est-à-dire par des moyens optiques tels que la réflexion d'un faisceau incident, le dispositif d'indexage pouvant être utilisé pour ces deux procédés. Dans ce but, I'invention propose un dispositif caractérisé en ce qu'il comporte au moins un bloc d'indexation comportant une surface plane de base délimitée par une première arête rectiligne de repérage et qui se prolonge audelà de cette arête par une première surface plane de déviation inclinée par rapport à la surface de base. Grâce à un tel agencement, L'arête de repérage qui est délimitée par l'intersection de la surface plane de base et de la surface plane d'indexation permet son repérage précis dans l'espace par des moyens optiques, et notamment par des moyens faisant appel à un faisceau réfléchi, en évitant des défauts de repérage qui apparaissent généralement lorsqu'une arête est déterminée par l'intersection de deux surfaces perpendiculaires entre elles. Selon une autre caractéristique de l'invention, la surface plane de base se prolonge, au delà de la première arête de repérage, par une première surface de référence perpendiculaire à la surface de base. Cette surface de référence qui est adjacente à la surface de déviation peut trouver plus particulièrement à s'appliquer dans le cadre d'un palpage mécanique visant à déterminer la position et l'orientation dans l'espace de cette surface de référence appartenant au bloc d'indexation. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la surface plane de base est délimitée par une seconde arête de repérage, perpendiculaire à la première arête de repérage, qui se prolonge au delà de cette seconde arête par une seconde surface plane de déviation inclinée par rapport à la surface de base - la surface plane de base se prolonge, au delà de la seconde arête de repérage, par une seconde surface de référence perpendiculaire à la surface de base - la surface de déviation forme avec la surface de base un angle saillant égal à 1200 - la surface plane de base est une face d'un bloc d'indexation de forme générale cubique - les première et seconde surfaces de références sont adjacentes selon une arête du bloc cubique d'indexation concourante et perpendiculaire aux première et seconde arêtes de repérage. Pour l'indexage d'un référentiel à trois axes perpendiculaires appartenant à un repère orthonormé, il est fait appel à deux blocs d'indexation, dont l'un, conforme aux enseignements de l'invention, comporte deux arêtes de repérage et/ou deux surfaces de référence et dont l'autre, conforme aux enseignements de l'invention, ne comporte qu'une seule arête de repérage et/ou une seule surface de repérage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective qui illustre un dispositif pour l'indexage d'un référentiel conforme aux enseignements de l'invention mis en oeuvre pour la détermination d'un référentiel à trois axes perpendiculaires appartenant à un repère orthonormé - la figure 2 est une vue en élévation illustrant la réalisation par usinage des deux blocs d'indexation en une seule pièce, avant leur séparation par tronçonnage; - la figure 3 est une vue de dessous de la figure 2 ; et - la figure 4 est une vue latérale de droite de la figure 2. On a représenté à la figure 1 une partie d'un bâti 10, qui est par exemple un support d'une maquette à échelle réduite d'un véhicule automobile, qui délimite deux surfaces perpendiculaires entre elles, horizontale 12 et verticale 14, qui forment un angle droit en creux 18 dont le fond correspond à la droite d'intersection entre les surfaces 12 et 14. Les deux surfaces 12 et 14 peuvent par exemple appartenir à des réglettes du bâti ou support. Le dispositif pour l'indexage d'un référentiel à trois dimensions conforme aux enseignements de l'invention est constitué pour l'essentiel par deux blocs d'indexation B1, B2. Les deux blocs B1 et B2 permettent la détermination d'un référentiel orthonormé X,k,Z. Le premier bloc d'indexation B1 est un bloc massif usiné qui présente la forme générale d'un cube délimité par six faces perpendiculaires. Au sens de l'invention, on appelle surface ou face plane de base l'une SB1 des six faces du cube, la face arrière opposée à la surface plane de base SB1 étant en appui contre la surface verticale 14 tandis que la face inférieure 24 du bloc B1 est en appui contre la surface horizontale 12. Une série de trois trous, d'axes perpendiculaires à la surface plane de base SUBI, est agencée dans la diagonale. Les deux trous extrêmes 26 sont débouchants et sont prévus pour recevoir des pions de positionnement du bloc B1 par rapport à la face 14 qui porte les pions (non représentés), tandis que le trou central débouchant 28 est un trou lisse ou taraudé destiné à recevoir une vis de fixation (non représentée) du bloc SB1 sur la surface 14. De la même manière, la face inférieure 24 comporte une série de trois trous 30 et 32 qui sont représentés sur la figure 3. La face supérieure du bloc SB1 comporte une portion de surface plane perpendiculaire aux autres faces du cube qui est la première face de référence SR1 au sens de l'invention. L'autre partie de la face supérieure du cube, en considérant la figure 1, est occupée par un pavé en saillie P1, réalisé venu de matière avec le cube B1 dont la partie fonctionnelle au sens de l'invention est constituée par une surface plane de déviation SD1 qui prolonge la surface plane de base SB1, au-delà de son arête supérieure horizontale AR1, et qui est inclinée par rapport au plan de la surface plane de base SB1 de manière que cette dernière et la première surface inclinée de déviation SD1 forment un angle saillant de 1200. Si l'on désire déterminer la position et l'orientation dans l'espace de la première arête rectiligne de repérage constituée par l'arête supérieure AR1 de la surface plane de base SB1, par exemple au moyen d'un faisceau laser dont on détecte la réflexion par le bloc BI, il suffit de balayer sensiblement verticalement de bas en haut la surface plane SB1 jusqu'à atteindre l'arête ARI puis au-delà de cette dernière. Au franchissement de l'arête AR1, le faisceau réfléchi par le bloc B1 change brusquement d'orientation et il est donc particulièrement aisé de détecter l'instant du changement d'orientation du faisceau réfléchi, tout en évitant des phénomènes de défaut de détection de l'arête AR1 qui apparaissent lorsque l'on tente, selon le même procédé, de détecter une arête saillante qui délimite deux faces perpendiculaires entre elles d'un bloc, par exemple les surfaces SB1 et SR1, le faisceau émis se réfléchissant alors contre une surface arrière, en étant réfléchi sensiblement dans la même orientation que c'est le cas lorsqu'il est réfléchi par la surface plane SB1. L'arête AR1 peut par exemple correspondre au premier axe X d'un repère orthonormé tandis que la première surface de référence SR1, pouvant être palpée mécaniquement, correspond par exemple au plan horizontal origine des Z. Comme on peut le voir sur la figure 1, le premier bloc d'indexation B1 peut aussi servir à la détermination d'une deuxième arête de repérage AR2 et d'une deuxième surface de référence SR2. En effet, la face latérale SR2, à droite en considérant la figure 1, du premier bloc d'indexation cubique B1, qui est perpendiculaire à la surface plane de base SB1 et à la première surface de référence SR1, est délimitée par rapport à la surface plane de base SB1 par l'arête verticale AR2 et cette face se prolonge latéralement par un second pavé P2 qui comporte une seconde surface plane de déviation SD2 qui prolonge, en formant avec elle un angle de 1200, la surface plane de base SB1 au-delà de la seconde arête de référence AR2. Le premier bloc d'indexage, ou d'indexation, B1 permet donc la détermination de deux arêtes de repérage AR1 et AR2 correspondant par exemple aux deux axes X,Z d'un repère orthonormé ainsi que la détermination, par exemple par palpage mécanique, de deux surfaces de référence perpendiculaires SR1, SR2 correspondant au plan horizontal origine des Z et un plan vertical origine des X. L'arête supérieure 34 du premier bloc d'indexation B1, correspondant à l'intersection des surfaces de référence SR1 et SR2, est associée au troisième axe Y du repère orthonormé. Pour la détermination d'une troisième surface de référence SR3, perpendiculaire aux deux premières surfaces de référence SR1 et SR2, il est possible d'utiliser la face avant SB1 du premier bloc B1, mais celle-ci comporte d'une part des trous 26, 28 pour la fixation du bloc B1 qui rendent son palpage difficile, et il est de plus nécessaire de réaliser un usinage parfait du cube B1 garantissant la perpendicularité des trois surfaces SR1, SR2 et SB1 tout en assurant un positionnement et une géométrie parfaits des surfaces de déviation SD1 et SD2. Conformément à un autre aspect de l'invention, il est possible de faire appel à un second bloc d'indexation B2 qui, comme cela sera expliqué ultérieurement, est usiné simultanément avec le premier bloc B1, et qui est agencé sur la pièce 10 pour permettre de vérifier et de confirmer les opérations d'indexation effectuées au moyen du premier bloc B1 et permettre le repérage par palpage mécanique d'une troisième surface de référence. A cet effet, le second bloc B2 est un cube dont la conception générale est semblable à celle du premier bloc B1 et qui comporte notamment une face avant plane constituant la surface plane de base SB2 qui est opposée à une face 36 prenant appui sur la surface 14 de la structure 10. Les trous de fixation 26 et 28 traversent le second bloc B2 et la face 38 de ce dernier comporte des trous 30 et 32, qui sont borgnes, identiques à ceux formés dans la face 24 du premier bloc B1. La troisième surface de référence est constituée ici par la surface plane de base SB2 qui s'étend donc dans un plan parallèle à la surface verticale 14 et qui délimite, avec la une portion de surface SR3 appartenant à la face supérieure du bloc cubique B2, une troisième arête de repérage AR3 dont la position et l'orientation dans l'espace peuvent être repérées aisément grâce à une troisième surface plane de déviation SD3 appartenant à un pavé P3 qui s'étend verticalement depuis la face supérieure du cube dont l'autre moitié constitue la portion de surface SR3. Ainsi, le repérage de la position et l'orientation de la troisième arête de repérage AR3 dans l'espace permet de vérifier si elle est parallèle et/ou confondue avec la première arête de référence AR1 et donc, dans le cas d'un procédé dont la première étape consiste à indexer le référentiel (X,Y,Z) par rapport à la structure 10, de venir palper la troisième surface de référence SB2 et, si nécessaire, de corriger par traitement les signaux mesurés d'orientation de la troisième surface de référence par rapport aux deux premières surfaces de référence SR1 et SR2. Comme on peut le voir en se reportant aux figures 2 à 4, les deux blocs BI et B2 sont avantageusement usinés ensemble à partir d'une pièce massive unique 40 puis sont séparés par tronçonnage et/ou sciage dans la partie centrale désignée par la zone hachurée 42. Ainsi, les deux surfaces planes de base SB1 et SB2 sont usinées sous la forme d'un seul plan et les deux surfaces SR1 et SR3 sont usinées par un même outil et sont donc parfaitement parallèles entre elles et perpendiculaires aux surfaces de base SB1 et SB2. De la même façon, les deux surfaces de déviation SD1 et SD3 sont usinées simultanément pour former de la manière la plus précise possible les arêtes AR1 et AR3. Les surfaces 24 et 28 d'appui des blocs B1 et B2 sont deux parties d'une même surface plane d'origine du bloc 40. Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible de constituer un dispositif d'indexage en utilisant trois blocs du type du second bloc B2 dont chacun permet d'indexer une arête de repérage ARi et une surface de référence SRi. REVENDICATIONS 1. Dispositif (B1) pour l'indexage d'un référentiel ( X,Y,Z), notamment d'un référentiel pour la mise en oeuvre d'un procédé de mesure d'un objet, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un bloc d'indexation (B1) comportant une surface plane de base (SB1) délimitée par une première arête rectiligne de repérage (AR1) et qui se prolonge au-delà de cette arête par une première surface plane de déviation (SD1) inclinée par rapport à la surface de base (SB1). 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface plane de base (SB1) se prolonge, au-delà de la première arête de repérage (AR1), par une première surface de référence (SR1) perpendiculaire à la surface de base (SB1). 3. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface plane de base (SB1) est délimitée par une seconde arête (AR2) de repérage, perpendiculaire à la première arête (AR1) de repérage, qui se prolonge au-delà de cette seconde arête par une seconde surface plane de déviation (SD2) inclinée par rapport à la surface de base (SB1). 4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface plane de base (SB1) se prolonge, au-delà de la seconde arête de repérage (AR2), par une seconde surface de référence (SR2) perpendiculaire à la surface de base (SB1). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de déviation (SD1, SD2) forme avec la surface de base (SB1, SB2) un angle saillant égal à 1200. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface plane de base (SB1) est une face d'un bloc d'indexation de forme générale cubique (B1). 7. Dispositif selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que les première et seconde surfaces de références (SR1, SR2) sont adjacentes selon une arête (34) du bloc cubique d'indexation concourante et perpendiculaire aux première et seconde arêtes de repérage (AR1, AR2). 8. Dispositif d'indexage d'un référentiel à trois axes perpendiculaires appartenant à un repère orthonormé, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux blocs d'indexation (B1, B2) dont l'un (B1) est conforme à l'une des revendications 3 ou 4, dont l'autre (B2) est conforme à l'une des revendications 1 ou 2, et qui sont disposés l'un par rapport à l'autre de manière à déterminer trois arêtes de repérage (AR1, AR2, AR3) et/ou trois surfaces de références (SR1, SR2, SB2) perpendiculaires entre elles.