Brevet FR2750492A1 — publié le 19980102

DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour positionner des pièces mobiles de machines, un signal optique provenant d'un émetteur étant reçu par un capteur par l'intermédiaire d'une règle d'impulsion pourvue de repères de code barres, et le capteur délivrant à un compteur un signal d'impulsion électrique correspondant au repère de code barres. On connaît un dispositif du type mentionné en introduction par le fascicule de brevet US-5 508 088 (PWB). La règle d'impulsion y est réalisée en un matériau transparent, sur lequel sont disposés des codages à balayer au moyen de capteurs optiques. Le matériau transparent peut être pourvu d'une couche réfléchissante sur le côté opposé à l'émetteur, les rayons lumineux émis par l'émetteur étant alors réfléchis dans l'axe optique et enregistrés par le récepteur, qui délivre une impulsion à un circuit de réglage pour commander le mouvement d'avancement d'une pièce mobile de machine. La longueur et la fréquence des impulsions sont déterminées par des " baies " qui apparaissent par suite du codage en zones prédéfinies " translucides/opaques " sur la règle d'impulsion. Le rayon lumineux provenant d'un émetteur est ainsi transformé en une impulsion par un récepteur situé dans l'axe optique du rayon lumineux, le type d'impulsion dépendant de la nature de la " baie ". On utilise habituellement des règles d'impulsion présentant une longueur finie pour la commande d'une tête d'imprimante, d'un bras de robot ou d'un chariot porte-outil. Mais les cas d'application pour lesquels on a besoin de plus grandes longueurs pour le déplacement du chariot porte-outil acquièrent de plus en plus d'importance. Le problème consiste donc à pouvoir réaliser des règles d'impulsion présentant une plus grande longueur de fabrication. Etant donné la haute précision qui est exigée pour la détermination de la position de pièces mobiles de machines, les codages pour règles d'impulsion sont produits en une pièce avec des machines coûteuses. Les coûts de fabrication augmentent ici de façon exponentielle, car le respect d'étroites tolérances de fabrication est de plus en plus coûteux lorsque les longueurs de fabrication augmentent. Il est fondamentalement possible de réunir plusieurs règles d'impulsion de plus courte longueur en une nouvelle règle d'impulsion présentant une longueur de travail supérieure correspondante. Toutefois, les arêtes de joint qui apparaissent alors risquent de fausser le signal lumineux et d'engendrer des imprécisions dans la détermination de position. Un autre problème consiste en ce qu'un décalage apparaît dans le codage aux niveaux des joints, décalage qui engendre obligatoirement des erreurs de mesure et donc une détermination de position incorrecte. La présente invention a donc pour but d'améliorer un procédé et un dispositif du type mentionné en introduction de façon que la détermination de position soit également possible sur de plus grandes longueurs, avec plusieurs règles d'impulsion jointes en aboutement. La précision de la détection de position doit ici rester de l'ordre de grandeur de la précision à respecter lors de l'utilisation d'une règle graduée d'impulsion d'un seul tenant. En matière de dispositif, ce but est atteint, pour un dispositif pour détecter la position de pièces mobiles de machines qui est constitué d'au moins deux supports de codage réalisés sous forme de règles d'impulsion et pourvus de repères de codage équidistants respectifs qui peuvent être balayés par un capteur relié par des lignes à un compteur, par le fait qu'un capteur supplémentaire, relié par une ligne à un comparateur, est disposé sur un coulisseau porte-capteur, le comparateur contenant un dispositif de contrôle pour les signaux de codage reçus par ladite ligne et ces signaux de codage étant, en cas de non concordance avec un signal de test, transmis à un compteur supplémentaire tandis que le premier compteur est isolé de la ligne le reliant au premier capteur, et par le fait qu'un comparateur supplémentaire est disposé entre le premier capteur et le premier compteur, ce comparateur supplémentaire contenant un dispositif de contrôle pour les signaux de codage reçus par la ligne provenant du premier capteur et ces signaux de codage étant, en cas de non concordance avec un signal de test, délivrés par une ligne à une unité de transfert, I'unité de transfert délivrant par une autre ligne au premier compteur les signaux reçus du deuxième compteur par une ligne correspondante et totalisés, et le premier compteur étant ainsi à nouveau relié à la ligne pour recevoir de nouveaux signaux provenant du premier capteur. Une autre façon d'atteindre le but fixé, avec le dispositif en question, consiste en ce que, lors du passage d'un repère de codage à un nouveau repère de codage, un deuxième capteur disposé sur un coulisseau portecapteur est relié par une ligne à un comparateur qui contient un dispositif de contrôle pour les signaux de codage reçus par ladite ligne, en ce qu'en cas de modification des signaux de codage, le premier compteur est isolé de la ligne le reliant au premier capteur, et le comparateur est relié à un deuxième compteur par une ligne correspondante, et en ce que, lors de la réception du signal modifié par le premier capteur, le deuxième compteur est déconnecté et les signaux mémorisés dans ce deuxième compteur sont reliés par une ligne correspondante à une unité de transfert, qui réunit le résultat des signaux courts totalisés jusqu'alors dans le premier compteur aux signaux transférés par le deuxième compteur. En matière de procédé, le but fixé à l'invention est, pour un procédé du type mentionné en introduction, atteint par le fait que la règle d'impulsion est constituée d'au moins deux tronçons de règle d'impulsion qui sont pourvus de repères de code barres décalés, et en ce que l'unité de capteur est constituée de deux capteurs individuels, le capteur situé en avant dans la direction de déplacement (deuxième capteur) déconnectant, à l'atteinte d'un nouveau tronçon de règle d'impulsion, un compteur du premier capteur, et comptant et mémorisant les repères de code barres du nouveau tronçon de règle d'impulsion, jusqu'à ce que le premier capteur atteigne également le nouveau tronçon de règle d'impulsion et arrête alors le compteur du deuxième capteur, tandis que le premier compteur poursuit le comptage et que les signaux d'impulsion mémorisés par le deuxième compteur sont totalisés. On a constaté qu'en utilisant deux capteurs et des comparateurs supplémentaires, on pouvait minimiser la source d'erreurs lors du dépassement de la zone limite de la règle d'impulsion. L'exposé qui suit décrit plus en détail l'invention à l'aide de plusieurs exemples de réalisation. Dans les dessins annexés: les figures 1, la, lb représentent un dispositif selon l'invention avec un coulisseau porte-capteur mobile, la figure 2 représente un dispositif selon l'invention avec une règle d'impulsion mobile, les figures 3a, 3b représentent la détermination des erreurs pour une règle d'impulsion rectiligne. La figure 1 représente le dispositif pour détecter la position de pièces mobiles de machines sous la forme d'une règle d'impulsion en plusieurs parties, qui est fixée sur un carter d'imprimante par l'intermédiaire des moyens de fixation 18, 19. La règle d'impulsion est constituée de deux supports de codage la, lb avec une position initiale 2, chaque support de codage portant des repères de codage équidistants 3a, 3b. Les règles d'impulsion sont assemblées au point de jonction 1 c. Deux capteurs 4, 8 sont disposés sur un coulisseau porte-capteur 7. Le coulisseau porte-capteur peut être fixé, par exemple, sur une tête d'imprimante, et il est dirigé avec cette dernière au-dessus de la règle d'impulsion. Les capteurs 4, 8 reçoivent des signaux optiques d'un émetteur qui se trouve derrière le coulisseau porte-capteur 7 dans le plan de représentation de la figure 1 et n'est donc pas visible. Lors d'un déplacement du coulisseau porte-capteur 7 dans le sens de la flèche, les deux capteurs 4, 8 reçoivent des signaux correspondant aux repères de codage balayés par le coulisseau. Le capteur 4 est ici relié par des lignes 6a, 6b à un compteur 5, qui enregistre les repères de codage 3a balayés à partir de la position initiale 2, et les mémorise. Dès que le capteur 8 atteint le point de jonction lc, un comparateur 10 placé à la suite du capteur 8 sur la ligne 9a remarque une modification de l'écartement des repères de codage. Cette modification peut être constatée, par exemple, en comparant à un signal de contrôle le signal de codage reçu. A cet effet, un dispositif de contrôle 10' est intégré dans le comparateur 10. Cela étant, lorsque le dispositif de contrôle 10' constate qu'un signal de codage modifié a été reçu par la ligne 9a, le compteur 5 est isolé de la ligne 6b, et un autre compteur 11 est relié au capteur 8 par l'intermédiaire d'une ligne 17. Cela signifie que, lors du déplacement du coulisseau porte- capteur 7 au-delà du point de contact des deux supports de code la, lb, le signal n'est plus mémorisé dans le compteur 5, mais dans le compteur 11. Dans le même temps, lors du passage d'une règle d'impulsion à l'autre, un écart d'erreur est décelé en comparant le signal de codage mesuré au signal de contrôle, et pris en compte par un écartement + max. 0,5 des repères de codage dans le nouveau tronçon de règle d'impulsion. On obtient ainsi une succession continue des impulsions, comme si une seule règle d'impulsion avait été présente, sans joint. On va l'expliquer plus en détail à l'aide des figures 3a, 3b. Sur la figure 3a, le point de jonction S est placé de telle sorte qu'une erreur +f apparaît. L'écartement b des repères de codage est ici augmenté de la valeur +f, de sorte qu'à la suite du passage au-dessus du point de jonction S, la valeur pour le compteur de codage doit être augmentée de +f afin de compenser l'erreur de raccordement. Sur la figure 3b, le point de jonction S est placé de telle sorte qu'une erreur -f apparaît. Il faut donc réduire l'écartement b des repères de codage du montant -f pour compenser l'erreur de raccordement. Par l'addition ou soustraction respective de la grandeur d'erreur f, on corrige d'une manière correspondante, lors du passage de la règle d'impulsion I à la règle d'impulsion 2, la valeur du compteur respectif. Tandis que le coulisseau porte-capteur 7 continue à se déplacer au-delà du point de jonction lc, le capteur 4 reçoit également un signal de codage modifié, qui ne coïncide pas avec le signal de test dans un comparateur 12, qui lui est associé et est pourvu d'un dispositif de contrôle 12'. A cet instant, le compteur 11 est arrêté, et les signaux qu'il totalisait jusqu'alors sont transmis, par l'intermédiaire d'une unité de transfert 13, au compteur 5 maintenant remis en service. A la suite du dépassement du point de jonction 1c, le compteur 5 a donc détecté la position exacte de la pièce mobile de machine, par exemple d'une tête d'imprimante. Le comptage peut être poursuivi jusqu'à ce qu'une nouvelle règle d'impulsion pourvue d'un nouveau codage soit détectée par le capteur 8. On peut aussi détecter de la même manière des mouvements d'une pièce de machine cylindrique, par exemple d'un arbre, d'un cylindre creux ou d'une roue motrice. A cet effet, des règles d'impulsion courbes peuvent être fixées sur la circonférence de la pièce cylindrique, et surveillées, en vue du positionnement, par des unités de capteurs disposées radialement d'une manière correspondante. Si la circonférence de la pièce cylindrique est grande, on peut aussi disposer plusieurs règles d'impulsion les unes à la suite des autres, la commutation des capteurs disposés les uns à la suite des autres dans la direction d'avancement s'effectuant de la manière décrite dans l'exemple précédent. La précision du dispositif selon l'invention peut également être améliorée par le fait que, lors du démarrage et du freinage du coulisseau porte- capteur 7, un signal de contrôle modifié en conséquence est mis à disposition pour le processus de démarrage ou de freinage. On évite ainsi que les signaux de codage reçus pendant l'accélération soient, du fait de leur structure modifiée, compris comme des indicateurs d'un changement des supports de codage. Une amélioration de l'unité de capteur/émetteur consiste en ce que l'émetteur 31 est disposé entre les capteurs 32 et 33 sur le coulisseau de transport 34. Les supports de codage sont alors pourvus d'une couche réfléchissante, de sorte que les signaux émis par l'émetteur 31 sont réfléchis et reçus sous un angle par les capteurs 32, 33. La figure 1 b représente cette situation en coupe transversale à travers une règle d'impulsion et un coulisseau porte-capteur. Les rayons lumineux 31a, 31b émis par le capteur 31 sont réfléchis sur la surface, pourvue de repères de code barres 35, de la règle d'impulsion 36, et reçus par les capteurs 32, 33. Bien évidemment, un agencement de plusieurs capteurs est également possible, ce qui est représenté par la vue de dessus sur un coulisseau porte-capteur 34 de la figure la. Sur la figure 2, une règle d'impulsion mobile 22 est pourvue de différents codes barres 21. Un signal optique émis par l'émetteur 20 est reçu par un capteur 23, qui transmet à un compteur un signal d'impulsion électrique correspondant au repère de code barres. La règle d'impulsion 22 est constituée de deux tronçons de règle d'impulsion 22a, 22b, qui sont pourvus de repères de codes barre décalés 21a, 21b. D'une manière analogue à l'exemple précédent, l'unité de capteur est constituée de deux capteurs individuels 23a, 23b, qui sont disposés l'un à la suite de l'autre dans la direction de déplacement de la règle d'impulsion. Le capteur 23b situé en avant dans la direction de déplacement déconnecte, à l'atteinte d'un nouveau tronçon de règle d'impulsion 22b, un compteur 25 du premier capteur 23a, et compte alors les repères de code barres 21b du nouveau tronçon de règle d'impulsion 22b. Les repères comptés sont mémorisés dans une unité de transfert 27. Dès que le premier capteur 23a atteint également le nouveau tronçon de règle d'impulsion 22b, le compteur 26 du deuxième capteur 23b est arrêté. Le premier compteur 25 commence maintenant à poursuivre le comptage, les signaux d'impulsion transmis par le deuxième compteur 26 à I'unité de transfert étant additionnés au contenu du premier compteur 25. Afin d'améliorer le schéma logique, des comparateurs 28, 29 sont reliés en plus des compteurs 25, 26 aux capteurs individuels 23a, 23b. Ces comparateurs peuvent constater des modifications des repères de codes barre par comparaison avec des signaux de test, et déclencher alors les processus de commutation correspondants des compteurs 25, 26 ou encore de l'unité de transfert 27. Le déroulement de commutation décrit est actif, non pas seulement dans une direction, mais dans chaque direction de déplacement. Il importe seulement que le temps de commutation pour les capteurs soit suffisant pour qu'aucun codage ne passe devant le capteur sans être détecté. Pour des pièces de machines déplacées rapidement avec de hauts coefficients d'accélération, il est nécessaire de disposer les capteurs à une distance de plusieurs codes barre. Des valeurs expérimentales montrent que les capteurs devraient présenter une distance d'au moins trois codes barres pour que le déroulement opératoire pour la détection de position puisse fonctionner de manière fiable. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour détecter la position de pièces mobiles de machines, constitué d'au moins deux supports de codage (la, lb) réalisés sous forme de règles d'impulsion et pourvus de repères de codage équidistants respectifs (3), qui peuvent être balayés par un capteur (4) qui est relié par des lignes (6a, 6b) à un compteur (5), caractérisé en ce qu'un capteur supplémentaire (8), qui est relié par une ligne (9a) à un comparateur (10), est disposé sur un coulisseau porte-capteur (7), le comparateur (10) contenant un dispositif de contrôle (10') pour les signaux de codage reçus par la ligne (9a) et ces signaux de codage étant, en cas de non concordance avec un signal de test, transmis à un compteur (11) tandis que le compteur (5) est isolé de la ligne (6b), et en ce qu'un comparateur supplémentaire (12) est disposé entre le capteur (4) et le compteur (5), le comparateur (12) contenant un dispositif de contrôle (12') pour les signaux de codage reçus par la ligne (6a) et ces signaux de codage étant, en cas de non concordance avec un signal de test, délivrés par une ligne (14) à une unité de transfert (13), I'unité de transfert (13) délivrant par une ligne (16) au compteur (5) les signaux reçus du compteur (11) par une ligne (15) et totalisés, et le compteur (5) étant ainsi à nouveau relié à la ligne (6, 6a) pour recevoir de nouveaux signaux provenant du capteur (4). 2.-Dispositif pour détecter la position de pièces mobiles de machines, constitué d'au moins deux supports de codage (la, lb) réalisés sous forme de règles d'impulsion et pourvus de repères de codage équidistants respectifs (3), qui peuvent être balayés par un capteur (4) qui est relié par des lignes (6a, 6b) à un compteur (5), caractérisé en ce que, lors du passage d'un repère de codage (3a) à un nouveau repère de codage (3b), un deuxième capteur (8) disposé sur un coulisseau porte- capteur (7) est relié par une ligne (9a) à un comparateur (10), qui contient un dispositif de contrôle pour les signaux de codage reçus par la ligne (9a), en ce qu'en cas de modification des signaux de codage, le compteur (5) est isolé de la ligne (6b) et le comparateur (10) est relié à un compteur (11) par une ligne (17), et en ce que, lors de la réception du signal modifié par le capteur (4), le compteur (11) est déconnecté et les signaux mémorisés dans le compteur (11) sont reliés par une ligne (15) à une unité de transfert (13), qui réunit le résultat des signaux courts totalisés jusqu'alors dans le compteur (5) aux signaux transférés par le compteur (11). 3.- Procédé pour déterminer la position de pièces mobiles de machines, un signal optique provenant d'un émetteur (20) étant reçu par un capteur (23) par l'intermédiaire d'une règle d'impulsion (22) pourvue de repères de code barres (21), et le capteur (23) délivrant à un compteur un signal d'impulsion électrique correspondant au repère de code barres, caractérisé en ce que la règle d'impulsion (22) est constituée d'au moins deux tronçons de règle d'impulsion (22a, 22b) qui sont pourvus de repères de code barres décalés (21a, 21b), et en ce que l'unité de capteur est constituée de deux capteurs individuels (23a, 23b), le capteur (23b) situé en avant dans la direction de déplacement (24) déconnectant, à l'atteinte d'un nouveau tronçon de règle d'impulsion (22b), un compteur (25) du premier capteur (23a), et comptant et mémorisant les repères de code barres (21b) du nouveau tronçon de règle d'impulsion (22b), jusqu'à ce que le premier capteur (23a) atteigne également le nouveau tronçon de règle d'impulsion (22b) et arrête alors le compteur (26) du deuxième capteur (23b), tandis que le premier compteur (25) poursuit le comptage et que les signaux d'impulsion mémorisés par le deuxième compteur sont totalisés.