Brevet FR2780910A1 — publié le 20000114

La présente invention concerne de manière générale des bras articulés destinés à être utilisés dans des machines de mesure de coordonnées, et en particulier un bras articulé ayant un processeur et un affichage embarqués pour fonctionner indépendamment d'un ordinateur hôte. Art antérieur La figure 1 est une vue schématique d'un système de mesure tridimensionnelle conventionnel comprenant une machine de mesure de coordonnées 10 composée d'un bras multiarticulé 12 fonctionnant manuellement et une base ou un montant support 14, un contrôleur ou boîtier série 16 et un ordinateur hôte 18. Il faut noter que le bras 12 communique électroniquement avec le boîtier série 16 qui, à son tour, communique électroniquement avec l'ordinateur hôte 18. Des détails supplémentaires du système de mesure tridimensionnelle conventionnel figurent dans le brevet américain 5 402 582, dont le contenu est repris ici par voie de référence. Actuellement, les bras articulés sont réalisés sous la forme d'un système avec un ordinateur hôte et un logiciel applicatif. Le bras articulé est utilisé couramment pour mesurer des points sur un objet et ces points mesurés sont comparés à des données de conception assistée par ordinateur (CAO) stockées sur l'ordinateur hôte afin de déterminer si l'objet est conforme aux spécifications CAO. En d'autres termes, les données CAO sont les données de référence auxquelles sont comparées les mesures réelles effectuées par le bras articulé. L'ordinateur hôte contient également un logiciel applicatif qui guide l'opérateur à travers le processus d'inspection. En de nombreuses occasions, pour des applications complexes, cet agencement est inapproprié, car l'utilisateur observera les données CAO tridimensionnelles sur l'ordinateur hôte tout en répondant à des instructions complexes et en utilisant des commandes complexes dans le logiciel applicatif. Le logiciel applicatif courant permet également à l'utilisateur d'écrire des programmes spécifiques ou des exécutables dans un mode d'apprentissage qui est alors utilisé par un individu nettement moins qualifié dans un mode d'exécution pour accomplir un ensemble prédéfini de mesures sur un objet. Le résultat est que l'usage final du bras articulé est hautement simpliste, en ce qu'un assembleur ou une mécanique reçoit des ordres du logiciel pour positionner la sonde en des emplacements connus et pour acquérir les données tridimensionnelles. Dans ce cas, durant la phase d'exécution, I'utilisation de l'ordinateur hôte de haut niveau et du logiciel applicatif est complètement inapproprié et ajoute des coûts superflus. Un autre inconvénient des systèmes conventionnels est que les données mesurées ne sont pas comparées aux données de référence (donnes CAO, par exemple) en temps réel. Comme le bras 12 ne dispose d'aucune capacité de traitement, les données mesurées ou données réelles doivent être transférées à l'ordinateur hôte 18, o elles sont comparées aux données de référence (par exemple CAO) afin de déterminer si l'objet est conforme aux spécifications de référence. Si le résultat de la comparaison n'est pas favorable, I'opérateur doit en être averti et l'objet peut nécessiter des mesures supplémentaires. Cette communication en va et vient entre le bras et l'hôte induit un retard superflu. Résumé de l'invention Les inconvénients et déficiences ci-dessus, ainsi que d'autres de l'art antérieur, sont surmontés ou évités par le bras articulé indépendant de l'hôte selon la présente invention. Le bras articulé comprend un contrôleur embarqué qui stocke un ou plusieurs programmes exécutables qui fournissent à l'utilisateur des instructions (par exemple des procédures d'inspection) et stocke les données CAO qui servent de données de référence. Les mesures réelles peuvent être comparées aux données de référence et l'utilisateur peut être averti immédiatement d'une mesure réelle qui se trouverait en dehors des tolérances. Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres, et les avantages de la présente invention apparaîtront et seront comprises par les experts dans I'art à partir de la description détaillée qui suit et des croquis. Brève description des croquis Se référant maintenant aux croquis, dans lesquels des éléments identiques sont numérotés de manière identique dans les différentes figures: La figure 1 est une vue schématique d'un système de mesure de coordonnées conventionnel La figure 2 est une vue en perspective d'un bras articulé selon la présente invention; et La figure 3 est un organigramme schématique d'une partie du bras articulé. Description détaillée de l'invention La figure 2 est une vue en perspective d'un bras articulé, repéré globalement par 100, selon la présente invention. Le bras articulé 100 comprend une pluralité de boîtiers de transfert par rotation similaires à ceux décrits dans le brevet américain n 5 402 582. Chaque boîtier de transfert apporte un degré de liberté au bras articulé 100 pour permettre au bras articulé 100 de mesurer des points dans l'espace tridimensionnel. Le bras 100 comprend une extrémité de sonde 102 ayant un module à sondes/commutateurs 56 comme celui décrit dans le brevet américain n 5 402 582. L'ensemble à sondes/commutateurs 56 porte une variété de sondes et comprend des commutateurs 150 et 152. Un connecteur 154 est compris dans l'ensemble à sondes/commutateurs 56 pour la fixation de dispositifs électroniques optionnels. Le bras articulé 100 comprend un contrôleur 104 monté directement sur lui. Le contrôleur 104 peut être monté de manière permanente ou amovible sur le bras 100. Le contrôleur 104 peut être monté de manière amovible sur le bras à l'aide d'une variété de techniques connues. Le contrôleur 104 peut comprendre une base magnétique qui porte une surface ferreuse sur le bras 100 ou tout autre objet. Dans un autre mode de réalisation, le contrôleur 104 et le bras 100 ont des fermetures de type à boucles et crochets. Dans encore un autre mode de réalisation, une fixation du type clip ressort connue en soi est utilisée pour porter de manière amovible le contrôleur 104 sur le bras 100. Le contrôleur 104 contient un ou plusieurs programmes exécutables et les données de référence (par exemple CAO). Les données de référence peuvent être un fichier CAO entier correspondant à un objet entier devant être mesuré, ou seulement des parties des données de CAO. Comme il sera décrit plus en détail plus loin, le contrôleur comprend un processeur qui exécute les programmes exécutables et adresse des demandes à l'utilisateur par le biais d'une interface utilisateur 106 comprenant un affichage 108 et un haut-parleur 110. L'affichage 108 peut être un écran à cristaux liquides ou peut être moins complexe, comme un série de diodes DEL. Le haut-parleur 110 peut fournir à l'utilisateur des indications audibles d'événements comme le fait qu'un boîtier de transfert tourne au-delà d'une limite prédéterminée. L'interface utilisateur 106 peut être détachable du bras 100 et le bras 100 peut comprendre une fiche pour brancher l'interface utilisateur détachée 106 au bras 100. Les dispositifs de montage décrits plus haut par rapport au contrôleur 104 peuvent être utilisés pour monter de manière amovible l'interface utilisateur 106 sur le o0 bras 100. Des détails supplémentaires de l'interface utilisateur figurent dans la demande de brevet américain intitulée "Dispositif d'affichage pour une machine de mesure de coordonnées", déposée le 1er juillet 1998, dont le contenu est repris ici par voie de référence. Sur la figure 2, le contrôleur 104 et l'interface utilisateur 106 sont représentés sous la forme d'unités séparées. Le contrôleur 104 et l'interface utilisateur 106 peuvent être combinés en une seule unité qui est montée de manière permanente ou amovible sur le bras 100. La figure 3 est un organigramme illustrant le contrôleur 104, l'ensemble à sondes/commutateur 56 et l'interface utilisateur 106. Le contrôleur 104 comprend un microprocesseur 26 et une mémoire à accès aléatoire 28 pour stocker des instructions devant être exécutées par le microprocesseur 26. Un ou plusieurs programmes exécutables peuvent être stockés dans la mémoire 28. Un exemple de programme exécutable est un protocole d'inspection qui dirige l'utilisateur à travers une procédure d'inspection. Il va de soi que d'autres types de programmes exécutables (calibrage, diagnostic, etc.) peuvent être stockés dans la mémoire 28. L'utilisateur peut sélectionner un programme exécutable particulier à partir d'un menu présenté sur l'affichage 108. Un dispositif de communication 30 (par exemple un récepteur/émetteur asynchrone universel) permet une communication du contrôleur 104 vers des dispositifs extérieurs comme un ordinateur hôte. Cela permet de charger les programmes exécutables dans le contrôleur 104 par le biais d'un dispositif de communication 30. De plus, les données de mesure réelles et les résultats des comparaisons entre les données réelles et les données de référence peuvent être chargées vers l'hôte et stockées. Une mémoire flash 32 stocke de façon permanente des instructions de programme et des paramètres du bras. Un dispositif logique programmable complexe en réseau (CPLD) 36 et une mémoire en lecture seule programmable à effacement électrique (EEPROM) 34 sont également compris dans le contrôleur 24. Le CPLD 36 contient une logique d'interconnexion entre les composants du contrôleur 24. Les dispositifs à mémoire particuliers représentés sur la figure 3 sont donnés à titre d'exemple et il va de soi qu'une variété de configurations de mémoire peut être utilisée. Comme le montre la figure 3, le contrôleur peut comprendre également une interface de réseau 31 (par exemple une carte Ethernet) pour permettre au contrôleur 104 de communiquer sur un réseau tel qu'un réseau local. Le réseau sert de voie de communication et ne remplit pas les fonctions associées à l'ordinateur hôte précédemment décrit. Un ordinateur hôte conventionnel contrôlerait la procédure de mesure, tandis que le réseau fournit simplement une voie de communication pour des opérations comme le chargement de programmes exécutables vers le contrôleur 104 ou le chargement des données de mesure réelles et des résultats des comparaisons entre les données réelles et les données de référence. Le fonctionnement du bras articulé 100 va maintenant être décrit. Initialement, des programmes exécutables créés sur l'ordinateur hôte et les données de référence sont stockés dans le contrôleur 104 par le biais du dispositif de communication 30. L'utilisateur sélectionne un programme exécutable particulier, comme une procédure d'inspection. L'affichage 108 demande alors à l'utilisateur de mesurer des points prédéterminés sur l'objet. Le processeur 26 compare les données réelles aux données de référence quand les données réelles sont acquises ou après que tout un ensemble de données réelles a été collecté. Après que les données réelles et les données de référence ont été comparées, I'utilisateur peut alors être averti de tout point de l'objet qui ne correspond pas aux donnés de référence. Des mesures supplémentaires peuvent être effectuées et/ou l'objet peut être jugé hors spécifications. Le fait de stocker les programmes exécutables et les données de référence sur le bras articulé et d'équiper le bras articulé d'un contrôleur capable d'exécuter les programmes réduit sensiblement le coût pour l'utilisateur. Dans le système conventionnel, chaque bras articulé est accompagné d'un ordinateur hôte. Dans la présente invention, un utilisateur peut acheter un ordinateur hôte pour accomplir des tâches complexes comme générer des programmes d'application, qui peuvent alors être chargés vers de multiples bras articulés. Cela élimine la nécessité de disposer de multiples ordinateurs hôtes et réduit donc les coûts. Tandis que des modes de réalisation préférés ont été décrits et illustrés, diverses modifications et substitutions peuvent y être apportées sans s'écarter de l'esprit et du cadre de la présente invention. En conséquence, il va de soi que la présente invention a été décrite à titre d'illustration et non de limitation. REVENDICATIONS 1. Bras articulé (100) pour mesurer des cordonnées d'un objet comprenant un contrôleur (104) monté sur le bras (100), comprenant une mémoire (28) pour stocker un programme exécutable et des données de référence; et une interface utilisateur (106) montée sur le bras (100) pour délivrer une information à l'opérateur. 2. Bras articulé selon la revendication 1, dans lequel ledit programme exécutable est une procédure d'inspection pour diriger l'opérateur à travers une procédure de mesure. 3. Bras articulé selon la revendication 1, dans lequel lesdites données de référence sont des données CAO représentant l'objet entier. 4. Bras articulé selon la revendication 1, dans lequel lesdites données de référence sont des données CAO représentant une partie de l'objet. 5. Bras articulé selon la revendication 1, dans lequel ladite interface utilisateur comprend un affichage (108). 6. Bras articulé selon la revendication 5, dans lequel ledit affichage est un affichage à cristaux liquides. 7. Bras articulé selon la revendication 5, dans lequel ledit affichage comprend une diode électroluminescente. 8. Bras articulé selon la revendication 1, dans lequel ladite interface utilisateur comprend un haut-parleur (110). 9. Bras articulé selon la revendication 5, dans lequel ladite interface utilisateur comprend un haut-parleur (110). 10. Bras articulé selon la revendication 1, dans lequel ladite interface utilisateur (106) est montée de manière amovible sur le bras. 1 1. Bras articulé selon la revendication 1, dans lequel ledit contrôleur (104) comprend une interface de réseau (31). 12. Bras articulé selon la revendication 1, dans lequel ledit contrôleur (104) est monté de manière amovible sur ledit bras (100). 13. Bras articulé selon la revendication 1, dans lequel ledit contrôleur (104) est séparé de ladite interface utilisateur (106). 14. Procédé de fonctionnement d'un bras articulé (100) pour mesurer les coordonnées d'un objet comprenant: le fait de stocker un programme exécutable dans un contrôleur (104) monté sur le bras articulé (100) le fait de stocker des données de référence dans le contrôleur (104) et le fait d'exécuter le programme exécutable afin de fournir des instructions à un opérateur pour prendre des mesures réelles de l'objet. 15. Procédé de fonctionnement d'un bras articulé selon la revendication 14, comprenant de plus: le fait de comparer les mesures réelles aux données de référence. 16. Procédé de fonctionnement d'un bras articulé selon la revendication 14, dans lequel lesdites données de référence sont des données CAO représentant l'objet entier. 17. Procédé de fonctionnement d'un bras articulé selon la revendication 14, dans lequel lesdites données de référence sont des données CAO représentant une partie de l'objet. 18. Procédé de fonctionnement d'un bras articulé selon la revendication 14, comprenant de plus le fait d'avertir l'opérateur d'une différence entre la mesure actuelle et les données de référence. 19. Procédé de fonctionnement d'un bras articulé selon la revendication 14, dans lequel ladite étape de stockage du programme 2 0 exécutable comprend le fait de stocker une pluralité de programmes exécutables dans le contrôleur (104).