Brevet FR2776373A1 — publié le 19990924

i ) La présente invention concerne un dispositif de support mobile pour machine de mesure à bras articulés destinée en particulier, mais non exclusivement, au repérage de différents points d'une carrosserie de véhicule automobile. Lorsqu'un véhicule automobile est accidenté, il est parfois nécessaire d'effectuer le contrôle de sa géométrie en repérant des points prédéterminés de sa carrosserie au moyen d'un dispositif de mesure tridimen-10 sionnelle associé à un bâti de référence, plus communément appelé "marbre". Cette opération de "passage au marbre" permet de conclure, soit à la remise en circulation du véhicule, éventuellement après un redressement des parties déformées, soit à sa mise hors circulation.15 Actuellement, les dispositifs de mesure tridimen- sionnelle utilisés pour ce type de contrôle géométrique sont, soit rudimentaires et très imprécis, soit lourds et encombrants et par suite chers et peu souples d'utilisa- tion. Or, étant donné l'évolution de la structure des véhicules (qui sont aujourd'hui le plus souvent de type monocoque) et l'augmentation des coûts de réparation, on souhaite réaliser dans un temps réduit des mesures plus précises et plus complexes (notamment en repérant des points à l'intérieur du véhicule). Il est donc apparu utile25 de concevoir un dispositif de mesure tridimensionnelle qui soit d'utilisation extrêmement souple et simple à mettre en oeuvre et dont le coût de fabrication reste faible. On a récemment proposé, comme décrit dans le document FR-A-2.740.546, un dispositif de mesure tridimen- sionnelle comportant une machine de mesure à bras articulés dont l'embase est portée par un chariot comprenant des moyens pour son montage à coulissement sur un rail fixe. Les déplacements du chariot et des bras articulés de la machine de mesure sont repérés par différents codeurs dont les signaux sont combinés dans une unité de traitement électronique pour fournir la position du palpeur équipant l'extrémité libre du bras articulés de la machine de mesure. Les moyens de montage à coulissement du chariot sur le rail sont en outre agencés pour permettre un démontage rapide du chariot quelle que soit sa position sur le rail. Le chariot, équipé de sa machine de mesure, peut ainsi être aisément monté et démonté sur son rail. Différents rails étant disposés à l'extérieur et/ou à l'intérieur du véhicule, le chariot peut alors être placé tour à tour sur ces différents rails en fonction des zones de la carrosse- rie que l'on souhaite mesurer. On réalise de la sorte des mesures variées et complexes en utilisant une seule machine de mesure à bras articulés déplaçable de rail en rail, ce qui est économique puisque ce type de machine constitue un investissement conséquent. Toutefois, même avec ce genre de dispositif à chariot démontable et à rails multiples, un inconvénient subsiste: le volume mesurable autour de rail est de facto limité par la longueur d'extension maximum du bras articu- lés de la machine de mesure. Il peut donc s'avérer néces- saire d'adapter la position des rails à certains types particuliers de véhicules à mesurer. Or, le déplacement d'un rail, ou la mise en place d'un rail supplémentaire, implique une opération fastidieuse de calibrage au cours de laquelle il est nécessaire de repérer précisément la position et l'orientation du rail dans l'espace. Le but de l'invention est de réaliser un disposi- tif de support mobile à repérage dynamique pour machine de mesure à bras articulés ne présentant pas l'inconvénient précité. A cet effet, on prévoit selon l'invention un dispositif de support mobile à repérage dynamique pour machine de mesure à bras articulés, comportant un rail sur lequel est monté coulissant un chariot de support de la machine de mesure, dans lequel le rail est monté sur un socle de fixation pour pivoter autour d'au moins un axe, le pivotement du rail autour de cet axe étant repéré par un capteur associé. Ainsi, le rail portant le chariot, avec la machine de mesure, est luimême mobile. Son pivotement est repéré par le capteur de position angulaire (codeur) qui délivre un signal représentatif de l'orientation du rail, lequel signal est transmis à une unité de traitement électronique (telle qu'un micro-ordinateur). La position linéaire du chariot support sur le rail étant elle-même repérée par un capteur de position linéaire, le signal issu de ce capteur est transmis à l'unité de traitement pour être combiné avec celui relatif à l'orientation du rail pour en déduire la position et l'orientation du chariot, et donc de l'embase de la machine de mesure, dans l'espace. Il devient donc possible de déplacer le rail pour le placer dans une configuration spatiale mieux adaptée au véhicule concerné et au type de mesures à effectuer, sans avoir à repérer manuellement chaque nouvelle position du rail. On réalise ainsi un repérage dynamique, c'est-à-dire instanta- né, du chariot et de l'embase de la machine de mesure. Avantageusement, le rail est monté sur son socle de fixation pour pivoter autour de deux axes non parallè- les, les pivotements du rail autour de ces deux axes étant repérés par deux capteurs associés. On augmente ainsi encore la mobilité du rail dans l'espace. Les signaux délivrés par les deux capteurs de position angulaire associés aux deux axes de pivotement du rail définissent l'orientation du rail dans l'espace et sont transmis à l'unité de traitement électronique. Avantageusement encore, le rail possède deux extrémités, l'une articulée au socle de fixation et l'autre libre. Avantageusement alors, l'extrémité libre du rail est pourvue d'un palpeur. Ce palpeur peut servir, soit de simple appui sur une surface quelconque, soit d'organe de positionnement de l'extrémité libre du rail à un emplace- ment déterminé défini par une empreinte dans laquelle le palpeur est reçu. Avantageusement enfin, le chariot de support possède des moyens pour la fixation amovible de l'embase de la machine de mesure, ces moyens de fixation incorporant des moyens de repérage et d'indexation de la position de cette embase sur le chariot de support. La machine de mesure peut ainsi être facilement détachée de son disposi- tif de support, soit pour être rangée dans un emplacement protégé, soit pour être placée sur un autre dispositif de support disposé à un autre emplacement plus adapté pour réaliser une mesure particulière sur le véhicule concerné (par exemple d'un autre côté du véhicule ou encore en- dessous, au-dessus, ou même à l'intérieur de celui-ci). D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple non limitatif.20 Il sera fait référence à la figure 1 donnée en annexe, qui est une vue en perspective d'un dispositif de support mobile à repérage dynamique pour machine de mesure à bras articulés conforme à l'invention. A la figure 1, on a représenté un dispositif de support mobile à repérage dynamique pour une machine de mesure à bras articulés 100. La machine de mesure 100 comporte une embase 101 au sommet de laquelle est montée une tourelle pivotante 102 porteuse d'un ensemble articulé 103. L'ensemble articulé 103 se compose ici de deux bras articulés 104, 105 et d'un doigt d'extrémité 106 équipé à son extrémité libre d'un palpeur 107. Les mobilités des différentes articulations de l'ensemble articulé 103 et le pivotement de la tourelle 102 sont repérés par des codeurs associés (non visibles sur la figure) dont les signaux, transmis à une unité de traite- ment électronique (non représentée) telle qu'un micro- ordinateur, sont combinés pour en déduire la position du palpeur 107 dans l'espace par rapport à l'embase 101. La constitution précise de ce genre de machine de mesure est bien connue en elle-même et ne sera donc pas davantage décrite. Le dispositif de support selon l'invention comporte un chariot 1 de support de l'embase 101 de la machine de mesure 100. Plus précisément, le chariot 1 comporte un siège 2 permettant la fixation amovible de l'embase 101 de la machine de mesure 100 sur le chariot 1. Ce siège incorpore des moyens de repérage et de verrouil- lage rapide, et d'indexation de la position de l'embase 101 sur le chariot 1. Il peut également posséder des raccords électriques pour recevoir les signaux issus des capteurs de la machine 100 et les transmettre, via un câblage électri- que, à l'unité de traitement électronique. Le chariot 1 est monté coulissant sur un rail rectiligne 3 qui présente un axe longitudinal 4. La position du chariot 1 sur le rail 3 le long de l'axe 4 est repérée par un capteur de position linéaire qui délivre un signal représentatif de la position du chariot 1 sur le rail 3, lequel signal est transmis par liaison câblée (ou radioélectrique ou infrarouge) à l'unité de traitement électronique. Ce capteur, qui n'est pas visible sur la figure, peut par exemple être un codeur de type classique comportant une roue codée entraînée en rotation lors du déplacement du chariot sur le rail et traversée par un faisceau lumineux reçu par une cellule optique. Ce type de codeur, disponible dans le commerce est notamment décrit dans le document FR-A-2.740.546 précité. Mais l'invention n'est pas limitée à l'emploi d'un tel capteur à roue codeuse, et l'on pourra utiliser tout autre type de capteur de position linéaire. On pourra par exemple utiliser un lecteur optique embarqué sur le chariot et défilant en regard d'un marquage, tel qu'une simple sérigraphie ménagée directement sur le rail 3. Le rail 3 possède une première extrémité 12 qui est montée sur un socle de fixation 5 pour pivoter autour de deux axes 6 et 7 orthogonaux entre eux. En l'espèce, l'axe 6 est vertical et l'axe 7 horizontal. Le socle 5 comporte un piétement 8 qui est rigidement fixé sur un bâti fixe 200 qui peut par exemple être une pièce massive telle qu'une dalle de béton. Sur ce piétement 8, repose une colonne verticale 9 d'axe l'axe vertical 6, au sommet de laquelle est montée une tourelle qui peut librement pivoter autour de cet axe vertical 6. La position angulaire de la tourelle 10 autour de l'axe 6 est repérée par un capteur de position angulaire, tel qu'un15 codeur optique à roue codée (non visible sur la figure 1). Le signal délivré par ce capteur est transmis à l'unité de traitement électronique par liaison câblée (ou radio- électrique). Une douille 11, de laquelle l'extrémité 12 du rail 3 est solidaire, est montée sur la tourelle 10 pour pivoter autour de l'axe horizontal 7. En l'espèce, la tourelle 10 présente une forme de fourche présentant deux branches entre lesquelles s'étend un tourillon (non visible sur la figure) sur lequel la douille 11 est montée pour25 pivoter librement. La position angulaire de la douille 11 autour de l'axe 7 par rapport à la tourelle 10 est repérée par un capteur de position angulaire tel qu'un codeur du type précité. Le signal délivré par ce capteur est transmis à l'unité de traitement électronique par liaison câblée (ou radio-électrique). On notera que, dans l'exemple illustré, la douille 11 et le rail 3 sont agencés de telle sorte que les axes 4, 6 et 7 soient constamment sécants en un point commun fixe quelle que soit l'orientation du rail 3 dans l'espace. Toutefois, cette disposition, qui facilite les calculs de position du chariot 1, n'est aucunement indis- pensable, et l'on pourra adopter d'autres dispositions constructives dans lesquelles ces trois axes ne seraient pas séquents. Le rail 3 possède une seconde extrémité 13, opposée à l'extrémité 12, qui est libre, et qui est ici équipée d'un palpeur conique 14 destiné à prendre appui sur une surface quelconque ou dans une cavité définissant un emplacement prédéterminé. Cette extrémité libre 13 peut décrire dans l'espace une trajectoire orbitale autour des deux axes de pivotement 6 et 7 du rail, ici sur une demi- sphère. En service, les signaux délivrés par les codeurs de repérage de position angulaire de la tourelle 10 et de la douille 11 sont transmis à une unité de traitement électronique, telle qu'un micro-ordinateur, qui en déduit par calcul le vecteur d'orientation du rail 3 dans l'espace et, en le combinant avec la position et l'orientation fixes et prédéterminées du socle 5, et avec la position linéaire du chariot 1 sur le rail 3 repérée par le capteur associé, la position et l'orientation spatiales de l'embase 101 de la machine de mesure 100 portée par le chariot 1. La position et l'orientation de l'embase 101 de la machine 100 sont ainsi connues de manière dynamique, c'est-à-dire instantanément, sans qu'il soit nécessaire d'effectuer un quelconque calibrage manuel autre que le repérage initial de la position et de l'orientation du socle 5 du dispositif de support. Ces données relatives à la position et à l'orientation de l'embase 101 de la machine 100 peuvent être combinées dans l'unité de traitement électronique avec les données relatives à la position relative du palpeur 107 par rapport à l'embase 101 pour en déduire la position absolue du palpeur 107 dans un référentiel fixe associé au socle 5. Les mesures peuvent ainsi être effectuées avec la machine 100 de façon extrêmement souple et rapide en déplaçant à la fois le rail 3, le chariot 1 et les éléments mobiles de la machine 100 (tourelle 102 et ensemble articulé 103). L'invention n'est pas limitée au mode de réalisa- tion qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, ses caractéristiques essentielles. Par exemple, bien qu'il ait été décrit un dispo- sitif de support mobile dans lequel le rail est monté sur le socle de fixation pour pivoter autour de deux axes, c'est-à-dire avec deux degrés de liberté, il serait également possible de réaliser un dispositif de support dans lequel le rail serait monté sur son socle pour pivoter seulement autour d'un seul axe (vertical, horizontal ou autre) de telle sorte que le rail puisse pivoter dans un plan prédéterminé. Dans ce cas, la trajectoire orbitale décrite par l'extrémité libre du rail est un cercle contenu dans le plan précité. REVENDICATIONS 1. Dispositif de support mobile à repérage dynamique pour machine de mesure à bras articulés (100), comportant un rail (3) sur lequel est monté coulissant un 5 chariot (1) de support de la machine de mesure (100), caractérisé en ce que le rail (3) est monté sur un socle de fixation (5) pour pivoter autour d'au moins un axe (6, 7), le pivotement du rail (3) autour de cet axe étant repéré par un capteur associé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le rail (3) est monté sur son socle de fixation (5) pour pivoter autour de deux axes (6, 7) non parallèles, les pivotements du rail (3) autour de ces deux axes étant repérés par deux capteurs associés. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rail (3) possède deux extrémités, l'une (12) articulée au socle de fixation (5) et l'autre (13) libre. 4. Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que l'extrémité libre (13) du rail (3) est pourvue d'un palpeur (14). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chariot de support (1) possède des moyens pour la fixation amovible de l'embase (101) de la machine de mesure (100), ces moyens de fixation incorporant des moyens de repérage et d'indexation de la position de cette embase sur le chariot de support (1).