Brevet FR2780775A1 — publié le 20000107

Domaine de l'invention La présente invention concerne des machines de mesure de coordonnées tridimensionnelles. Plus particulièrement, la présente invention concerne une poignée réglable nouvelle et améliorée pour une machine de mesure de coordonnées tridimensionnelles qui réduit la fatigue de l'opérateur et facilite l'utilisation. Contexte de l'invention: Il est bien connu dans l'art d'utiliser une machine de mesure de coordonnées tridimensionnelles pour mesurer des objets dans l'espace en termes de leurs coordonnées X, Y et Z, désignées couramment de longueur, largeur et hauteur. Les progrès de l'art ont conduit à des machines de mesure de coordonnées tridimensionnelles portables légères qui conviennent bien aux applications industrielles générales. Une telle machine de mesure de coordonnées tridimensionnelles est décrite dans le brevet américain n0 5 402 582, qui est attribué également au cessionnaire de la présente invention et est repris ici par voie de référence. Les objets tridimensionnels sont décrits en termes de position et d'orientation; c'est- à-dire par seulement o un objet se trouve, mais dans quelle direction il est tourné. L'orientation d'un objet dans l'espace peut être définie par la position de trois points sur l'objet. L'orientation peut également être décrite par les angles d'alignement de l'objet dans l'espace. Les coordonnées X, Y et Z peuvent être mesurées le plus simplement par trois échelles linéaires. En d'autres termes, si l'on pose une échelle le long de la longueur, de la largeur et de la hauteur d'un espace, on peut mesurer la position d'un point dans l'espace. Actuellement, les machines de mesure de coordonnées mesurent des objets dans un espace à l'aide de trois échelles linéaires. Les machines de mesures de coordonnées de l'art antérieur comprennent un bras de mesure multiarticulé (de préférence six articulations) à positionnement manuel pour mesurer aisément et précisément un volume qui comprend généralement une sphère d'un diamètre allant de préférence de six à huit pieds (mais qui peut également couvrir des diamètres supérieurs ou inférieurs à cette plage). En plus du bras de mesure, les machines de mesure de coordonnées de l'art antérieur emploient un contrôleur (ou boîtier série) qui sert d'interface électronique entre le bras et un ordinateur hôte qui affiche des invites de menu et des sorties à un opérateur. Le bras de mesure mécanique employé dans les machines de mesure de coordonnées comprend généralement une pluralité de boîtiers de transfert (chaque boîtier de transfert comprenant une articulation et définissant un degré de liberté en rotation) et des éléments d'extension fixés l'un à l'autre, des boîtiers de transfert voisins étant placés à angles droits afin de définir un bras mobile ayant de préférence cinq ou six degrés de liberté. Chaque boîtier de transfert comprend des transducteurs de mesure. De plus, chaque boîtier de transfert comprend des indicateurs visuels et audio de fin de course pour servir de protection contre une surcharge mécanique due à des contraintes mécaniques. Les bras de mesure pour machines de mesure de coordonnées comprennent une poignée de sonde à l'extrémité opérateur. Les poignées de sonde de l'art antérieur sont tenues par l'opérateur comme un stylo ou une partie en forme de crosse de pistolet et possèdent parfois deux commutateurs pour la fixation d'équipements électroniques optionnels et/ou un montage fileté pour recevoir une variété de sondes. Comme la machine de mesure de coordonnées est un dispositif de mesure manuel, l'utilisateur doit être capable de prendre une mesure, puis de confirmer à la machine de mesure de coordonnées si la mesure est acceptable ou non. Actuellement, les poignées sont montées rigidement sur les ensembles poignée de sonde et sont conçues typiquement en vue d'une utilisation par un opérateur droitier. Bien que ces poignées fonctionnent de manière adéquate pour manipuler le bras, elles augmentent la fatigue de l'opérateur et s'avèrent peu commodes durant la prise et la confirmation des mesures. Une variété de sondes peut être vissée à un ensemble poignée de sonde comme qu'une sonde sphérique dure de 1/4 de pouce de diamètre ou une sonde ponctuelle. Les sondes sont montées typiquement par vissage sur un support qui, en retour, est monté par vissage sur un boîtier de sonde et peut comprendre également une pluralité de surfaces plates pour faciliter la prise et le dégagement des sondes à l'aide d'une clé. L'utilisation de différentes sondes avec des poignées de l'art antérieur peut accroître également le niveau de fatigue et les difficultés d'un opérateur. Ce dont on a besoin, c'est d'une poignée de forme ergonomique à multiples possibilités de positionnement, capable d'ajustement à divers opérateurs. Résumé de l'invention Les inconvénients et déficiences de l'art antérieur discutés ci-dessus, ainsi que d'autres, sont surmontés ou atténués par la présente invention. Selon la présente invention, un nouveau dispositif formant poignée réglable, destiné à être utilisé avec une machine de mesure de coordonnées tridimensionnelles, comprend une partie en forme de crosse de pistolet de forme ergonomique à base de pince, placée rotative à l'extrémité de sonde du bras. La poignée réglable se pince sur une partie d'arbre de l'ensemble portesonde et permet le positionnement de la poignée dans une pluralité de positions angulaires autour de l'ensemble. Un mode de réalisation de la présente invention utilise un boulon placé dans la poignée pour fixer de manière amovible la poignée à l'arbre. Un autre mode de réalisation de la présente invention comprend plusieurs détentes placées dans la partie formant pince de la poignée réglable pour se mettre en prise avec une bille montée sur ressort, placée dans la partie annulaire de l'ensemble afin de fixer de manière amovible la poignée réglable dans des positions angulaires présélectionnées. La poignée réglable de la présente invention comprend une poignée de type pistolet qui est de forme ergonomique afin de faciliter sa prise par un opérateur. Un mode de réalisation de la présente invention prévoit de plus un joint articulé montant la partie en crosse de pistolet sur l'ensemble formant poignée afin de permettre un mouvement de rotation de la partie en crosse de pistolet par rapport à la pince. Les caractéristiques et avantages de la présente invention discutés ci- dessus, ainsi que d'autres, seront mieux appréciés et compris par les experts dans l'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 portent des numéros identiques sur les différentes figures, La figure 1 est une vue isométrique d'un système de mesure de coordonnées tridimensionnelles intégrant la poignée réglable selon la présente invention; La figure 2 est une vue isométrique d'un ensemble porte-sonde formant poignée et d'une poignée réglable selon la présente invention; et La figure 3 est une vue isométrique d'une poignée réglable montrant la pince et la partie en crosse de pistolet; La figure 4 est une vue isométrique d'une poignée réglable montrant les détentes et le joint articulé. Description détaillée du mode de réalisation préféré Se référant à la figure 1, un bras multiarticulé à fonctionnement manuel destiné à être utilisé avec une machine de mesure de coordonnées est repéré globalement par 1. En termes généraux, le bras 1 se compose d'une base 2 reliée à un premier ensemble de boîtiers de transfert 3,4, d'un premier élément d'extension 5 fixé rigidement au premier ensemble de boîtiers de transfert et un deuxième ensemble de boîtiers de transfert 6,7 et un troisième ensemble de boîtiers de transfert 9,10 placés entre une deuxième extension 8, avec le boîtier de transfert 9 fixé au boîtier de transfert 7. Les ensembles de boîtiers de transfert sont généralement des paires d'articulations rotatives placées transversalement l'une à l'autre et, comme dans l'art antérieur, ayant des transducteurs capteurs de position placés en eux (non représentés). À l'extrémité du bras 1 et s'étendant depuis le boîtier de transfert 10 est monté un ensemble à poignée de sonde 1 1 qui comprend des boutons de commutation de données 17, 18. Comme dans l'art antérieur, le bras 1 communique électriquement avec le boîtier série 12 via un câble 13 qui communique électroniquement avec un ordinateur hôte 14 ayant un affichage 15, via un câble 16. Selon la présente invention, le mode de réalisation de la figure 1 montre, à titre d'exemple, la poignée réglable 70 placée sur le bras 1 au niveau de l'ensemble porte-sonde 11 au voisinage d'un opérateur (non représenté) manipulant le bras. La poignée réglable 70 peut être placée en une pluralité de positions angulaires autour de l'ensemble porte- sonde 1 1, selon les besoins de l'opérateur et comme il sera décrit plus loin. Se référant à la figure 2, la poignée réglable 70 est placée sur l'ensemble porte-sonde 11 par la une partie de serrage ou pince 71 et est fixé de manière amovible dans une position angulaire présélectionnée par le boulon de serrage 72. La poignée 70 est réglable de manière angulaire autour de l'ensemble porte-sonde 11 dans la direction représentée par la flèche 73. Dans un mode de réalisation de la présente invention, le boulon de serrage 72 se compose d'une vis à tête creuse qui, une fois desserrée par un opérateur, relâche partiellement les forces de serrage de la pince 71, permettant la rotation de la poignée 70 dans la direction de la flèche 73. Une fois que la poignée 70 a été tournée jusqu'à une position commode pour l'opérateur, le boulon 72 est serré, produisant une force de serrage par la pince 71 contre l'arbre 74 de l'ensemble porte-sonde 11, fixant ainsi la poignée dans une position angulaire. Les détails de la poignée 70 vont maintenant être expliqués en se référant à la figure 3, dans laquelle le mode de réalisation est formé d'une seule pièce en plastique moulé. Dans le mode de réalisation représenté, la pince 71 comprend un collier 75 qui est dimensionné pour tourner facilement autour de l'arbre 74 et qui comprend de plus une ligne de division 76. La ligne de division 76, ou fente, permet au collier 75 de voir sa taille réduite quand on serre le boulon 72, comme décrit ci-dessus, afin induire une force de serrage autour de l'arbre 74. Dans un mode de réalisation préféré, la poignée 70 comprend un trou de boulon 77 ayant un diamètre de jeu sur la partie supérieure de la poignée en regardant comme sur la figure 3, et une partie à filetage intégral sur la partie inférieure afin de recevoir par vissage le boulon à tête creuse 72. Est également présent dans la partie supérieure du trou de boulon 77 un contre-trou 78 destiné à recevoir la tête du boulon à tête creuse 72. Dans un mode de réalisation moins préféré, un renfoncement (non représenté) est formé dans la partie inférieure du trou de boulon 77 afin de recevoir un écrou hexagonal standard 77 destiné à se mettre en prise vissée avec le boulon à tête creuse 72, en alternative à la partie à filetage intégral. Une caractéristique importante de la présente invention est que la poignée 70 comprend une partie en crosse de pistolet 79 moulée d'un seul tenant dans une matière plastique légère ayant une section transversale creuse, afin de réduire le poids total de la poignée. Est également moulée solidaire dans la poignée pistolet 79 une pluralité de positions de doigts 80 de forme et de position ergonomiques. Les positions de doigts 80 reçoivent les quatre doigts de la main d'un opérateur pour permettre la manipulation du bras 1 avec une pression relâchée sur la poignée par rapport à une poignée de l'art antérieur. En réduisant la pression de prise nécessaire de la part de l'opérateur, la fatigue générale est réduite et la facilité de fonctionnement est améliorée. La poignée réglable 70 est installée sur l'ensemble porte-sonde comme le montre la figure 2, en installant d'abord une rondelle de butée 81 sur l'arbre 74 contre l'élément de poignet 10, puis en faisant glisser la poignée sur l'arbre. Une deuxième rondelle de butée 82 est alors installée sur l'arbre 74 et l'ensemble à bouton 83 est alors fixé à l'arbre 74 de la manière connue, ce qui immobilise la poignée 70 dans une direction axiale le long de l'arbre. Dans un mode de réalisation préféré, les rondelles de butée 81, 82 se composent d'une matière plastique autolubrifiante, comme du Téflon ou du Delron. La poignée 70 est positionnée de façon angulaire autour de l'arbre 74 dans la direction indiquée par la flèche 73, en desserrant d'abord la vis 72 avec une clé appropriée (non représentée), en faisant tourner la poignée jusqu'à la position souhaitée, puis en serrant la vis afin de fixer de manière amovible la position désirée. Un autre mode de réalisation de la présente invention est représenté sur la figure 4, dans laquelle la poignée 70 comprend des détentes 85 placées en des emplacements prédéterminés autour de l'intérieur du collier 75. Les détentes 85 coopèrent avec une bille montée sur ressort placée sur l'arbre 74 (non représentée) pour immobiliser de manière amovible la poignée 70 à l'aide de la bille et de la détente, d'une manière connue. Dans un mode de réalisation, huit détentes 85 sont placées à égale distance autour du collier 75 pour fournir huit positions angulaires différentes pour la poignée 70, à des incréments angulaires de 45 degrés. Dans ce mode de réalisation particulier, le boulon de serrage 72 est laissé relativement lâche, afin de permettre la mise en place d'une détente à l'autre, ou peut être serré pour permettre un positionnement presque infiniment ferme de la poignée 70, comme décrit plus haut. Se référant encore à la figure 4, un autre mode de réalisation de la présente invention est montré, qui comprend un joint articulé 88 placé entre l'ouverture 78 et le pistolet 79. Le joint articulé 88 permet un positionnement en rotation de la partie en crosse de pistolet 79 par rapport à la pince 71 dans les directions représentées par la flèche 89. REVENDICATIONS 1. Poignée réglable (70) pour un système de mesure de coordonnées tridimensionnelles, ayant un bras (1) mobile dans un volume sélectionné, le bras (1) ayant une extrémité porte-sonde (11) comprenant un arbre (74), la poignée réglable (70) comprenant: une partie (79) en forme de crosse de pistolet ayant une pince (71) placée à une extrémité de celle- ci; et la pince (71) placée sur l'arbre (74) en immobilisant de manière amovible la poignée (70) sur l'arbre (74) dans une position prédéterminée. 2. Poignée réglable selon la revendication 1, dans laquelle la partie (79) en crosse de pistolet se compose d'un corps creux allongé et comprend une ouverture placée près de Il'extrémité de pince (71) et s'étendant à travers elle transversalement à la pince (71), I'ouverture ayant une partie de jeu recevant en rotation le boulon (72) en elle et une partie filetée venant en prise de vissage avec le boulon (72) en elle. 3. Poignée réglable selon la revendication 2, comprenant de plus une fente (76) s'étendant depuis la pince (71) dans le corps allongé creux, placée transversalement à l'ouverture et s'étendant au-delà d'elle. 4. Poignée réglable selon la revendication 1, dans laquelle la partie en crosse de pistolet (79) se compose: d'un corps creux allongé, qui comprend une ouverture placée près de l'extrémité de pince (71) et s'étendant à travers elle transversalement à la pince (71), I'ouverture ayant une partie de jeu recevant en rotation le boulon (72) en elle et une partie filetée venant en prise de vissage avec le boulon (72) en elle; et d'une fente (76) s'étendant depuis la pince (71) dans le corps allongé creux, placée transversalement à l'ouverture et s'étendant au-delà d'elle. 5. Poignée réglable pour un système de mesure de coordonnées tridimensionnelles, ayant un bras (1) mobile dans un volume sélectionné, le bras (1) ayant une extrémité porte-sonde (11) comprenant un arbre (74) placé entre le bras (1) et un ensemble amovible à boutons, la poignée réglable (70) comprenant: une partie (79) en crosse de pistolet ayant une pince (71) placée rigidement à une extrémité de celle-ci, la partie (79) en crosse de pistolet se composant d'un corps creux allongé et comprenant une ouverture placée près de l'extrémité de pince (71) et s'étendant à travers elle transversalement à la pince (71), I'ouverture ayant une partie de jeu et une partie filetée, la pince (71) étant placée sur l'arbre (74) et un boulon (72) placé dans l'ouverture venant en prise avec la partie filetée, immobilisant ainsi de manière amovible la poignée (70) sur l'arbre (74) dans une position prédéterminée, et une fente (76) s'étendant depuis la pince (71) dans le corps allongé creux, placée transversalement à l'ouverture et s'étendant au-delà d'elle. 6. Poignée réglable selon la revendication 5, dans laquelle la poignée est placée entre le bras (74) et l'ensemble à boutons, et comprend de plus une paire de rondelles de butée (81, 82) en plastique placées de chaque côté de la pince (71). 7. Poignée réglable pour un système de mesure de coordonnées tridimensionnelles, ayant un bras (1) mobile dans un volume sélectionné, le bras (1) ayant une extrémité porte-sonde (11) comprenant un arbre (74) placé entre le bras (1) et un ensemble amovible à boutons, I'arbre (74) ayant une bille montée sur ressort placée en lui, la poignée réglable comprenant: une partie (79) en crosse de pistolet composée d'un corps creux allongé ayant une douille creuse placée rigidement à une extrémité, la douille ayant une pluralité de détentes (85) espacées angulairement sur une surface intérieure; et la partie (79) en crosse de pistolet étant placée sur l'arbre (74) de sorte que l'une des détentes (85) reçoit la bille montée sur ressort, immobilisant ainsi de manière amovible la poignée (70) dans une position angulaire prédéterminée. 8. Poignée réglable selon la revendication 7, dans laquelle la poignée est placée entre le bras (1) et l'ensemble à boutons et comprend de plus une paire de rondelles de butée (81, 82) en plastique placées de chaque côté de la pince (71). 9. Poignée réglable selon la revendication 4, dans laquelle la partie (79) en crosse de pistolet est fixée à la pince (71) par un joint placé entre la pince et l'ouverture, permettant un positionnement infini en rotation de la poignée (70) par rapport à la pince (71).