BE845685A - Procede et dispositif pour la determination par voie optique des formes des sections des corps - Google Patents

Procede et dispositif pour la determination par voie optique des formes des sections des corps

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2441Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry

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Description


  Procédé et dispositif pour la détermination par voie optique des formes des sections des corps.

  
La présente invention se rapporte à un procédé pour

  
la détermination par voie optique des formes des 

  
sections d'un corps, procédé dans lequel, pour cette détermination,

  
des rayons lumineux caractéristiques .. définis à partir de la.

  
surface du corps, sont reçus dans un dispositif optico-électroni-

  
que puis quantifiés. Ultérieurement, l'invention se rapporte également à un dispositif pour la 'mise en oeuvre de ce procédé.

  
Les procédés et dispositifs faisant partie de l'état

  
de la technique, permettent une mesure sans contact des dimensions des surfaces, rendant possible la détermination de la largeur d'un corps, et en cas de section ronde de son diamètre ,

  
 <EMI ID=1.1> 

  
Rohre, Profile " 5/1971, page 3, d'illuminer un corps dont la section rectangulaire est à mesurer, au moyen d'une source lu-

  
 <EMI ID=2.1> 

  
région approximative où les cotés extérieurs du corps peuvent être escomptés. De cette façon, les deux c$tés sont signalés par un net contraste de luminosité, ce qui permet de les déterminer,. Hors de la même publication il est connu, pour pouvoir détermi-

  
 <EMI ID=3.1> 

  
les zones de balayage - sous l'observation de deux cameras orientées à 90[deg.] l'une par rapport à l'autre. Cette disposition présente l'avantage, que l'on peut, hors des indications obtenues à partir des deux cameras, déterminer la position du corps

  
et en corriger la largeur mesurée. Ces deux procédés ne permettent toutefois que de mesurer* le diamètre ou la largeur des  corps. En particulier, il n'est pas possible d'obtenir des  indications sur la section du corps, délimitée au voisinage 

  
de la surface où s'effectue la mesure. 

  
En liaison avec ce qui précède, la présente inven-  tion a pour objet de permettre l'obtention de nombreuses indications géométriques sur ces surfaces, et spécialement des in-  dications concernant les dimensions et la configuration de celles-

  
 <EMI ID=4.1> 

  
d'être renseigné sur la section de ces corps.

  
Suivant 1 'invention, en produit sur l'entièreté de la surface, un réseau de lignes à partir de rayonnements venant d'une ou plusieurs directions différentes, et eu captant le réseau ainsi sur la surface, au moyen de deux optiques orientées vers la dite surface suivent une direction s'écartant de celle du rayonnement projeté sur la surface.

  
Etant donné qu'il est possible de travailler avec

  
un réseau très étroit de lignes, on peut arriver non seulement

  
à connaître les caractéristiques de la configuration de la surface, telles que principalement ses inégalités, mais à connaître également avec une précision pratiquement suffisante, la largeur totale du corps ou son diamètre . 

  
On dispose d'un. réseau de ligne particulièrement utilisable, en partant d'un rayon laser que l'on élargit optiquement, et que l'on transforme ensuite en un réseau, en le faisant passer au':.travers d'un interféromètre,

  
On arrive de façon plus certaine à la connaissance des surfaces des corps de section ronde, lesquelles surfaces sont normalement par moitié,..placées dans -La zone d'ombre du. rayonnement, en. dirigeant sur la dite surface, à partir de deux directions opposées entre elles,des rayonnements formant réseau de lignes sur la dite surface . Les images de ces réseaux sont repris" également par des optiques disposées en face l'une de l'autre. 

  
On obtient de cette façon, en valeurs précises, des informations intéressant l'entièreté de la surface. La quantifi-

  
 <EMI ID=5.1> 

  
 <EMI ID=6.1>  

  
tée sous forme d'impulsion, quantifiables en termes de durée et de position .

  
Pour la mise en oeuvre du procède proposé, on fait suivant l'invention usage d'un dispositif comportant un laser à la suite duquel est couplé un télescope qui élargit son rayonnement . Le rayonnement ainsi élargi est introduit dans un interfé-

  
 <EMI ID=7.1> 

  
dispose la surface du corps à déterminer, dans la direction du rayonnement sortant de l'interféromètre. Lans une autre direction,  on place une optique de réception, dirigée vers la dite surface.

  
Suivant une modalité particulière de l'invention pour la détermination de la surface de fils, l'optique de réception est constituée d'au moins une lentille convergente et d'au moins une lentille divergente . Sur le trajet du rayonnement, entre la surface et une photodiode, se trouve disposé un miroir plan orientable, de telle façon qu'il permette la formation d'une image de

  
 <EMI ID=8.1>  vent cette modalité, le miroir tournant, dont les deux faces sont réfléchissantes est effectivement mis en rotation, les images du réseau de lignes transmises par la dite optique, parviennent aisément l'une après l'autre au travers de la fente, jusqu'à la

  
 <EMI ID=9.1> 

  
sion correspondant, impulsions à chacune desquelles correspond une pointe de tension .

  
On peut également munir le dispositif scrutateur du réseau de lignes-réfléchi par-la surface, d'une caméra de télévi-

  
 <EMI ID=10.1>   <EMI ID=11.1> 

  
temporellement modulé (gerastertes), ce qui facilite de façon  importante l'exploitation ultérieure du signal. 

  
Le dispositif scrutateur proposé fournit comme  grandeur de sortie une tension alternative dont les écarts  temporels entre maxima correspondent aux distances géométriques ; entre les lignes de lumière sur le corps. Le rapport temps-longuer dépend de la géométrie du système de mesure. 

  
La forme de la section peut se calculer de la façon suivante ; la position des lignes individuelles sur la surface

  
du corps est utilisée comme coordonnées d'un:système de coordonnées cartésiennes . Les valeurs de X sont connues à partir du réseau de lignes rayonnées sur la surface; les valeurs de Y sont tirées des signaux reçus par le dispositif scrutateur, ce qui permet de fixer dans le système de coordonnées obtenus à partir de ces paires de valeurs, des points représentatifs dont la réunion conduit à la forme de la section.

En pratique la détermination de la forme d'une

  
.section au moyen d'un calculateur approprié, présente encore une importance nettement accrue. Un tel calculateur peut Atre

  
 <EMI ID=12.1> 

  
valeurs de X et Y correspondant &#65533;. une forme prédéterminée de la surface . Un comparateur prévu dans le calculateur, teste la concordance' entre les valeurs mesurées et prédonnées . Les écarts constatés peuvent se traduire par un signal exploité principalement aux fins de régulation. 

  
Pour une description subséquente de l'invention, on se réfère aux dessins repris ci-après, représentant schématiquement un exemple de réalisation . 

  
La figure 1 représente une modalité de réalisation, conforme à l'invention pour pouvoir se rendre compte de la forme <EMI ID=13.1> 

  
appliquée à la recherche des défauts de planéité des bandes.

  
Suivant la figure 1, le rayonnement sortant du laser 1 frappe la lentille d'entrée du télescupe 2, lequel est muni du

  
 <EMI ID=14.1> 

  
seur de rayonnement ainsi que deux miroirs 4 déplaçables l'un par rapport à l'autre. Un des miroirs est fixe tandis que l'autre est ajustable . Lorsque le front d'onde du rayonnement incident est plan, et lorsque les deux miroirs aussi idéalement plans que possible sont exactement perpendiculaires l'un à l'autre, le rayon-

  
 <EMI ID=15.1> 

  
rayonnement est sensiblement égale, et dépend des impuretés se trouvant sur le chemin du rayonnement à l'intérieur du- télescope ainsi que de la répartition de l'intensité dans le rayonnement sortant du laser.

  
Si l'on tourne le miroir ajustable par rapport à sa postion perpendiculaire vis-à-vis du miroir fixe, les rayonnements réfléchis par les miroirs 4 et par le diviseur de rayonnement, ne

  
 <EMI ID=16.1> 

  
 <EMI ID=17.1>  

Ceci conduis à la production d'interférences.

  
La répartition de l'intensité à l'intérieur du rayonsortant

  
nement n'est plus égale, et il s'y observe des alternances de lignes claires et obscures. Si le rayonnement sortant du télescope comporte un front d'ondes plan, on observe sur la surface du corps des lignes parallèles et équidistantes. Le réseau de lignes à observer est indépendant de la distance de l'interféromètre à la surface du corps, cette distance est limitée uniquement par la longueur de cohérence de la lumière laser, ce qui fait que la position du corps pour la mesure à effectuer, n'est absolument pas critique. Ceci constitue un avantage supplémentaire vis-à-vis de

  
 <EMI ID=18.1> 

  
Le corps soumis au rayonnement est un fil dont on a représenté la section transversale en 8. Lorsque la surface correspondante est observée d'une autre direction que celle du rayonnement incident, il apparaît une répartition des lignes, qui

  
 <EMI ID=19.1> 

  
A partir de la mesure de cette répartition des lignes, il est

  
 <EMI ID=20.1> 

  
tion de l'observation de tirer des conclusions au sujet de la forme de la surface.

  
 <EMI ID=21.1> 

  
jette un rayonnement sur la dite surface, à partir de deux cotés opposés l'un à. l'autre. Dans ce but le diviseur de rayonnement 5

  
 <EMI ID=22.1>  frappée par le rayonnement constitué du réseau de lignes 7 d'in&#65533;

  
 <EMI ID=23.1> 

  
mètre. On constate,ainsi que le Ecrire le schéma, que le contour complet de la surface entourant la section S, se trouve sous l'influence du rayonnement 7

  
Des deux cotés de la section du fil, on a placé un

  
 <EMI ID=24.1> 

  
simplicité du dessin, on n'a mis des repères que sur un seul de ces dispositifs. Le rayonnement émanant de la surface du fil tombe sur un miroir plan tournant 9, qui le renvoie }.plus loin. sur un objectif 10 composé d'une lentille divergente et d'une lentille convergente. Grâce à cela, les lignes d'interférence en provenance de la surface du fil et que la miroir plan 9 peut capter, frappent l'écran à fente 11, derrière lequel se trouve

  
 <EMI ID=25.1> 

  
on peut de la manière déjà décrite, obtenir des informations con-

  
 <EMI ID=26.1> 

  
Sur le schéma de la figure 2, se reconnaît une bande
13, présentant un défaut de planéité. Cette bande est frappée obliquement par le rayonnement 14 constitué du réseau de lignes. L'axe optique de la lentille 15 est dirigé d'une autre direction sur la surface de la bande . Derrière cette lentille se trouve le plan de mesure 16 sur lequel se forment individuellement les lignes d'interférence, avec leur interdis tance a . Dans la région du défaut de planéité, les distances entre lignes

  
 <EMI ID=27.1> 

  
tout d'abord une interdis tance plus petite, suivis d'une interdistance plus grande, on peut conclure à un défaut de planéité. 

  
Il est bien évident que la assure des interdistances peut également être effectuée par voie optico-électronique, on peut aussi raccorder un ordinateur que l'or!, utilise pour fournie des signaux lors de l'apparition de défauts de planéité.

  
 <EMI ID=28.1> 

  
pour une section de fil et pour une surface de bande, ne peuvent être limitées à ces deux cas .On peut par exemple, utiliser cette invention pour des recherches sur les sections des tubes ou pour des profilés de différentes sortes, pour autant que leurs surfaces puissent être observées optiquement de l'extérieur. 

REVENDICATIONS.

  
1 .- Procédé pour la détermination par voie optique

  
des formes des sections des corps, selon lequel pour cette détermination, des rayons lumineux caractéristiques, définis à partir

  
 <EMI ID=29.1> 

  
nique, caractérisé en ce que, sur l'entièreté de la surface, on

  
 <EMI ID=30.1> 

  
d'une ou*ce plusieurs directions différentes, et en ce que le réseau produit sur la surface est capté dans au moins une optique

  
 <EMI ID=31.1> 

  
celle du rayonnement incident.

Claims (1)

  1. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
    en ce que l'on projette des réseaux de lignes sur la dite surface
    à partir de deux directions opposées l'une à l'autre, et en ce que
    les images des réseaux sont captées optiquement, également -de côtés opposés l'un à l'autre. <EMI ID=32.1>
    risé en ce que l'image du réseau de lignes est capté dans un miroir tournant, et en ce que l'image réfléchie est exploitée sous forme d'impulsions quantifiées en termes de position et de durée.
    4.- Procédé suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réseau de lignes projeté sur la. surface du
    corps est constitué d'un rayonnement laser élargi optiquement et
    étant passé au travers d'un interféromètre.
    5.- Dispositif pour la mise en oeuvre des procédés
    repris aux revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte. <EMI ID=33.1>
    un laser dont le rayonnement est élargi dans un télescope raccordé au laser, en ce que le rayonnement élargi est conduit dans un interféromètre, dams la direction de sortie duquel est disposée
    <EMI ID=34.1>
    captation des images, orientée sur la dite surface, suivant une autre direction.
    6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'optique de captation, comporte un objectif 10 muni d'au moins une lentille convergente et d'au moins une lentille divergente, et en ce que sur le trajet du rayonnement, entre la surface et un photodétecteur, se trouve un miroir plan tournant (9), tandisque derrière l'objectif (10) se trouve un photodétec teur( i 2) précédé d'un écran à fente (il).
    7.- Dispositif suivant les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le miroir plan tournant (9) est réfléchissant sur ses deux faces.
    <EMI ID=35.1>
    térisé en ce que pour la scrutation du réseau réfléchi par la sur- face on a disposé une camera de télévision ou à diodes en lignes.
    9.- Dispositif suivant les revendications 5 à 8. caractérisé en ce que d'une part, les écarts temporels, en provenance
    <EMI ID=36.1>
    et correspondant aux interdistances géométriques entre lignes du réseau formé sur la surf ace,écarts temporels matérialisés sous
    forme de maxima de tension, et d'autre part les valeurs correspondan tes du réseau de lignes (7) incident, sont introduits dans un calculateur, dans lequel des valeurs de consigne pour chaque paire de ces valeurs sont programmées, les dites valeurs de consigne
    <EMI ID=37.1>
    qu'il, comporta en outre un comparateur pour tester la concordance entre les paires de valeurs prédéterminées et celles mesurées.
    <EMI ID=38.1>
    pour la détermination de formes de sections rondes, et spécia-
    <EMI ID=39.1>
    constitué des lignes d1 interférence, on interpose un diviseur de rayonnement (5) qui dévie une partie du rayonnement, et en
    <EMI ID=40.1>
    miroirs, pour diriger le rayonnement dévié, de telle façon que la partie arrondie de la section, qui se trouve dans la direction opposée à celle du rayonnement non dévié, soit précisément frappée par le rayonnement dévié, et en ce que deux dispositifs scrutateurs, disposés l'un en face de l'autre sont orientés vers la dite forme de la section.
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