Appareil optique pour examiner des profils de coupe
La présente invention a pour objet un appareil optique pour examiner des profils de coupe comprenant un dispositif d'éclairage et un dispositif obturateur destiné à intercepter des rayons lumineux incidents sur la surface d'un corps à examiner pour définir une ligne de cette surface correspondant à l'intersection d'un plan de coupe avec ledit corps.
Ce dispositif obturateur est spécialement utile lorsqu'une image agrandie d'un profil de coupe du corps à examiner est projetée sur un écran.
L'invention a pour but de fournir un appareil dans lequel il est possible d'obtenir une image agrandie et bien définie d'une section de profil désirée, même avec un corps qui est normalement difficile à examiner de façon précise, notamment une aube de compresseur ou de turbine de section transversale variant considérablement et qui est tordue.
Dans l'appareil selon l'invention, le dispositif obturateur comprend un groupe d'éléments obturateurs dont chacun présente un bord actif servant à intercepter lesdits rayons, les éléments obturateurs étant mobiles dans une position dans laquelle ils entourent au moins partiellement le corps à examiner avec leurs bords actifs maintenus à une petite distance sensiblement constante de la surface dudit corps, le tout de façon que ces bords actifs déterminent sur ladite surface, par interception des rayons lumineux, une ligne définissant une coupe individuelle du corps dont on désire projeter le profil.
Pour examiner plusieurs profils de sections, le dispositif obturateur peut comprendre plusieurs groupes d'éléments obturateurs qui peuvent être déplacés dans des positions actives telles que les bords actifs des éléments obturateurs de chaque groupe tracent une des sections du corps.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil faisant l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est une vue en élévation latérale d'une partie de l'appareil montrant un dispositif obturateur utilisé pour tester une aube de turbine montée dans un support d'aube.
La fig. 2 est une vue en plan correspondant à la fig. 1, le support d'aube étant supprimé pour plus de clarté.
La fig. 3 est une disposition optique schématique comprenant un dispositif obturateur ayant une seule paire d'éléments obturateurs.
La fig. 4 montre une disposition optique schématique comprenant le dispositif obturateur destiné à être utilisé pour la projection simultanée de trois profils de coupe.
Dans l'appareil optique de projection qui sera décrit ci-après, une image agrandie d'un profil de coupe du corps à examiner est projetée sur un écran en vue de l'examen. L'écran de projection peut être marqué d'un tracé représentant un profil de coupe de référence avec lequel l'image projetée peut être comparee.
Comme représenté aux fig. 1 et 2, le dispositif obturateur de l'appareil comprend un support consistant en deux piliers parallèles 10 et 11 montés de façon à tourner partiellement dans un bloc de liaison 12 qui est fixé par des vis ou autres moyens appropriés sur un support 13 pour le corps à examiner. Ce support 13 est destiné à porter une aube de turbine 19 indiquée en trait mixte. Les piliers 10 et 11 supportent trois paires 14, 15 et 16 d'éléments obturateurs 17 et 18, qui sont espacées le long de ceux-ci. Chaque élément obturateur présente un bord actif bien défini. Lors de l'emploi, les bords actifs des éléments de chaque paire 14 ou 15 ou 16 sont dans un même plan qui définit une section plane de l'aube de turbine 19 dont on désire projeter le profil.
Un élément obturateur 17 de chaque paire est monté sur un pilier 1 1 et l'autre élément 18 de chaque paire est monté sur l'autre pilier 10. Les éléments
17 et 18 ont, de préférence, une forme d'aubes flexibles en une matière légèrement élastique et s'étendent à partir du support pour entourer l'aube de turbine
19 suivant trois sections de celles-ci dont les profils sont à projeter.
Les extrémités inférieures des piliers 10 et 1 1 sont reliées par un ressort 20 en forme de C qui tend à maintenir les paires 14, 15 et 16 d'éléments obturateurs dans leur position fermée (dans laquelle les éléments obturateurs 17 et 18 entourent l'aube de turbine 19) et les piliers 10 et 1 1 sont munis de deux leviers à main 21 et 22 dont l'actionnement permet de faire tourner les piliers, entre certaines limites, contre l'action du ressort 20 pour écarter les éléments 17 et 18. Des butées 23 sont agencées pour limiter la rotation des piliers 10 et 1 1 et empêcher ainsi une détérioration possible des éléments 17 et 18.
Les formes des éléments obturateurs 17 et 18 sont telles que chaque paire 14, 15 ou 16 dans sa position fermée ou active, entoure un espace correspondant d'une façon générale à l'un des profils de coupe de l'aube 19 que l'on désire projeter. L'espacement des obturateurs 14, 15 et 16, le long du support d'obturateur, est agencé de telle manière que chaque paire entoure la partie de l'aube 19 au voisinage immédiat de la coupe dont le profil doit être projeté. A la fig. 1, les paires 14, 15 et 16 entourent l'aube 19 en trois positions adjacentes au pied de l'aube 24 à la plate-forme d'aube 25 et respectivement en une position intermédiaire. La paire 16 adjacente à la plate-forme d'aube est partiellement découpée pour ne pas être limitée, dans son déplacement, par cette plate-forme.
Les bords actifs des éléments obturateurs dans chaque cas sont les bords les plus éloignés du support d'aube 13.
I1 est clair cependant que, si les bords actifs des éléments obturateurs 17 et 18 sont en contact avec la surface de l'aube 19 ou sont disposés trop près de celle-ci, l'image projetée tend à être confuse du fait de la trop grande proximité des images des bords de ces éléments de l'ombre sur la surface d'aube, suivant le cas, également de l'image réfléchie du bord d'aube dans la surface de l'aube, si une telle surface n'a pas été rendue non réfléchissante par peinture ou encrage. En conséquence, les surfaces intérieures des éléments obturateurs 17 et 18 sont munies d'éléments d'espacement ayant la forme de pointes 26 s'détendant vers l'intérieur, ces pointes étant placées près de, mais suffisamment espaces des bords actifs des éléments obturateurs 17 et 18 pour ne pas gêner la projection de l'image des profils de coupe.
Les bords actifs des éléments obturateurs sont ainsi maintenus à une distance faible mais constante, de la surface de l'aube 19. Le faible espacement constant des bords actifs de la surface de l'aube permet d'assurer que, lors de l'emploi, des limites bien définies entre les aires éclairées et non éclairées de la surface d'aube apparaissent du fait de l'ombre de ces bords et que l'image des bords eux-mêmes se distingue clairement de l'image de telles limites sur l'écran de projection. Des erreurs dues à la réflexion à partir de la surface d'aube peuvent être complètement évitées à condition qu'une telle surface normalement réfléchissante, soit complètement et uniformément peinte de manière qu'elle ne soit plus réfléchissante, mais seulement diffusante.
Les images sur l'écran de projection sont utilisées pour déterminer des erreurs de profil par comparaison entre de telles images et le contour d'un profil de référence tracé sur l'écran.
On va maintenant décrire l'appareil de projection optique représenté à la fig. 3, et utilisant le dispositif obturateur décrit ci-dessus. Pour des raisons de simplification, cette figure montre l'utilisation d'un dispositif d'obturation n'employant qu'une seule paire d'éléments obturateurs. Le dessin représente une partie d'une coupe longitudinale à travers l'aube de turbine ou autre corps à examiner 19, de sorte que le plan du papier est à angle droit par rapport à la coupe transversale dont le profil doit être projeté et contient également l'axe optique de l'objectif de projection désigné d'une façon schématique en 32.
La vue en coupe des deux éléments obturateurs 17 et 18 montre clairement leur espacement de la surface du corps 19 à examiner, déterminé par les pointes 26. Les bords actifs 33 et 34 respectivement des deux éléments obturateurs 17 et 18 s'étendent naturellement dans le plan de la coupe dont le profil doit être projeté et les unités d'éclairage ont leurs axes optiques dans un tel plan. I1 peut y avoir deux ou davantage de telles unités d'éclairage disposées dans des positions appropriées autour du corps à examiner, mais, dans bien des cas, on a trouvé suffisant d'utiliser deux unités sur les côtés opposés du corps à examiner.
Chaque unité d'éclairage comprend une source de lumière 28 de dimension convenable, une lentille 29 pour diriger un faisceau de lumière à partir de la source sur le bord actif ou les bords 33 ou 34 des éléments obturateurs et un diaphragme 30 ayant la forme d'une fente parallèle au plan de la coupe. Du fait que l'espacement des éléments obturateurs de la surface du corps à examiner 19 est petit, une ombre très nette du bord actif peut être obtenue sur la surface dudit corps sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un faisceau parallèle de lumière (comme cela serait nécessaire avec un espacement plus grand des éléments obturateurs à partir dudit corps à examiner) et pour concentrer un maximum de lumière sur la surface du corps à examiner, les lentilles 29 sont disposées pour mettre au point une image de la source 28 sur une telle surface.
La moitié de la largeur de cette image apparaît sur la surface clu corps à examiner tandis que l'autre moitié est coupée par le ou les éléments obturateurs laissant une limite bien définie entre l'aire brillante et l'aire sombre sur la surface dudit corps, une telle limite servant à définir le profil de coupe.
L'objectif de projection 32 qui doit être habituellement bien corrigé sur une grande ouverture, sert à projeter sur un écran (non représenté) une image du profil de coupe ainsi défini. Une image des bords actifs des éléments d'obturateur apparaît également sur l'écran entourant l'image de la limite entre les aires obscure et claire définissant le profil de coupe et une aire sombre apparaît entre les deux images, l'aire dans l'image intérieure (ou partie de celle-ci) apparaissant lumineuse de même qu'une partie de l'aire à l'extérieur de l'image extérieure. Bien qu'il soit naturellement possible de faire des mesures de l'image des bords d'obturateur, il est évidemment plus satisfaisant de limiter toutes les mesures à l'image intérieure qui est une image exacte ou fidèle du profil de coupe lui-même.
En pratique, il est souvent indiqué de prévoir un dessin du profil de coupe correct sur l'écran de projection de sorte que l'image obtenue peut être comparée directement à ce dessin.
On doit évidemment prévoir, de la manière bien connue, un réglage relatif entre les diverses parties de l'appareil de projection pour assurer une mise au point précise des images sur l'écran de projection non seulement d'un profil de coupe mais également (dans le cas de la construction préférée du dispositif obturateur décrit ci-dessus) des deux autres profils de coupe. Ceci peut être réalisé de différentes manières. Ainsi, il peut y avoir un seul dispositif d'éclairage qui reste fixe par rapport à l'objectif de projection et à l'écran, ce dispositif d'éclairage définissant le plan d'objet de l'objectif de projection conjugué au plan d'image de l'écran de projection.
Dans un tel cas, le support d'aube 13 portant le corps 19 à examiner ainsi que le support d'obturateurs 10,
Il sont montés de telle manière qu'ils peuvent être déplacés axialement pour amener les bords actifs des trois obturateurs à tour de rôle dans le plan d'objet éclairé.
Il est également possible d'effectuer une projection simultanée de deux ou davantage de profils de coupe. Ainsi, par exemple, comme représenté dans la disposition de la fig. 4, qui utilise le dispositif obturateur représenté aux fig. 1 et 2, et on emploie un dispositif d'éclairage séparé 28 pour chacune des trois paires, les bords actifs des éléments obturateurs des paires 14 et 15 étant cependant sur les côtés des éléments plus rapprochés de l'obturateur 16, il est alors possible d'effectuer la projection simultanée des trois profils de coupe du corps 19 ainsi définis, en prévoyant, par exemple de la manière décrite dans le brevet suisse No 314675, un réflecteur semi-transparent 35 à mi-chemin entre les bords actifs en regard des obturateurs 15 et 16 et un autre réflecteur semi-transparent 36 à mi-chemin entre les bords actifs des obturateurs 14 et 16.
De cette manière, les images réfléchies des profils de coupe définis par les obturateurs 14 et 15 sont superposées sur le plan du profil de coupe défini par l'obturateur 16 de sorte qu'avec un tel plan comme plan objet de l'objectif de projection 32 conjugué au plan image de l'écran de projection, il est clair que les images des trois profils de coupe sont superposées sur l'écran. Les miroirs semi-transparents 35 et 36 peuvent chacun être formés de deux parties portées respectivement par le support d'obturateurs 10 et 11 d'une part, sur chaque pilier de celui-ci de sorte que lorsque les obturateurs sont déplacés dans leurs positions fermées, les parties de chaque miroir sont déplacées de la même façon dans des positions adjacentes au corps 19 à examiner.
Cette disposition a non seulement l'avantage de donner une projection simultanée de deux ou davantage de profils de coupe mais également de rendre plus facile l'utilisation de projection axiale au moyen d'un objectif 32 ayant son axe optique à angle droit par rapport aux plans des trois coupes de la manière représentée à la fig. 4, même lorsque le corps à examiner, comme c'est souvent le cas avec des aubes de turbine, présente à son sommet un obstacle à la projection. Si un tel obstacle est grand, il peut ne pas être économique d'utiliser une projection axiale étant donné l'ouverture très grande nécessaire pour l'objectif de projection et du fait que seuls les rayons marginaux obliques peuvent être utilisés de façon efficace.
Dans un tel cas, il est tout à fait admis d'utiliser une projection oblique pour projeter l'image du ou des profils de coupe en ayant soin de compenser de n'importe quelle manière connue la distorsion de l'image due à une telle projection oblique.
Au lieu d'être monté rigidement sur un arbre rotatif, chaque élément obturateur pourrait naturellement être pivoté sur un arbre de support de sorte qu'il pourrait être entraîné en rotation autour de l'arbre dans sa position active. Dans ce cas, un dispositif de blocage tel que, par exemple, une vis à ailette pourrait être prévue pour maintenir cet élément obturateur dans sa position active.