Dispositif pour déterminer les coordonnées relatives de deux ou plusieurs points
sur un objet par rapport à deux axes qui se coupent
La présente invention se rapporte à un dispositif pour de terminer les coordonnées relatives de deux ou plusieurs points sur un objet par rapport à deux axes qui se coupent. Un tel objet peut être un élément solide à trois dimensions, une représentation plane de celui-ci, telle qu'un dessin ou une photographie, ou bien ce peut être n'importe quel autre type soit opaque soit transparent.
A titre d'autre exemple, et pour indiquer la gamme Ide possibilités d'applications du dispositif de la présente invention, un tel objet peut être un élément de machine portant deux ou plusieurs points dont les positions relatives doivent être déterminées en valeurs de coordonnées cartésiennes pour des essais ou pour un examen; ce peut être un modèle fabriqué à la main dont la forme ou le contour r doit être réduit afin de relever ces coor- données pour les enregistrer ou pour faciliter la pré paration de ses dessins (dans le cas d'un objet t qui est soit un élément de machine soit un modèle, on peut obtenir une information pertinente concernant ces coordonnées en chiffrant cet objet t pour le reproduire automatiquement par des machines commandées par des calculatrices) ;
ou bien l'objet peut être une image photographique portant deux ou plusieurs points dont il faut déterminer les coordonnées pour les utiliser ultérieurement.
La mention ci-dessus concernant la détermination des coordonnées cartésiennes relatives de deux ou plusieurs points est destinée à couvrir le cas général suivant lequel le système de mesure peut avoir soit une origine due au hasard soit une origine fixée, et on se rend compte que dans ce dernier cas la pratique courante serait de déterminer tous les points par rapport à une telle origine fixée. Par suite du fait qu'il est tout à fait possible par des opérations mathémastiques simples de modifier les systèmes de coordonnées ou de passer d'un système à un autre, il est courant dans de nombreux cas de localiser deux ou plusieurs points l'un par rapport à l'autre par des valeurs de coordonnées cartésiennes plutôt que de les localiser par rapport à une origine fixée.
La photogrammétrie présente un exemple d'un cas dans lequel on détermine d'habitude les coordonnées relatives de deux ou de plusieurs points plutôt que leurs coor données par rapport à une origine e fixée. La pré- sente invention est particulièrement utile dans ce domaine.
I1 existe dans la technique des systèmes de mesure des coordonnées et un grand nombre d'entre eux sont bien connus. Pour la plupart, ces systèmes n'ont pas donné satisfaction lorsqu'il fallait une grande précision comme par exemple dans le relevé des cartes par photogrammétrie pour lesquelles la fidélité géométrique de ces cartes dépend directement (bien que non exclusivement) de la précision des déterminations des coordonnées des points image sur chaque photographie.
De plus, il n'a pas été pratique de déterminer rapidement ces coordonnées de points par les systèmes de mesure antérieurs, ce qui devient une nécessité critique par suite de la quantité d'informations photographiques qui doivent être traitées, du fait que la vitesse et la précision sont des fonctions incompatibles, et qu'il n'est pas possible de sacrifier la précision pour obtenir des vitesses de mesure élevées.
Une des raisons principales de ce manque de précision des systèmes antérieurs est le fait qu'ils dépendent de mécanismes mécaniques qui les limitent, les déterminations de coordonnées s'effectuant par l'intermédiaire de visières, de roues dentées d'entraînement, etc. pour lesquelles souvent les tolérances cumulées des techniques de fabrication courante sont beaucoup plus grandes que les tolérances de mesure permises pour localiser avec précision un point sur r une photographie.
De Plus, dans de tels systèmes, il y a un désaccord entre les échelles de mesure des x et y qui se traduit par une difficulté considérable pour régler et maintenir un alignement convenable non seulement des échelles mais d'une façon générale du système; et du fait que cet alignement est délicat, les vibrations, la température, l'usure et les problèmes mécaniques divers tendent à dégrader très rapidement la précision de la mesure.
De plus, du fait de la dissociation des échelles de mesure, et de la nécessité de déplacer au moins certains composants du système le long de chacune de ces échelles pour localiser les coordonnées d'un point, il s'ensuit que les deux mécanismes d'entrainement séparé utilisés nécessairement pour effectuer ces déplacements indépendants doivent déplacer des composants de masse différents ce qui se traduit d'habitude par le fait que les déplacements sont discontinus en particulier lorsqu'ils sont commandés et produits à la main. Même lorsqu'on utilise des mécanismes d'entraînement asservis pour effectuer ces déplacements, on n'évite pas un tel mouvement discontinu désavantageux bien qu'il soit un peu réduit.
Cependant, les deux mécanismes d'entraînement asservis doivent avoir des sorties d'énergie différentes, du fait que les masses qui sont déplacées respectivement par eux sont différentes, mais ils doivent présenter la même réponse, ce qui constitue une combinaison difficile à obtenir.
De plus, l'utilisation Ide matières différentes, qui est tout à fait courante et qui est souvent nécessure dans la fabrication des systèmes de mesure des coordonnées antérieurs, rend ces systèmes extrêmement sensibles. aux variations de la température ambiante qui modifient alors leurs caractéristiques de réponse.
Lorsqu'on utilise des vis sans fin de guidage, la production de chaleur par frottement modifie la réponse et la précision de ces systèmes lorsqu'on détermine des mesures avec des unités aussi faibles que des microns.
La présente invention permet d'éviter, au moins en partie, les inconvénients mentionnés ci-dessus.
Le dessin représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution particulières du dispositif selon l'invention
La fig. 1 est une vue en perspective schématique représentant une première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en perspective schématique représentant une variante.
La fig. 3 est t une vue en bout arrachée et en élévation considérablement agrandie sous une forme un peu schématique représentant les relations existant entre les réseaux de mesure et de référence et les phototransducteurs utilisés dans ces dispositifs.
La fig. 4 est une vue en plan de dessus. d'une deuxième forme d'exécution, le couvercle ou le cache pour la lumière et les composants qu'il porte étant enlevés, et
la fig. 5 est une vue latérale en élévation de ladite forme d'exécution dont certaines parties sont arrachées et qui est représentée en coupe.
Le dispositif de mesure des coordonnées représenté schématiquement sur la fig. 1 comprend une plateforme ou support fixe 10 et une plaque de transport mobile 11 pouvant être déplacée d'un mouvement de va-et-vient t par rapport à la plate- forme. Le dispositif de transport 11 est une structure unitaire rigide généralement plane (qui par exemple peut t être une plaque de verre), et des dis- positifs d'entraînement 12 et 13 sont disposés d'une façon fonctionnelle par rapport au transport, comme décrit plus loin en liaison avec les fig. 4 et 5, lesquels dispositifs d'entraînement sont perpendiculaires l'un à l'autre et sensiblement parallèles aux axes de coordonnées x et y qui sont définis par les échelles 14 et 15.
Deux échelles de mesure 14 et 15 sont portées rigidement par le dispositif de transport 11, lesquelles échelles dans la forme représentée sont des réseaux portés par des règles transparentes, d'une façon avantageuse en verre, et en supposant que les axes x et y ont pour origine le centre du dispositif de transport 11, les échelles 14 et 15 sont disposées respectivement dans les quadrants + x, - y et -x, + x du système de coordonnées cartésiennes ainsi formé. De plus, les ouvertures allongées des réseaux 14 et 15 sont disposées perpendiculairement les unes par rapport aux autres et se coupent dans le quadrant + x, +y.
Dans l'orientation particulière qui est t représentée, ces ouvertures du réseau 14 s'étendent perpendiculairement à l'axe des coordonnées x, et celles du réseau 15 s'étendent perpendiculairement à l'axe des coordonnées y; et comme on le voit sur la fig. 1, les axes des réseaux (ou les ouvertures) sont perpendiculaires entre eux et leurs projections se couperaient t suivant des angles droits.
Au-dessus du dispositif de transport 1 1 se trouve disposé un poste d'examen désigné d'une façon géné rale par la référence 16, et à ce poste est mis en position un objet 0. Le poste d'examen 16 est placé dans le quadrant - - y du système de mesure des coordonnées ; et on peut noter que cette disposition du poste d'examen est avantageuse; les raisons de cet avantage seront examinées plus loin en détail.
Au voisinage du poste d'examen 16 et alignés de façon générale. avec lui se trouvent des dispositifs servant à observer et à examiner l'objet O; et dans le mode de réalisation particulier illustré sur la fig. 1, l'examen peut être effectué visuellement par exemple au moyen d'un microscope 17 supporté par une console 18 reliée au microscope par une de ses extrémités et reliée rigidement à son autre extrémité à la plate-forme fixe 10. Le microscope 17 peut être équipé avec le système habituel de réticule ou de ligne de centrage de sorte que tout point choisi sur l'objet O peut être centré avec précision par rapport au microscope.
Disposées respectivement auidessus des échelles de mesure 14 et 15 se trouvent des échelles de réfé rence 19 et 20 disposées à poste fixe e ayant la forme de réseaux portés par des règles en verre. Les ouvertures allongées des réseaux 19 et 20 sont disposées perpendiculairement les unes par rapport aux autres et alignées parallèlement avec celles des réseaux respectifs 14 et 15 ; et par suite les ouvertures du réseau
19 s'étendent perpendiculairement t à l'axe des coor- données x et celles du réseau 20 s'étendent perpen diculairement t à l'axe des coordonnées y. Les prolon- gements des ouvertures des réseaux de référence se couperaient suivant des angles droits, comme on le voit sur la fig. 1.
En pratique, les réseaux de référence 19 et 20 seront disposés très près des réseaux de mesure associés respectivement 14 et 15 à réduire la lumière parasite pouvant exister entre eux, et il suffit Ide ménager juste le jeu nécessaire pour permet tre de déplacer le dispositif de transport 1 1 et les échelles de mesure 14 et 15 le long des axes x et y par rapport aux réseaux de référence 19 et 20.
Le dispositif de transport 1 1 et les échelles de mesure qu'il porte peuvent être déplacés de façon réglable par rapport aux échelles de référence 19 et 20 par n'importe quel dispositif approprié comprenant un dispositif de guidage sensiblement parallèle. Les. structures d'entraînement manuel 21 et 22 illustrées sont représentées comme comprenant respectivement des éléments d'entraînement rotatif 23 et 24 couplés d'une façon fonctionnelle aux dispositifs d'entraînement 12 et 13. Les structures d'entraînement peuvent comprendre également des réducteurs à engrenages 25 et 26 qui font tourner respectivement les éléments 23 et 24 en réponse aux réglages effectués par les volants à main 27 et 28.
Les dépla cements du dispositif de transport 1 1 sont lus ou mesurés selon les variations produites par les variations de l'énergie lumineuse provenant de sources de lumière 29 et 30 dont la position est fixée, et dont la lumière qui en provient est dirigée respective- ment à travers des lentilles de collimation 31 et 32 et à travers les échelles associées respectives 14-19 et 15-20 alignées avec celles-ci et vers des ensembles transducteurs 33 et 34 qui comprennent respectivement un certain nombre de phototransducteurs individuels 35 et 36.
Les quatre phototransducteurs 35 sont disposés d'une façon alternée suivant deux paires, et la sortie algébrique fournie par les transducteurs d'une paire est reliée à un conducteur 37 (un inverseur 35a étant interposé entre l'un des transducteurs et son point de liaison sur le conducteur 37 pour inverser la sortie de ce transducteur), et la sortie de l'autre paire de transducteurs est reliée à un conducteur 38 (un inverseur 35b étant relié avec l'un des transducteurs de cette paire). Les deux conducteurs 37 et 38 sont reliés à un compteur 39.
De même, les quatre phototransducteurs 36 sont disposés d'une façon alternée suivant deux paires, et les sorties algébriques de ces deux paires sont reliées respectivement par des conducteurs 40 et 41 à un compteur 42 (des inverseurs 36a et 36b étant t reliés respectivement à un des trans- ducteurs de chaque paire). Suivant le type de compteur utilisé, l'utilisation prévue pour l'information qu'il donne, les sorties de ces compteurs 39 et 42 peuvent être envoyées à une calculatrice 43.
Tous les phototransducteurs 35 et 36 peuvent être de n'importe quel type approprié disponible dans le commerce tels par exemple que des cellules photo résistantes, dont les sorties de courant sont t directe- ment proportionnelles à la quantité de lumière qui les frappe, tels que des dispositifs vendus par la
Clairex Corporation comme cellules photoconductrices. Les compteurs 39 et 42 peuvent être des compteurs de mégacycles qu'on trouve dans le commerce capables de traiter des déplacements par translation du dispositif de transport 1 1 de l'ordre de 10 cl par seconde, par exemple, ce qui, dans le système particulier examiné, donne un taux de comptage de 1,6 coup par seconde approximativement.
Les compteurs de ce type comptent les impulsions individuelles. et indiquent le total du moment, qui peut être relevé de façons diverses, par exemple par exposition visuelle, par enregistrement sur ruban, rubans ou cartes perforés, etc. Un exemple de compteur qui peut être utilisé dans le système de la présente invention est le compteur à inversion vendu par Beckman
Instruments Corp. Les informations ou sorties four nies par les compteurs 39 et 42 pourraient t être envoyées directement à un dispositif utilisateur tel qu'un ordinateur, par l'intermédiaire de conducteurs 44 et 45, ou bien elles pourraient être enregistrées, emmagasinées et utilisées ultérieurement, par exemple lorsque l'information de coordonnées est chiffrée)).
Un réseau de mesure type utilisé dans le système peut être un réseau par cordon et rainure et, comme on le voit sur la fig. 3, il peut présenter une série de zones 56 opaques ou réfléchissant la lumière, de largeurs sensiblement égales espacées uniformément les unes des autres pour former des ouvertures trans metbant la lumière 57 entre elles. Dans un tel réseau type, les zones opaques 56 ont 2 microns de large, et chaque ouverture 57 a également une largeur de 2 microns. Ainsi, le cycle de base de comptage formé par ce réseau a une largeur de 4 microns, ce qui comprend la somme des largeurs d'une zone opaque 56 et d'une ouverture 57.
Les réseaux de référence peuvent t être formés de la même manière que les réseaux de mesure, et chaque réseau de référence est monté d'une certaine manière appropriée, comme décrit plus loin en liaison avec la structure illustrée sur les fig. 4 et 5, à une faible distance du dispositif de transport 1 1 de façon à permettre un mouvement relatif libre entre eux.
Les réseaux de référence, par suite, comprennent des zones 58 opaques ou réfléchissant la lumière de largeurs sensiblement égales, et pour la plupart ces zones sont espacées uniformément les unes des autres pour former des ouvertures 59 transmettant la lumière entre elles. On notera que chaque réseau de référence présente des défauts d'un quart de pas ou des décalages, comme indiqué en 60, 61 et 62, dont le but est décrit plus loin.
Dans une construction type, les divers phototrans ducteurs 35 peuvent être fixés à l'aide d'un adhésif ou collés autrement sur le réseau de référence 19 et en réalité ils forment un support de celui-ci. Dans l'illus. tration particulière, quatre phototransducteurs individuels 35 sont utilisés pour former un ensemble transducteur 33, et on se rend compte que chaque transducteur 35, bien que constituant un composant relativement étroit, peut recouvrir quelques cen t. aines d'ouvertures ; et par suite, la représentation de la fig. 3 a été extrêmement déformée du point de vue des dimensions pour permettre de montrer clairement le détail.
Afin d'indiquer les dimensions relatives du réseau de mesure, du réseau de référence et des ensembles transducteurs dans une installation type, chaque réseau de mesure peut être constitué par un carré de 250 mm de côté, chaque réseau de référence peut être constitué par un rectangle de 25 x 6 nun (la plus grande dimension se trouvant le long ou dans la direction de Faxe de coordonnées associé), et chacun des ensembles transducteurs (33, par exemple) peut avoir une dimension globale de 6 X 6 mm.
Bien que ces dimensions particulières soient données à titre d'exemple et qu'elles ne constituent pas. un élé ment critique de la présente e invention, il est évidem- ment nécessaire que tes réseaux de mesure soient suffisamment grands pour que le déplacement m. axi- mum du dispositif de transport 11 dans un sens ou dans l'autre le long des axes x et y ne fasse pas dépasser des parties de réseaux de référence au-delà des limites de dimension des réseaux de mesure, ou, en d'autres termes, que les.
dimensions de chaque échelle ou réseau de mesure doivent être supérieures, de n'importe quelle quantité désirée pour éviter la nécessité de mettre en position avec précision l'objet au poste d'examen, à la dimension de l'objet plus la longueur de l'échelle ou du réseau de référence associé.
En pratique, le réseau de mesure 14 peut être solidaire du dispositif de transport 11, en particulier lorsque le transport est constitué par une plaque de verre ou une matière semblable transmettant la lumière. Dans ce cas, l'original du réseau peut être produit par une machine à diviser les réseaux par diffraction, toute la surface de la règle étant t métal- lisée, et la plaque étant ensuite polie pour enlever le revêtement métallique non désiré. Ensuite, on peut utiliser des techniques de reproduction photographi- que pour produire une réplique de cet original sur le transport lui-même.
Le fait de rendre les réseaux de mesure 14 et 15 solidaires du dispositif de transport 1 1 présente l'avantage de fixer rigidement les axes de ces réseaux suivant une relation prédéterminée l'un par rapport à l'autre et de les y maintenir. Pour obtenir une grande précision des déterminations de coordonnées dans un système de coordonnées cartésien, il est nécessaire que les axes de ces réseaux soient perpendiculaires l'un à l'autre; et par suite, une fois que cette relation est établie, elle est maintenue ensuite lorsque les réseaux de mesure sont solidaires du transport unitaire.
De plus, une telle construction évite à peu près complètement des erreurs de mesure qui pourraient être produites autrement par des variations de température, ainsi que les erreurs qui pour- raient provenir des tolérances de fabrication nécessaires lors de la fabrication d'un certain nombre de composants séparés et qui pourraient se cumuler.
Pour utiliser le système représenté sur la fig. 1, un objet O est placé au poste d'examen 16, et comme indiqué précédemment, l'objet O peut être d'un type quelconque et avoir n'importe quelle forme. Par suite, ce peut être un élément solide, opaque, à trois dimensions, tel que la roue dentée représentée sur la fig. 1, ou bien ce peut être e un objet transparent tel qu'un diapositif photographique Les demandes concernant un tel objet pourraient être de déterminer les coordonnées d'un ou plusieurs points sur ou dans l'objet;
ae pourrait être de déterminer la forme précise de celui-ci, auquel cas il faudrait déterminer les coordonnées d'un nombre de points suffisant le long de son bord ou de sa périphérie, de sorte que l'information obtenue puisse constituer en fait une courbe continue de sa périphérie; ou n'importe quelle autre information impliquant des coordonnées. D'habitude, il est avantageux d'éclairer l'objet O d'une façon quelconque permettant de l'examiner visuellement; et dans le cas où l'objet est opaque, il sera éclairé de face par une source de lumière appropriée (non représentée). Si l'objet est transparent, il peut être éclairé de l'arrière.
D'habitude, des écrans sont placés autour des systèmes de lumière et de lentilles 29-31 et 30-32 ainsi qu'autour des ensembles de phototransducteurs et réseau associé respectifs, mais ces caches ont été supprimés sur la fig. 1 afin de la rendre plus simple et plus claire. De plus, le dispositif de transport 11, si c'est un composant transparent, peut être peint ou revêtu autrement pour le rendre opaque sauf à l'endroit de ses réseaux de mesure 14 et 15 et au poste d'examen 16 si on utilise l'éclairage par l'carrière de l'objet O.
Dans certains cas il peut être avantageux que l'objet O soit placé de telle sorte que son centre géométrique soit aligné avec le réticule du microscope 17 lorsque le dispositif de transport 1 1 se trouve dans une position telle que les coordonnées du centre géométrique de l'objet soient x = O et y = O. Cependant, on peut prendre n'importe quelle disposition de départ t x, y du dispositif de transport 1 1 comme origine pour n'importe quel jeu de mesu res, et les coordonnées d'un point t sont ensuite mesu- rées ou déterminées par rapport à cette origine.
En conséquence, une mise en position précise de l'objet O par rapport à une position centrée prédéterminée du dispositif de transport 1 1 ne constitue pas d'habitude un élément critique.
En supposant que les coordonnées d'un point particulier de l'objet O doivent être déterminées, un opérateur déplace d'une façon appropriée le dispositif
de transport 11 pour amener ce point dans l'alignement du réticule de microscope 17, et le ou les déplacements par translation des transports, néces saires pour effectuer cet alignement, produisent des variations dans la quantité de lumière qui tombe sur l'ensemble transducteur 33 et/ou 34, ce qui se traduit par le fait que la sortie de courant de l'ensemble transducteur affecté émet des impulsions au taux de quatre impulsions pour chaque déplacement d'un cycle d'ouverture (quatre microns suivant l'exemple particulier décrit précédemment),
et ces impulsions sont soit lues au compteur comme information d'un type quelconque choisi et/ou l'information est envoyée à un accumulateur ou à un registre addition et soustracti, on ou calculatrice 43, suivant t le cas. Ce processus, est répété pour chaque point auquel les coordonnées x, y doivent être déterminées.
Les cellules individuelles 35 de l'ensemble trans docteur 33 et les cellules 36 de l'ensemble transducteur 34 sont disposées suivant des. paires alternées dans le but de donner le sens ou la direction des déplacements du dispositif de transport 11 plutôt que simplement les amplitudes des déplacements. C'està-dire que le sens des déplacements du dispositif de transport 11 à la fois dans le sens négatif, et dans le sens positif le long des axes x et également le long des axes y est déterminé automatiquement par suite de ces groupements, comme l'est l'amplitude ou valeur de chacun Ide ces déplacements.
D'une façon plus particulière, au moins deux cellules individuelles sont utilisées nécessairement dans chaque ensemble transducteur pour indiquer le sens ou la direction des déplacements du dispositif de transport 11 île long de l'axe de coordonnées associé à cet ensemble transducteur. Les deux cellules, par suite des défauts d'un quart de pas existant sur les réseaux de référence, produisent des sorties de courant qui sont déphasées de 900 ; et lorsque les sorties sont envoyées ensuite à un circuit logique approprié, qui d'habitude est utilisé avec les compteurs du type indiqué plus haut, on obtient une indication non seulement de chaque déplacement du dispositif de transport mais également des sens de ce déplacement.
Bien que deux cellules constituent un nombre suffisant pour indiquer le sens du mouvement, comme expliqué jusqu'ici, un plus grand nombre de cellules est utilisé d'une façon avantageuse pour former chaque ensemble transducteur (tel que les quatre cellules représentées) de façon à donner une moyenne de l'intensité lumineuse au travers d'au moins une partie importante du réseau de référence. Cette moyenne de la lumière incidente réduit l'influence de troubles locaux ou d'effets localisés. D'une façon évidente, les cellules en plus grand nombre sont disposées suivant deux groupes, dont chacun dans le cas des quatre cellules comprend une paire.
La relation de position représentée suivant
laquelle les échelles de mesure sont disposées dans
les quadrants + x, - y et - x, + y et suivant
laquelle le poste d'examen est placé dans le quadrant - x, - y est extrêmement avantageuse par le fait
qu'elle évite à peu près complètement des erreurs qui
pourraient être introduites autrement dans les me sur
res de coordonnées par suite de toute tendance à tourner du dispositif de transport 11.
Pour continuer
à expliquer cette relation, si la distance séparant un point quelconque P (fig. 1) à mesurer et la position correspondante du point sur chacun des réseaux de mesure est égale à la dimension d, et si la plus petite unité de mesure définie par le système Èd (un micron selon l'exemple particulier précité), alors la tolérance angulaire T des erreurs de rotation est donnée par l'opération:
T=+cos-l[l- -]
d = t cos-1 [1 d (1)
Par suite, la sensibilité du système aux erreurs produites par rotation est maintenue à la nature favorable d'un cosinus.
Il est évident alors que le système fonctionner. a si le poste d'examen se trouve placé dans le quadrant t + x, + y ou à n'importe quelle autre position le long du dispositif de transport, mais une plus grande précision sera a alors nécessaire pour empêcher le dispositif de transport de tourner si on veut atteindre le même degré de précision que celle qu'on peut atteindre avec la relation de position décrite.
I1 est évident que le système de mesure e des coordonnées représenté sur la fig. 1 et décrit en liaison avec cette figure présente un certain nombre d'avantages importants parmi lesquels: a) la réalisation et le maintien
La variante du dispositif représenté sur la fig. 2 est semblable en généraL au dispositif de la fig. 1 et elle n'en diffère que par le dispositif d'examen de l'objet et par le dispositif commandant les déplacementis de translation du dispositif de transport. En conséquence, le dispositif représenté sur la fig.
2 comprend un dispositif Ide transport 11' (la plateforme de support étant supprimée pour simplifier la figure), des dispositifs d'entraînement 12' et 13', des réseaux de mesure 14' et 15', un poste d'examen 16' portant un objet O' représentant un dispositif photographique, des réseaux de référence 19' et 20', des sources Ide lumière 29' et 30', des lentilles de colli- mation 31' et 32', des ensembles phototransducteurs 33' et 34',
des conducteurs 37' et 38' reliant les ensembles transducbsurs 33' à un compteur 39' (des inverseurs 35a' et 35b' étant compris dans le réseau du transducteur comme décrit jusqu'ici), des conducteurs 40' et 41', reliant l'ensemble transducteur 34' au conducteur 42' (des inverseurs 36a' et 36b' étant incorporés comme dans. le mode de réalisation de la fig. 1) et un ordinateur 43' relié par des conducteurs 44' et 45' aux compteurs 39' et 42'. Tous les composants précédents ont les mêmes relations entre eux que leurs contreparties dans le dispositif Ide la fig. 1.
L'agencement décrit dans le mode Ide réalisation de la fig. 2 pour examiner l'objet O' au poste d'examen 16' comprend un dispositif de balayage par spot mobile ou tube à rayon cathodique 46 comportant une bobine de déviation 47 excitée par un générateur de balayage 48. Le faisceau de balayage provenant des tubes à rayon cathodique 46 est dirigé par une lentille de mise au point 49 à travers le poste d'examen 16' vers un tube capteur photomultiplicateur 50, dont la sortie est envoyée par l'intermédiaire d'un conducteur 51 à l'entrée d'un tube à rayon cathodique d'observation 52 comportant une bobine de déviation 53 excitée par le générateur de balayage 48.
Le tube à rayon cathodique d'observation forme un poste de contrôle, et à ce poste se trouve également un ensemble de commande électrique 27' com- prenant un commutateur principal marche-arrêt ainsi qu'un commutateur de commande 28' à articulation universelle au moyen duquel les moteurs 25' et 26' sont excités respectivement par l'intermédiaire des conducteurs 54 et 55. Les moteurs 25' et 26' font partie d'ensembles d'entraînement 21' et 22', et ils font tourner respectivement des éléments d'entraînement 23' et 24' qui sont reliés d'une façon fonctionnelle aux crémaillères 12' et 13'.
Le fonctionnement du dispositif représenté sur la fig. 2 est le même que celui de la fig. 1 sauf le fait que l'objet O' est examiné visuellement à un poste de contrôle au moyen du tube à rayon cathodique d'observation 52, qui peut porter un n réticule sur sa face pour permettre d'aligner l'objet. Dans l'illustra- tion particulière de la fig. 2, l'objet O' est constitué par un cliché photographique transparent qui est balayé par le faisceau provenant du dispositif de balayage 46 à spot mobile. La lumière qui traverse cet objet balayé par le faisceau est recueillie par le tube photomultiplicateur 50, et la sortie de celui-ci est envoyée au tube d'observation 52.
Pour aligner un point choisi se trouvant sur l'objet O' de façon à déterminer ses coordonnées, l'opérateur déplace d'une façon appropriée le dispositif de transport 11' en excitant un des moteurs réversibles 25' et 26' ou tous les deux dans le sens convenable. Cette excitation s'effectue en manipulant d'une façon appropriée le levier 28' du commutateur articulé.
Ainsi, s'il est nécessaire de déplacer le dispositif de transport 11, dans le sens positif le long des axes x, on peut déplacer le levier 28' vers la droibe, et on le déplace en sens opposé pour déplacer le transport dans le sens négatif le long des axes des x, et on le déplace soit vers le haut soit vers le bas pour r déplacer respectivement le dispositif de transport dans le sens positif et dans le sens négatif le long des axes y.
Il est tout à fait évident qu'on peut obtenir quatre combinaisons de déplacements le long des axes x et y en déplaçant le levier 28' dans les quadrants formés par les lignes munies de flèches sur l'avant de l'onslemble de commande 27', et un mouvement soit dans le sens des x soit dans le sens des y peut être prédominant suivant la position exacte de ce levier. Les circuits d'excitation des moteurs 25' et 26' peuvent être interrompus au moyen du commutateur principal marche-arrêt qui par un câblage approprié (non représenté) peut également éteindre les lumières 29' et 30' ainsi que faire cesser l'excitation d'autres composants excités élec- triquement du dispositif.
Un exemple de la construction du mode de réa- lisation de la présente invention est représenté sur les fig. 4 et 5, et cet ensemble comprend d un boîtier 65 formant intérieurement un compartiment 66 et il comprend des éléments de bâti périmétriques supérieur et inférieur 67 et 68 (dont chacun a la forme générale d'un canal en forme de L) et un certain nombre de jambes orientées verticalement s'étendant entre ces éléments de bâti et reliées rigidement à ceuxi. Dans la structure particulière représentée, il y a trois de ces jambes qui, pour les indiquer, portent respectivement les références 69, 70 et 71.
Chacune des jambes est équipée à son extrémité inférieure d'une ouverture taraudée dans laquelle se visse un pied ou une jambe, deux de ces pieds étant représentés sur la fig. 5 où ils sont indiqués respectivement par les références 72 et 73. On réalise ainsi un support tripodie ou en trois points pour le boîtier 65, et on peut régler les positions des pieds pour mettre de niveau la structure.
Le boîtier 65 est en outre pourvu de parois latérales 74, 75, 76 et 77, dont au moins l'une d'entre elles doit être amovible de façon à permettre d'accéder dans le compartiment 66. A l'intérieur des parois latérales, au voisinage de leurs extrémités supérieures se trouve un élément de support 78 qui s'appuie e sur les âmes s'étendant vers le haut Ide l'élément de bâti supérieur 67, et on peut fixer l'élément de support pour l'empêcher de se déplacer par translation sur un plan horizontal à l'aide d'un certain nombre de broches qui s'étendent vers le bas dans les jambes ver tical. es 69, 70 et 71, deux de ces broches 79 et 80 étant représentées sur la fig. 5.
L'élément de support 78 a la forme d'un bâti périmétrique traversé par une grande ouverture de forme générale carrée, et sur l'élément de support s'appuie une plate-forme plane 81 disposée horizontalement.
La plate-forme 81 est t pourvue de deux pistes ou glissières qui servent à contraindre une table de transport ou plaque 82 à se déplacer par translation le long des axes de coordonnées x et y qui sont évi gemment perpendiculaires l'un à l'autre. La glissière qui oblige le dispositif de transport 82 à se déplacer par translation le long de l', raxe des x est formé par deux paires de galets 83, 84 et 85, 86 espacées l'une de l'autre dont chacune est supportée et peut tourner sur une colonne ancrée rigidement sur la plate-forme 81 et s'étendant vers le haut depuis la surface supérieure de celle-ci.
Un guide allongé 87 est supporté par ces galets et peut se déplacer d'un mouvement de va-et-vient le long de l'axe des x, lequel guide est équipé au voisinage d'une de ses extrémités d'une crémaillère 88, dont les dents sont en prise avec une roue dentée d'eutrainemeut 89 montée sur l'arbre d'un moteur réversible 90. Par suite, la rotation du moteur 90 dans un sens ou dans l'autre fait déplacer d'une façon correspondante le guide allongé 87 le long de l'axe des x; et comme on le voit en particulier sur la fig. 5, chacun des galets 83 à 86 porte sur sa surface circonférentielle une piste en forme de V qui reçoit un bord correspondant en forme de V du guide 87.
La glissière qui contraint le dispositif de transport 82 à se déplacer le long des axes des y est formée par deux paires de galets 91-92 et 93-94 espa- cées l'une de l'autre, dont chacune est supportée et peut tourner sur une colonne ancrée rigidement sur la plate-forme 81 et s'étendant vers le haut depuis la surface supérieure de celle-ci. Un guide allongé 95 est supporté par ces galets et peut se déplacer d'un mouvement de va-et-vient le long de l'axe des y, lequel guide est équipé au voisinage d'une de ses extrémités d'une crémaillère 96 dont les dents sont en prise avec une roue dentée d'entraînement 97 montée sur l'arbre d'un moteur réversible 98.
Par suite, la rotation du moteur 98 dans un sens ou dans l'autre fait déplacer d'une façon correspondante le guide allongé 95 le long de l'axe des y; et comme on le voit en particulier sur la fig. 5, chacun des galets 91 à 94 porte sur sa surface circonférentielle une piste en forme de V qui reçoit le bord correspondant en forme de V du guide 95.
Du guide 87 s'étendent vers le haut deux galets 99 et 100 espacés axialement qui ont t un contact de friction avec le dispositif de transport 82 le long des bords respectifs 101 et 102 de celui-ci. De la même façon générale, le guide 95 est équipé d'un certain nombre de galets 103, 104 et 105 s'étendant vers le haut depuis le plan de celui-ci et qui ont un contact de friction avec le transport 82 le long de ses bords 106 et 107.
Les galets de 103 à 105 sont disposés de façon à avoir un contact en trois points avec le dispositif de transport 82 ; et en conséquence, le galet 103 est en contact avec le bord 106 du dispositif de transport tandis que les galets 104 et 105 (qui sont espacés du galet 103 le long de l'axe des y) sont séparés l'un de l'autre le long de l'axe des x et sont en contact avec le bord 107 en des points espacés le long de ce bord. Les galets 99 et 103 sont chargés par ressort pour venir en contact avec les bords associés du dispositif de transport 82, et comme on le voit sur la fig. 4, le guide 95 est agrandi au voisinage des galets 104 et 105 pour permettre de les écarter d'une distance relativement grande.
Le dispositif de transport 82 peut être équipé d'un certain nombre de supports suspendus, leur nombre étant de préférence égal à 4, tels que les supports 108 et 109 représentés sur la fig. 5. Ces supports stabilisent le dispositif de transport dans le sens vertical et sont en contact d'une façon appropriée avec la surface supérieure de la plate-forme 81 de façon à supporter le dispositif de transport pour lui permettre de se déplacer par rapport à la plateforme. On utilise, pour relier la surface supérieure de la plate-forme 81 et les supports 108 et 109, des dispositifs réduisant le frottement qui, par exemple, peuvent être des roues ou des roulettes à billes comme on le voit.
Le guide 87 est disposé en dessous du guide 95 de sorte qu'on évite toute rencontre entre eux pendant les déplacements du dispositif de transport
Le dispositif de transport 82 est empêché de se déplacer r par rapport au guide 87 dans le sens positif le long de l'axe des x par le galet 100 et dans le sens négatif le long de cet axe par le galet 99 ; et le dispositif de transport est de même empêché de se déplacer par rapport au guide 95 dans le sens positif le long de l'axe des y par les galets 104 et 105 et dans. le sens négatif le long de cet axe par le galet 103.
De plus, on évite au transport toute tendance à tourner par rapport au guide 95 à l'aide des galets 103, 104 et 105, et en particulier par ces deux derniers galets qui sont en contact avec le dispositif de transport le long de son même bord 107.
Si le moteur 90 est excité, la roue dentée 89 tourne et par suite déplace le guide 87 le long des axes des x du fait que la roue dentée 89 est en prise avec la crémaillère 88 portée par le guide 87. Il en résulte que les galets 99 et 100 se e déplacent avec le guide 87 puisqu'ils sont portés par lui et le dispositif de transport 82 est nécessairement déplacé puisqu'il est maintenu par frottement par les galets 99 et 100.
Le déplacement résultant s'effectue entre les galets 103, 104 et 105 du fait que les bords 105, 106 et 107 du dispositif de transport se déplacent tangentiellement par rapport à ces galets le long du parcours décrit par leur mouvement de rotation. Si le moteur 98 est excité, la roue 97 tourne et par suite déplace le guide 95 le long de l'axe des y du fait qu'elle est en prise avec la crémaillère e 96 portée par le guide 95. Il en résulte que les galets 103, 104 et 105 se déplacent avec le guide 95 du fait qu'ils sont portés par celui-ci, et le dispositif de transport 82 est nécessairement déplacé du fait qu'il est maintenu par frottement par ces galets.
Le déplace ment résultant s'effectue le long des galets 99 et 100, du fait que les bords 101 et 102 du dispositif de transport se déplacent tangentiellement par rapport à ces galets le long du parcours décrit par leur mouvement de rotation. Par suite, le dispositif de transport 82 peut être déplacé d'une façon réglable dans un sens ou l'autre, à la fois le long de l'axe des x et de l'axe des y, et on peut le déplacer d'une façon appropriée le long de chacun des axes en excitant d'une facon convenable, les moteurs 90 et 98.
Comme décrit précédemment, le dispositif de transport 82 peut être une plaque de verre solidaire équipée des échelles de mesure sous la forme de réseaux 110 et 111 orientées respectivement, dans les quadrants + x, - y et - x, + y du système de mesure des coordonnées. Le dispositif de transport 82 est également équipé d'un poste d'examen 112 placé dans le quadrant - x, - y, et à ce poste se trouve disposé un objet représenté en pointillé.
En dessous des réseaux 110 et 111 sont disposées respectivement des lentilles de collimation 113 et 114, la lentille 114 étant représentée sur la fig. 5 associée à un cache à lumière ou boîte 115 dans laquelle est placée une source de lumière appropriée oa lentille 113 et l'écran pour la lumière associé et la source lumineuse étant supprimés sur la fig. 5 pour des raisons de clarté).
Au dessus des réseaux 110 et 111 sont disposées respectivement deux structures d'enceinte, dont l'une (indiquée par la référence 117 et représentée sur la fig. 5, fixée sur et portée par un couvercle amovible 118 qui forme un cache pour la lumière pardessus et autour du dispositif de transport 82 et de l'qui pement associé placé à l'extrémité supérieure du boîtier 65. Le couvercle 118 peut être équipé d'une ou plusieurs cloisons suspendues 119 s'étendant vers le bas vers le dispositif de transport 82 pour former des caches pour la lumière séparant de préférence les réseaux 110 et 111 et leurs composants associés les uns des autres et également pour former le poste d'examen 112.
Les structures d'enceinte sont équipées respectivement des réseaux de référence et des ensembles phototransducteurs, tels que décrits précédemment, et elles forment un dispositif de montage et de support pour coux-ci.
A volonté, le boîtier 65 peut être équipé de gar des 120 et 121 qui s'étendent vers l'extérieur r depuis les parois latérales associées respectivement 76 et 77 de celui-ci pour protéger physiquement les extrémités correspondantes des guides 87 et 95 qui à certains moments s'étendent vers l'extérieur au-delà de ces parois latérales du boîtier pendant la détermination des coordonnées de certains points d'un objet en cours d'examen
La plate-forme 81 est pourvue d'une façon appropriée d'ouvertures alignées avec les lentilles de coilimation 113 et 114 de sorte que la lumière qui les traverse peut être e dirigée vers le haut,
vers et à tra- vers les réseaux de mesure 110 et 111 et les boîtes associées à ces lentilles peuvent être fixées et portées par la plate-forme de n'importe quelle façon appropriée, par exemple au moyen de structures de fixation amovibles. La plate-forme est également pourvue d'une ouverture alignée d'une façon générale avec le poste d'examen 112 et à l'intérieur de cette ouverture est montée une lentille 122 utilisée pour mettre au point le faisceau provenant d'un dispositif de balayage à tache mobile 123 à travers le poste d'examen.
Dans la structure représentée d'une façon particulière, le dispositif de balayage 123 à tache mobile est disposé horizontalement à l'intérieur, du compartiment 66 du boîtier 65; et un miroir plan 124 est monté d'une façon angulaire à l'intérieur de ce compartiment, de façon à réfléchir le faisceau du tube de balayage vers le haut à travers la lentille 122 et vers un tube capteur photomultiplicateur monté à l'intérieur d'une enceinte 125 fixée également sur le couvercle 118.
La construction du mode ide réalisation de la présente invention réprésentée sur les fig. 4 et 5 est analogue au mode de réalisation du dispositif représenté schématiquement sur la fig. 2; il en résulte qu'on peut utiliser un poste de contrôle qui comprend un tube à rayons cathodiques d'observation et un ensern- ble de commande servant à manipuler les moteurs 90 et 98. Ces ensembles, cependant ne sont pas représentés en association avec la structure des fig. 4 et 5 car ils peuvent être placés à distance de celle ci, ni le câblage des composants électriques divers car en ce qui concerne la présente invention, ce câblage peut être classique et il est indiqué d'une façon appropriée sur la fig. 2.
Le système particulier de coordonnées illustré sur les dessins et décrit en détail par rapport aux 'dessins est un système de coordonnées cartésiennes dans lequel, par suite, les axes de coordonnées sont nécessairement perpendiculaires l'un par rapport à l'autre.
Le système cartésien est le système le plus couramment utilisé et par suite c'est en général le plus commode à adopter dans un dispositif de mesure pratique. Cependant, on peut utiliser d'autres systèmes de coordonnées, et à titre d'exemple, dans certains cas, on pourrait utiliser un système oblique et avec un tel système si on désirait obtenir les coordonnées cartésiennes d'un point quelconque se trouvant sur un objet, on pourrait les obtenir par de simples transformations mathématiques'.
En conséquence, en ce qui concerne la présente invention, on peut considérer que les systèmes de coordonnées particuliers sont interchangeables aussi longtemps que les échelles ou les réseaux sont maintenus les uns par rapport aux autres suivant les relations fixées correspondant d'une façon appropriée au système particulier de coordonnées utilisé.
De plus, dans le domaine de l'optique, les réseaux portés par les- règles peuvent être e soit transparents, soit réfléchissants, et pour leur utilisation un choix est fait selon des considérations pratiques. D'une façon tout à fait évidente, les ouvertures des réseaux de mesure représentés sur les dessins réfléchiraient la lumière e plutôt que de la transmettre e si on utilisait un réseau réfléchissant, et les sources de lumière qui leur sont associées seraient alors placées et mises en position de telle sorte que l'énergie lumineuse en provenant soit réfléchie à partir des réseaux de mesure vers les réseaux de référence,
à la différence du cas particulier illustré dans lequel les réseaux de mesure transmettent la lumière et sont par suite disposés entre les réseaux de référence et les sources de lumière.
On voit que la description précédente d'un dispositif de mesure des coordonnées réalisé selon la présente invention sert à faire des mesures de coordonnées avec une grande vitesse et avec un degré de précision extrêmement poussé, la vitesse et la précision étant puisqu'à présent des caractéristiques incompatibles. A ce point de vue, la précision mécanique est due à un élément de transport unique et massif qui peut être déplacé par des dispositifs mécaniques non précis à des vitesses qui ne sont limitées que par les capacités de comptage du compteur des coordonnées.
Du fait que les réseaux de mesure sont portés rigidement par ce dispositif de transport et qu'ils peuvent en être solidaires, ils sont maintenus d'une façon permanente suivant une relation prédéterminée appropriée, une fois qu'elle est réalisée, suivant laquelle les projections des axes des ouvertures allongées de ceux-ci se coupent suivant des angles droits.
De plus, il résulte des relations de position des divers réseaux et du poste d'examen, qu'on évite à peu près complètement toute sensibilité aux erreurs produites par une rotation, en limitant celle-ci à une fonction de cosinus favorable, tout ceci ayant été décrit précédemment.
Par ailleurs, la présente invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits et représentés et est susceptible de recevoir r toutes variantes rentrant dans son cadre et dans son esprit.