FR2517822A1 - Procede et dispositif pour determiner l'orientation de la normale a une surface electriquement conductrice et pour determiner des grandeurs relatives, notamment au positionnement d'un organe par rapport a l'intersection de deux surfaces electriquement conductrices - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN DISPOSITIF POUR

Description

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur DETRICHE de la Société CERM et de
Monsieur MARCHAL, du Commissariat à l'Ehergie Atomique, se rapporte a un procédé pour déterminer 1 1orien- tation dans l'espace de la normale à une surface électriquement conductrice, sans contact avec ladite surface, ainsi qu'à un dispositif permettant de mettre en oeuvre ce procédé.L'invention concerne également des applications de ce procédé et de ce dispositif à la détermination de grandeurs géométriques telles que : - l'angle défini entre deux surfaces électriquement
conductrices ; - 3! orientation de la bissectrice de l'angle défini
entre les intersections de deux surfaces électrique
ment conductrices avec un plan perpendiculaire à ces
deux surfaces, par rapport à un axe de référence
contenu dans ce plan ; - les coordonnées du point d'intersection de deux sur
faces électriquement conductrices et d'un plan per
pendiculaire à ces deux surfaces, par rapport à un
axe de référence contenu dans ce plan.

Dans de nombreux domaines industriels utilisant la robotique, il est nécessaire de disposer de moyens pour connaître la position des robots par rapport à une ou plusieurs surfaces ainsi que la position relative de ces surfaces avec une bonne précision, afin notamment de pouvoir effectuer un positionnement ou un calage des robots par rapport aux surfaces.

De tels problèmes se posent notamment dans le domaine du soudage à l'arc, avec ou sans métal d'apport. On sait en effet que l'assemblage par soudage d'un grand nombre d'éléments avec une grande précision et sans possibilité de reprise d'erreur nécessite une main d'oeuvre très qualifiée et rare. I1 est donc souvent impossible d'assurer une production intensive en raison de la fatigue et de la contrainte physique résultant de la précision demandée. Lorsque les pièces à souder sont de très grande dimension, il est souvent nécessaire qu'elles soient préchauffées avant soudage, ce qui oblige le soudeur à revêtir une protection spéciale pour les approcher. I1 en résulte des conditions de travail insalubres et dangereuses. Ces différents problèmes spécifiques rendent nécessaire le développement de robots adaptés à cette technique.Toutefois, l'utilisation de robots pose aussi des problèmes importants liés à la précision du travail à effectuer, aux formes très diverses des pièces à souder et à la déformation de ces pièces en cours de soudage, qui peut parfois atteindre plusieurs centimètres. Ces problèmes conduisent à rendre pratiquement impossible une opération de soudage se référant uniquement à la programmation de la trajectoire de la torche de soudage.

Afin de répondre à ces besoins, l'invention a pour objet un procédé et un dispositif permettant de déterminer l'angle d'inclinaison d'un organe par rapport à la normale à une surface, ainsi que d'autres grandeurs relatives notamment au positionnement d'un organe par rapport à l'intersection de deux surfaces.

Les grandeurs ainsi déterminées peuvent permettre notamment de positionner à tout instant une torche de soudage par rapport à l'intersection des surfaces de deux pièces à souder, afin de réaliser le. suivi du joint à souder avec une très grande précision et de façon rapide, permettant ainsi d'avoir une qualité de soudure constante.

Dans ce but, et conformément à l'invention, il est proposé un procédé pour déterminer l'orientation de la normale à une surface électriquement con ductrice sans contact avec ladite surface, caractérisé en ce qu'il consiste à - effectuer à l'aide d'au moins un capteur à courants
de Foucault comportant au moins une bobine, un bala
yage de ladite surface, de telle sorte que la bobine
pivote autour d'un point placé sur l'axe de la bobi
ne et que l'une des'extrémités de la bobine se dé
place en regard de la surface, - traiter les signaux délivrés par le capteur pour ob
tenir un signal de proximité représentatif de la
distance séparant ladite extrémité de la bobine de
la surface ; et à - repérer la position du capteur pour laquelle le si
gnal de proximité passe par un minimum, position qui
correspond à l'orientation recherchée.

De préférence, et pour déterminer l'orientation de la projection de cette normale sur un premier plan de référence, on utilise un capteur à courants de Foucault comportant une bobine dont on déplace ladite extrémité dans un plan parallèle à ce plan de référence et on mesure simultanément l'angle d'inclinaison de la projection sur ce plan de l'axe du capteur par rapport à un axe. de référence contenu dans ledit plan et on repère la valeur de cet angle pour laquelle le signal de proximité passe par un minimum.

Selon une variante de réalisation de l'invention, et pour déterminer en outre-l'orientation de la projection de cette normale sur un deuxième plan de référence perpendiculaire au premier, on déplace ensuite ladite extrémité de la bobine dans un deuxième plan parallèle à ce plan de référence et on mesure simultanément l'angle d'inclinaison de la projection sur ce deuxième plan de référence, de l'axe du capteur par rapport à un axe de référence contenu dans ce deuxième plan et on repère la valeur de cèt angle pour laquelle le signal de proximité passe par un minimum.

Selon une autre variante de réalisation, on utilise dans le même but un deuxième capteur à courants de Foucault comportant une bobine avec laquelle on effectue un balayage de ladite surface, de telle sorte que la bobine pivote autour d'un point placé sur l'axe du capteur et que l'une des extrémités de la bobine se déplace dans un deuxième plan perpendiculaire au premier, et on traite les signaux délivrés par le deuxième capteur pour obtenir un deuxième signal de proximité représentatif de la distance séparant ladite extrémité de la bobine de la surface, on mesure simultanément l'angle d'inclinaison de l'axe du capteur par rapport à un axe de référence contenu dans le deuxième plan et on repère la valeur de cet angle pour laquelle le deuxième signal de proximité passe par un minimum.

L'invention a également.pour objet un procédé pour déterminer l'angle A défini-entre deux surfaces électriquement conductrices, sans contact avec lesdites surfaces, caractérisé en ce qu'il consiste a : - déterminer les orientations al, a2 des normales à
chacune des surfaces issues d'un même point, selon
le procédé défini précédemment ; et à - déduire des positions repérées la valeur de l'angle
défini entre les surfaces, donnée par la relation
A = a'(al+QZ)'
L'invention a aussi pour objet un procédé pour déterminer le décalage angulaire 6 mesuré dans un plan perpendiculaire à ces deux surfaces entre un axe de référence de ce plan et la -bissectrice de l'angle entre les intersections de ce plan avec deux surfaces électriquement conductrices, sans contact avec lesdites surfaces, caractérisé en ce qu'il consiste à : - déterminer l'orientation al, a2 de la normale à cha
cune des surfaces selon le procédé défini précédem
-ment ; et à - déduire des positions repérées du capteur la valeur
du décalage angulaire entre l'axe de référence et la
bissectrice de l'anale défini entre Tes sllrfanes donnée par la relation

L'invention a encore-pour objet un procédé pour déterminer les coordonnées Xp, Yp du point d'intersection de deux surfaces électriquement conductrices et d'un plan perpendiculaire à ces deux surfaces, par rapport à un repère de référence contenu dans ce plan, sans contact avec lesdites surfaces, caractérisé en ce qu'il consiste à - déterminer l'orientation al, a2 de la normale à cha
cune des surfaces selon le procédé défini précédem
ment ;; - repérer au moins l'une OH1 des deux valeurs OH1, OH2
du signal de proximité obtenu en traitant les si
gnaux délivrés par le capteur, pour lesquels ce si
gnal passe par un minimum ; et à - déduire des positions repérées du capteur et de la
valeur repérée du signal de proximité, les coordon
nés du point d'intersection des surfaces, données
par les formules

L'invention se rapporte également aux dis
positifs permettant de mettre en oeuvre les différents procédés qui viennent d'être exposés.

On décrira maintenant, à titre d'exemple non
limitatif, différents modes de réalisation de l'inven
tion en se référant aux dessins annexés dans les
quels
- la figure 1 est une vue schématique, en perspective, qui représente la partie mécanique du dispositif selon l'invention, placée en vis-à-vis d'une surface électriquement conductrice,
- la figure 2 représente de façon schématique le circuit de traitement du dispositif selon l'invention, qui est associé à la partie mécanique de la figure 1 afin de déterminer l'angle d'inclinaison a d'un axe de référence O par rapport à la normale Hn > à la surface,
- la figure 3 représente une partie du circuit de traitement de la figure 2 permettant de déterminer, à partir du signal délivré par la sonde à courants de Foucault, un signal de proximité représentatif de la distance h séparant le point de pivotement de la bobine du capteur de la surface en vis-à-vis,
- la figure 4 représente le circuit déphaseur logique utilisé dans le circuit de la figure 3,
- la figure 5 représente le circuit discriminateur de phase utilisé dans le circuit de la figure 3,
- la figure 6 représente les variations du signal Vph délivré par le circuit de la figure 3 en fonction de la distance h,
- la figure 7 représente une variante du circuit de la figure 2, lorsque le dispositif selon l'invention est appliqué à la détermination de l'angle
A défini entre deux surfaces placées en vis-à-vis du dispositif de la figure 1,
- la figure 8 montre comment le circuit de la figure 7 peut être modifié au niveau des moyens de calcul afin de déterminer l'angle 8 formé entre la bissectrice de l'angle A défini entre les intersections des deux surfaces avec un plan perpendiculaire à ces deux surfaces et l'axe de référence
- la figure 9 est une vue comparable à la figure 7 qui représente une autre variante du circuit de traitement permettant de déterminer les coordonnées du point d'intersection P des deux surfaces et d'un plan perpendiculaire à ces deux surfaces par rapport à un repère de référence xOy, contenu dans ledit plan perpendiculaire,
- la figure 10 est une vue comparable à la figure I représentant de façon schématique une variante de réalisation de la partie mécanique du dispositif selon l'invention permettant d'effectuer un balayage de la surface dans tout l'espace.

Le dispositif selon l'invention comprend un capteur à courants de Foucault 10 qui se compose dans le cas le plus simple représenté sur la figure 1 d'une seule bobine B.

Rappelons que le principe d'un tel capteur consiste à alimenter une bobine par un courant électrique sinusoidal haute fréquence, de manière à créer un champ alternatif qui induit dans une pièce en matériau conducteur de l'électricité disposée en vis-à-vis du capteur des courants de Foucault créant en retour un champ qui s'oppose au champ initial et modifie l'impédance de la bobine. Les variations de l'impédance de la bobine donnent donc une indication de la disposition de la bobine par rapport à la pièce en vis-àvis.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le capteur 10 est lié mécaniquement à une torche de soudage-12, pour former avec cette dernière une texte de soudage 14. De façon plus précise, le capteur 10 est utilisé dans ce cas afin de déterminer les grandeurs représentatives de l'orientation et de la position de la torche 12 par rapport à une surface S en vis-à-vis, d'une pièce 16, telle qu'une tôle, en matériau conducteur de l'électricité. Les informations ainsi obtenues peuvent notamment permettre de réaliser l'orientation et le positionnement automatique de la torche 12 par rapport à la pièce 16 au moyen d'un système d'asservissement classique qui ne fait pas partie de la présente invention.A cet effet, on comprendra que le capteur 10 est placé aussi près que possible de la torche 12 afin que les informations fournies par le capteur soient aussi représentatives que possible de la position et de-l'orientation de la torche 12.

Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, la tête de soudage 14 est portée par un mécanisme 18 permettant notamment d'assurer son positionnement en hauteur par rapport à la surface S. De façon plus précise, le mécanisme de positionnement 18 comprend un bras de supportage 20 relié à un porteur mobile (non représenté) permettant à la tête de soudage de se déplacer en vis-à-vis de la surface S. Le bras 20 supporte un moteur électrique M1 dont l'arbre de sortie horizontal est solidaire d'un pignon 22 qui s'engrène dans une crémaillère 24 formée sur une colonne verticale 26 guidée par un manchon 28 solidaire du bras 20. La mise en oeuvre du moteur M1 commande ainsi le déplacement de bas en haut et de haut en bas de la colonne 26, comme l'indique de façon schématique la flèche F1 sur la figure 1.

La colonne 26 porte à son extrémité inférieure un support 30 d'un second moteur électrique M2 dont l'arbre de sortie horizontal 34 porte le capteur 10 par l'intermédiaire d'un accouplement 36. Un capteur de position 38 est associé au moteur M2 afin de repérer l'orientation angulaire de la projection de l'axe du détecteur 10 dans le plan xOy. Enfin, la torche de soudage 12 est fixée directement en dessous du moteur M2.

Dans la configuration qui vient d'entre décrite, le capteur 10 pivote autour d'un point O placé sur l'axe Oz de l'arbre 34, de telle sorte que l'extrémité inférieure C-du capteur 10 décrit un arc de cercle de rayon r représenté schématiquement par la flèche F2 sur la figure 1. De façon plus précise, l'axe OC du capteur se déplace dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe horizontal Oz de l'arbre 34.

Ce plan coupe la surface S selon une ligne L sur la figure 1. Bien entendu le point O de pivotement de la bobine pourrait être placé en tout autre point de son axe, qu'il soit intérieur ou extérieur à la bobine, pourvu qu'il détermine un déplacement suffisant de l'extrémité de la bobine placée en vis-à-vis de la surface S.

I1 faut noter que l'axe OC du capteur 10 pourrait ne pas être vertical, pourvu qu'il soit sécant à la surface S et non aligné avec l'axe Oz. En effet, dans ce cas l'extrémité C du capteur décrit toujours un arc de cercle dans un plan perpendiculaire à l'axe Oz, c'est-à-dire vertical dans le mode de réalisation décrit où l'on suppose que la surface S est sensiblement horizontale, au moins en face de la bobine B. L'exposé qui va suivre pourrait donc s'appliquer dans ce cas en projection sur un plan-xOy perpendiculaire à l'axe Oz.

Dans tous les cas, on associe au mécanisme de supportage 18 et à la torche de soudage 12, qui constitue l'organe à positionner, un repère Oxyz dans lequel, comme on vient de le voir, le plan xOy est perpendiculaire à l'axe Oz, l'axe Oy étant vertical et dirigé vers le haut, tandis que l'axe Ox est horizontal comme l'axe Oz.

Si l'on se réfère maintenant à la figure 2 sur laquelle on voit l'intersection de la surface S avec le plan xOy, on voit que le pivotement du capteur 10 autour du point O permet de faire varier la distance OH, OH', OH" séparant le point de pivotement O du point d'intersection H, H', H" de l'axe de la bobine B avec la surface S. De façon.plus précise, la distance
OH est minimale lorsque l'axe OC du capteur coupe la surface S en un point H pour'lequel la droite OH forme un angle droit avec la surface S ou, avec l'intersection de cette surface avec le plan xOy.Si l'on prend pour référence l'axe vertical Oy, l'angle a entre la projection Hn de la normale à la surface S dans le plan xOy et cet axe Oy correspond donc à l'angle formé entre l'axe On prolongeant l'axe OC de la sonde lorsque la distance OH est minimale, et l'axe Oy.

Conformément à l'invention, on conçoit aisément que le traitement en proximètre des signaux délivrés par le capteur 10 peut permettre, au moyen d'un circuit de traitement approprié, de déterminer la valeur de l'angle a entre la projection de la normale à la surface sur un- plan xOy et un axe de référence quelconque associé à l'ensemble mécanisme de supportage 18-torche 12, tel que l'axe Oy.

A cet effet, on voit sur la figure 2 que le signal délivré par la bobine B du capteur 10 à -couran
de Foucault est traité dans un circuit de traitement 40 délivrant un signal Vph représentatif de la distance h séparant l'extrémité C du capteur de la surface S et, en conséquence, de la distance OH. Ce circuit sera décrit plus en détail ultérieurement en se référant aux figures 3 à 5. Un balayage de la surface S, commandé par un circuit de commande 41 agissant sur le moteur M2, permet de faire varier la distance h et le signal Vph délivré par le circuit 40. Ce dernier signal est injecté dans un circuit 42 qui délivre une impulsion i lorsque le signal Vph atteint sa valeur minimum.Cette impulsion i commande la mise en mémoire 43 de la valeur correspondante du signal de position S délivré par le capteur de position 38 as p socié au moteur M2. Ce signal de position est un signal de position angulaire ayant pour référence une valeur quelconque de l'orientation du capteur 10. Si cette référence est choisie comme étant l'axe de référence Oy par rapport auquel on souhaite déterminer l'angle a, la valeur mémorisée en 43 représente donc directement l'angle a.

On a représenté plus en détail sur la figure 3 le circuit de traitement électronique 40 des signaux délivrés par le capteur à courants de Foucault 10. Ce circuit permet d'effectuer une mesure différentielle de phase entre le signal issu de la bobine B et le signal émis par un oscillateur 44 pis comme référence. I1 permet donc, comme on l'a déjà mentionné, d'effectuer une mesure de proximité, c'est-à-dire la mesure de la distance h séparant l'extrémité inférieure de la bobine B de la surface S en vis-à-vis.

Afin de permettre la détection des variations de l'impédance de la bobine B, celle-ci est placée avec une résistance R dans un pont de mesure symétrique dont les deux branches R1 et R2 servent à assurer l'équilibre. Le pont de mesure ainsi constitué est alimenté entre le point haut défini par la jonction de la bobine B et de la résistance R et le point bas défini par la jonction des branches R1 et R2 par un signal sinusoidal haute fréquence (par exemple 240 kHz) provenant de l'oscillateur H.F. 44. Les signaux de sortie sinusoldaux Vbl et Vb2 pris respectivement aux bornes communes des branches B et R1 et R et R2 sont transmis respectivement à la borne + et à la borne - d'un amplificateur différentiel 46 qui délivre un signal sinusoidal Vb.Le signal Vb est injec té dans un sommateur 48 avec un signal Vn qui correspond au signal injecté dans le pont de mesure par l'oscillateur 44 et déphasé de - par un déphaseur 50. Le signal sinusoïdal Vc délivré par le sommateur 48 est injecté à la borne + d'un comparateur 52 dont la borne - est connectée à la terre. De même, le signal sinusoïdal délivré par l'oscillateur 44 est injecté à la borne + d'un autre comparateur 54 dont la borne - est également reliée à la terre. Les comparateurs 52 et 54 délivrent des signaux logiques positifs pour les alternances positives des signaux sinusoidaux qui leur sont injectés.Le signal logique délivré par le comparateur 54 est représentatif des alternances du signal sinusoïdal délivré par l'oscillateur 44. I1 est injecté dans un déphaseur logique 56 délivrant un signal déphasé d'une valeur donnée par rapport au signal d'entrée. Ce signal déphasé est à son tour injecté dans un discriminateur de phase 58 en même temps que le signal délivré par le comparateur 52, ce dernier étant représentatif de la valeur du signal aux bornes de la bobine B. Le discriminateur de phase 58 délivreun signal Vph représentatif de la différence de phase entre le signal injecté dans le pont et celui aux bornes de la bobine B.

Comme le montre la figure 4, le déphaseur logique 56 comprend un inverseur 60 et deux circuits
RC permettant de retarder le signal injecté en E dans le déphaseur et le signal sortant de l'inverseur 60.

Le signal injecté dans le déphaseur et retardé par l'un, des circuits RC, ainsi que le signal sortant de l'inverseur 60 sont injectés dans une première porte
NON/OU 62. De même, le signal injecté en E dans le déphaseur 56 ainsi que le signal sortant de l'inverseur 60 et retardé par le second circuit RC sont injectés dans une seconde porte NON/OU 64. Les signaux délivrés par chacune des portes NON/OU 62 et 64 sont injectés dans une porte OU 66 qui délivre en S un signal logique dont chaque impulsion correspond au début et à la fin d'un créneau du signal injecté à l'entrée
E du déphaseur 56. Ce signal logique est injecté à l'entrée d'un monostable 68, à l'entrée j d'une bascule JK 70 et, par l'intermédiaire d'un inverseur 72, à l'entrée K de cette dernière.Le signal de sortie du monostable 68, qui correspond à une suite de créneaux de durée déterminée débutant avec un retard déterminé par rapport à chaque impulsion du signal délivré en S, est injecté à l'entrée H de la bascule JK dont le signal de sortie délivré en Q est identique au signal injecté à l'entrée E du déphaseur mais déphasé selon une valeur déterminée par le retard imposé par le monostable 68. Ce signal de sortie est injecté dans le discriminateur de phase 58.

Comme le montre la figure 5, les deux entrées du discrimateur de phase 58 sont reliées, d'une part, à une porte OU EXCLUSIF 74 et, d'autre part, à une porte OU EXCLUSIF 76 après passage dans un inverseur 78 du signal provenant du déphaseur logique 56. La sortie de chacune des portes OU EXCLUSIF 74, 76 est reliée à un intégrateur 78, 80 dont les signaux de sortie, représentant la composante continue de chacun des signaux injectés à 11 entrée du discriminateur de phase, sont injectés dans un soustracteur 82 délivrant le signal de sortie continu Vph dont la valeur correspond à la différence de phase entre le signal délivré par le déphaseur 56 et le signal issu du comparateur 52.

Les variations du signal Vph délivré par le circuit de traitement qui vient d'être décrit en se référant aux figures 3 à 5 en fonction de la distance h entre l'extrémité C du capteur 10 et la surface S sont représentées sur là figure 6.

Comme le montre clairement cette figure, il existe une limite à la distance h au-delà de laquelle les variations du signal de sortie V deviennent pra
ph tiquement nulles. Pour une pièce donnée, cette distance peut être d'environ 25 mm pour un capteur de diamètre 6 mm. Bien entendu, la distance h peut être réglée à volonté en agissant sur le moteur M1 (figure 1), afin. de donner à h une valeur inférieure à cette distance limite.

Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit en se référant aux figures 1 à 6 a déjà été décrit en se référant à la figure 2. Rappelons qu'il permet, en effectuant un balayage de la surface
S au moyen du moteur M2 commandé par le circuit 41, de repérer la valeur du signal de position Sp émis par le capteur de position 38 pour laquelle le signal Vph délivré par le circuit de traitement 40 représenté en détail sur la figure 3 est minimum. La valeur ainsi repérée correspond à l'angle a défini entre la projection de la normale On à la surface sur le plan xOy et l'axe de référence Oy choisi, si l'étalonnage du capteur 38 a été fait en prenant pour référence cet axe Oy.

La possibilité ainsi offerte conformément à l'invention de déterminer l'angle a peut être utilisée afin de positionner un organe tel qu'une torche de soudage lorsque cette torche effectue le soudage de deux tôles formant entre elles un angle fermé (inférieur à 1500). Cette situation correspond notamment au soudage d'une cornière.

Conformément à l'invention, et comme l'illustrent respectivement les figures 7 à 9, il est ainsi possible de déterminer la valeur de l'angle A entre les tales, le décalage angulaire ventre un axe de référence tel que Oy associé à la tête de soudage d'un plan de référence xOy perpendiculaire aux deux tôles, et la bissectrice de l'angle A, mesuré dans le plan xOy et les coordonnées du point P d'intersection des deux tôles dans le repère xOy. Il est à noter que ces informations sont particulièrement intéressantes dans le cas rencontré fréquemment dans l'industrie du soudage d'un assemblage du type cornière par un robot.

Sur la figure 7, on a représenté deux tôles dont les surfaces S1 et S2 placées du côté de la tête de soudage forment un-angle A fermé. Comme sur la figure 2, ces surfaces ont été représentées dans le plan xOy, dans lequel la bobine B pivote autour du point O, de telle sorte que son extrémité C décrit un cercle de rayon r lorsque le moteur M2 du mécanisme de la figure 1 est mis en oeuvre.On voit qu'il est ainsi possible à l'aide du dispositif décrit précédemment de reperer les angles d'inclinaison al et a2 de l'axe Onl, On2 prolongeant l'axe OC du capteur par rapport à l'axe de référence Oy, pour lesquels les signaux Vph représentatifs de la distance h entre l'extrémité du capteur et les surfaces S1 et S2 présentent leurs valeurs minimales qui correspondent aux distances hl et h2 sur la figure 7.A partir de la connaissance des angles a1 et a2, la valeur de l'angle A peut être calculée aisément au moyen de la relation suivante
A = w - (a1 + a2) (1)
Comme l'illustre la figure 7, à cet effet le circuit de traitement du dispositif décrit précédemment comprend les mêmes éléments que le circuit de traitement de la figure 2 (circuit de traitement 40, circuit de commande de balayage 41, circuit détecteur de minimum 42, et mémoire 43). I1 est ainsi possible de mettre en mémoire les valeurs al et a21 qui sont ensuite intro duites dans un organe de calcul 84 qui utilise la relation (1) ci-dessus pour déterminer la valeur de l'angle A.

On voit sur la figure 8, qui représente également les surfaces Sl et S2 en coupe dans le plan xOy, qui leur est perpendiculaire, qu'en déterminant les angles al et a2 à l'aide des moyens définis précédemment, on peut calculer l'angle S entre l'axe de référence Oy et la bissectrice PC de l'angle A défini par les surfaces S1 et S2 dans le plan xOy au moyen de la relation angulaire suivante ::

Le dispositif permettant selon 11 invention de déterminer la valeur de l'angle S peut donc être identique à celui qui vient d'etre décrit en se référant à la figure 7, à la différence de l'organe de calcul 84 qui, au lieu de calculer l'angle
A = R - (al + a2) comme précédemment, calcule l'angle

On a représenté sur la figure 9 les deux surfaces S1 et S2 en coupe dans le plan xOy, ainsi que le circuit de traitement permettant de déterminer les coordonnées du point d'intersection P de ces surfaces.

Un calcul géométrique simple à partir de la coupe dans le plan xOy de la figure 9 montre qu'on peut déterminer à l'aide des angles al et a2 définis précédemment et de la connaissance des distances OH1 et OH2 correspondant aux valeurs minimales de la distance h les coordonnées Xp et Yp du point P dans le repère xOy à l'aide des expressions suivantes

On voit donc qu'en plus du circuit de traitement de la figure 2 permettant de déterminer les angles a1 et a2, il est nécessaire de prévoir des moyens pour effectuer une mesure absolue de l'une au moins des distances OH1 et OH2.

Ainsi, comme l'illustre la figure 9, en plus du circuit de traitement 40, du circuit de commande 41, du détecteur de minimum 42 et de la mémoire 43, le circuit de traitement de la figure 9 comprend une seconde mémoire 86 sensible comme ia mémoire 43 aux impulsions i émises par le détecteur 42 lorsque le signal Vph passe par un minimum, permettre en mémoire la valeur correspondante Vphmin du signal délivré par le circuit de traitement 40. Les signaux au et a2 enregistrés dans la mémoire 43, ainsi que les signaux
OH1 et OH2 enregistrés dans la mémoire 86, sont transmis à un organe de calcul 88 qui détermine sur la base des relations (3) énoncées précédemment les valeurs des coordonnées Xp et Yp.

Bien entendu, comme on l'a représenté sur la figure 9, l'organe de calcul 88 qui dispose de l'ensemble des informations nécessaires, à savoir les valeurs des angles al et a2, peut permettre simultanément de calculer la valeur de l'angle A ainsi que la valeur de l'angle 6, à partir des relations (1) et (2).

L'invention n' est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titre d'e xemple, mais en couvre toutes les variantes. Ainsi, si l'invention est particulièrement adaptée au positionnement d'une torche de soudage par rapport à deux tôles à souder, elle n'est pas limitée à cette application et couvre tous les cas où il est nécessaire de connaitre la position d'un organe par rapport à une ou plusieurs surfaces, notamment en robotique. Ainsi, il est clair que, dans d'autres configurations non décrites, la détermination du ou des angles a entre un axe de référence associé à un organe et la normale à une ou plusieurs surfaces peut permettre de calculer différentes grandeurs géométriques à l'aide de moyens de calcul appropriés.

La figure 10 illustre par ailleurs une variante de réalisation de l'invention dérivée de la première variante décrite en se référant à la figure 1 et permettant d'effectuer un balayage de la surface non limité à un plan.
A cet effet, on voit sur la figure 10 qu'au lieu d'être monté directement à l'extrémité inférieure de la colonne 26 comme dans la variante de réalisation de la figure 1, le support 30 du moteur M2 est fixé sur l'arbre de sortie vertical 90 d'un second moteur M3 dont le bottier est prévu pour être fixé à l'extrémité inférieure d'une colonne de supportage (non représentée) comparable à la colonne 26.

Grâce à cette disposition, il est possible de faire pivoter autour de l'axe vertical de l'arbre 90, c'est-à-dire autour de l'axe Oy, l'ensemble cons titubé par le moteur M2 et par le capteur 10. L'extrémité C de ce dernier se déplace ainsi dans un plan parallèle au plan xOz. La combinaison des mouvements ainsi obtenus à l'aide des moteurs M2 et M3 permet donc d'effectuer un balayage spatial de la surface S.

Il est ainsi possible, en adjoignant au moteur M3 un capteur de position 92 permettant de mesurer l'angle d'inclinaison de l'axe du capteur par rapport à un axe de référence tel que l'axe Ox contenu dans le plan xOz, de repérer simultanément les angles d'inclinaison de l'axe du capteur par rapport aux axes Oy et Ox, en projection dans les plans xOy et xOz, respectivement, correspondant à la valeur minimale du signal (Vph} délivré par le circuit de traitement (40) (figure 2) associé au capteur 10. L'orientation de la normale à la surface est ainsi parfaitement déterminée dans le repère Oxyz.

Bien entendu, un balayage spatial pourrait être obtenu par toute autre combinaison possible de deux moteurs dont les arbres de sortie sont disposés selon deux des trois axes Ox, Oy et Oz.

Un balayage spatial pourrait également être obtenu en adjoignant à la variante de la figure l un deuxième mécanisme supportant une deuxième sonde à courants de Foucault dont l'extrémité pivoterait autour d'un axe tel que t ou Oy orthogonal au premier, sous l'action d'un second moteur. Les signaux délivrés par cette deuxième sonde seraient alors traités par un circuit semblable au circuit 40, un capteur de position étant en outre associé au second moteur. Dans ce cas, le dispositif des figures I et 2 se trouve pratiquement doublé, mais le fonctionnement en est comparable à celui de la variante de la figure 10.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour déterminer l'orientation (a) de la normale (On) à une surface électriquement conductrice (S), sans contact avec ladite surface, caractérisé en ce qu'il consiste à - effectuer à l'aide d'au moins un capteur à courants

de Foucault (10) comportant au moins une bobine (B),

un balayage de ladite surface (S}, de telle sorte

que la bobine pivote autour dgun point (0) placé sur

11 axe de la bobine et que l'une des extrémités de la

bobine se déplace en regard de la surface (S), - traiter les signaux délivrés par le capteur (10)

pour obtenir un signal de proximité (Vph) représen

tatif de la distance (OH) séparant ladite extrémité

de la bobine (B) de la surface (S) ; -et à - repérer la position (a) du capteur pour laquelle le

signal de proximité (Vph) passe par un minimum, po

sition qui correspond à l'orientation recherchée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise un capteur à courants de

Foucault (10) comportant une bobine (B) dont on déplace ladite extrémité-dans un plan (xOy), en ce que l'on mesure simultanément l'angle d'inclinaison (Sp) de l'axe du capteur par rapport à un axe de référence (Oy > ) contenu dans ledit plan et en ce que l'on repère la valeur (a) de cet angle pour laquelle le signal de proximité (Vph) passe par un minimum afin de déterminer l'orientation de la projection de 8 sur le plan (xOy)

3.Procédé selon la revendication 2,- caractérisé en ce que l'on déplace de plus ladite extrémité de la bobine (B) dans un deuxième plan (xOz) perpendiculaire au premier (xOy), en ce que l'on mesure simul tanément l'angle d'inclinaison de 11 axe du capteur par rapport à un axe de reférence (Ox) contenu dans ce deuxième plan et en ce que l'on repère la valeur de cet angle pour laquelle le signal de proximité passe par un minimum afin de déterminer l'orientation de la projection de ot sur le plan (xOz).

4. Procédé selon la revendication 2, carac térisé en ce que l'on utilise un deuxième capteur à courants de Foucault comportant une bobine avec laquel

le on effectue un balayage de ladite surface, de telle sorte que la bobine pivote autour d'un point (O') placé sur l'axe du capteur et que lJune des extrémités de la bobine se déplace dans un deuxième plan (xOz) perpendiculaire au plan (xOy), en ce que l'on traite les signaux délivrés par le deuxième capteur pour obtenir un deuxième signal de proximité représentatif de la distance séparant ladite extrémité de la bobine de la surface, en ce que l'on mesure simultanément l'angle d'inclinaison de l'axe du capteur par rapport à un axe de référence contenu dans le deuxième plan et en ce que l'on repère la valeur de cet angle pour laquelle le deuxième signal de proximité passe par un minimum afin de déterminer l'orientation de On sur le plan (xOz),

5.Procédé pour déterminer l'angle (Â) défini ni entre deux surfaces électriquement conductrices (Slr S2), sans contact avec lesdites surfaces, caractérisé en ce qu'il consiste à : - déterminer l'orientation de la normale (On) à chacu

ne des surfaces, selon le procédé de l'une quelcon

que des revendications 1 à 4, et à - déduire des positions repérées (al' a2) du capteur

la valeur de l'angle (A) défini entre les surfaces,

donnée par la relation A = R - (al+a2)

6.Procédé pour determiner le décalage angu laire (g) entre un axe de référence (Oy) et la bissectrice (pub) de l'angle (A) entre les intersections de ce plan avec les deux surfaces (S1, S2) électriquement conductrices, sans contact avec lesdites surfaces, caractérisé en ce qu'il consiste à - déterminer l'orientation de la normale (On) à chacu-

ne des surfaces, selon le procédé de l'une quelcon

que des revendications 1 à 4, et à - déduire des positions repérées (al, a2) du capteur

la valeur du décalage angulaire (S) entre l'axe

et la bissectrice de l'angle((A) défini entre les

surfaces, donnée par la relation

faces données nar les formules

les coordonnées du point d'intersection (P) des sur

et de la valeur repérée (OH1) du signal de proximité

signal passe par un minimum ; et à - déduire des positions repérées (al, a2) du capteur

gnaux délivrés par le 'capteur, pour lesquelles, ce

du signal de proximité obtenu en traitant les si

surfaces selon le procédé de la revendication 1 ; - repérer au moins l'une des deux valeurs (OH1, OH2)

7.Procédé pour déterminer les coordonnées (Xp, Yp) du point d'intersection (P) de deux surfaces (S1' S2) électriquement conductrices et d'un plan perpendiculaire à ces deux surfaces, par rapport à un repère de référence contenu dans ce plan, sans contact avec lesdites surfaces, caractérisé en ce qu'il consiste à : - déterminer l'orientation de la normale à chacune des

8. Dispositif pour déterminer l'orientation de la normale (On) à une surface électriquement conductrice (S), sans contact avec ladite surface, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur (10) à courants de Foucault comportant au moins une bobine (B), des moyens de supportage (18) du capteur compor- tant des moyens (M2) pour faire pivoter la bobine autour d'un point (Q) placé sur -l'axe de la bobine de telle sorte que l'une des extrémités de la bobine se déplace en regard de ladite surface, des moyens de traitement (40) des signaux délivrés par le capteur, émettant un signal de proximité (Vph) représentatif de la distance séparant ladite extrémité de la bobine de la surface (S), et des moyens (42, 43) pour repérer la position du capteur pour laquelle le signal de proxi mité (V (Vph) passe par un minimum.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur à courants de Foucault (10) comportant une bobine (B), les moyens de supportage (18) comportant des moyens (M2) pour faire pivoter la bobine autour du point (O) de façon à déplacer ladite extrémité dans un plan parallèle à un plan (xOy), le dispositif comprenant de plus des moyens de mesure (38) de l'angle d'inclinaison (Sp) de la projection sur le plan (xOy) de l'axe du capteur par rapport à un axe de référence (M) contenu dans le plan (xOy).

10. Dispositif selon la revendication 9, ca-- ractérisé en ce que les moyens de supportage comportent des deuxièmes moyens (M3) pour faire pivoter la bobine autour du point (0), defaçon à déplacer ladite extrémité dans un plan (xOz) perpendiculaire au premier (xOy), le dispositif comprenant de plus des moyens de mesure de l'angle d'inclinaison de la projection sur le plan (xOz) de l'axe du capteur par rapport à un axe de référence (oui) contenu dans ce deuxième plan.

11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un deuxième capteur à courants de Foucault comportant une bobine, les moyens de supportage comportant des moyens pour faire pivoter cette bobine autour d'un point (O') placé sur l'axe du deuxième capteur, de façon à déplacer l'une des extrémités de la bobine dans un deuxième plan perpendiculaire au premier, des deuxièmes moyens de traitement des signaux délivrés par le deuxième capteur émettant un deuxième signal de proximité représentatif de la distance séparant ladite extrémité de la bobine de la surface, des moyens de mesure de l'angle d'inclinaison de la projection sur le deuxième plan de l'axe du deuxième capteur par rapport à un axe de référence contenu dans le deuxième plan, et des moyens pour repérer la position du deuxième capteur pour laquelle le deuxième signai de proximité passe par un minimum.

12. Dispositif pour déterminer l'angle (A) entre deux surfaces électriquement conductrices (S1, sans sans contact entre lesdites surfaces, caractérisé en ce qutil comprend le dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11 pour déterminer l'orientation (a1, a2) de la normale lOn) à chacune des surfaces (S1, S2) et des moyens de calcul (84, 88) pour déterminer la valeur de l'angle (A) entre les surfaces à partir de la relation A = w - (a1 + a2).

13. Dispositif pour déterminer le décalage angulaire (s) entre un axe de référence (Oy) et la bissectrice (Pb?) de l'angle (A) entre les intersections de ce plan avec les deux surfaces électriquement conductrices (S1, S2), sans contact avec lesdites surfaces, caractérisé en ce qu'il comprend le dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11 pour déterminer l'orientation (alr a2) de la normale (On) à chacune des surfaces, et des moyens de calcul (84, 88) pour déterminer la valeur du décalage angulaire (;) entre l'axe de référence (Oy) et la bissectrice de l'anqle (A) entre les surfaces à partir de la relation

14. Dispositif pour déterminer les coordon nées (Xp, Yp) du point d'intersection (P) de deux surfaces électriquement conductrices (S1, S2) et d'un plan perpendiculaire à ces deux surfaces, par rapport à un repère de référence (xOy) sans contact avec lesdites surfaces, caractérisé en ce qu'il comprend le dispositif selon l'une quelconques des revendications 8 à ll pour déterminer l'orientation (al, a2) de la normale (On) à chacune des surfaces, des moyens de détection d'au moins l'une (OH1) des deux valeurs du signal de proximité (Vph) émis par les moyens de traitement (40), pour lesquelles ce signal passe par un minimum, et des moyens de calcul (88) pour déterminer les coordonnées du point d'intersection (P) des surfaces à partir des relations