FR2581451A1 - Device for sensing displacements along several axes, in particular for active control handles of radiology tables - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF CAPTEUR DE DEPLACEMENTS SELON
PLUSIEURS AXES, EN PARTICULIER POUR POIGNEES
DE COMMANDE ACTIVES DE TABLES DE RADIOLOGIE
La présente invention se rapporte à un dispositif capteur de déplacements selon plusieurs axes, en particulier pour poignées de commande actives de tables de radiologie.DEVICE FOR SENSING MOVEMENTS ACCORDING TO
MULTIPLE AXES, ESPECIALLY FOR HANDLES
RADIOLOGY TABLES ACTIVE CONTROL PANEL
The present invention relates to a displacement sensor device along several axes, in particular for active control handles of radiology tables.
Pour commander manuellement des organes lourds tels que des tables de radiologie, dont les mouvements sont assistés par une commande asservie, et lorsque l'on veut que les mouvements de l'organe de commande et de l'organe commandé, en translation le long d'un axe et/ou en rotation autour d'un axe soient similaires, à un facteur d'échelle près, on utilise généralement des manettes, poignées, ou organes semblables, munies de capteurs, tels que des jauges de contrainte. Ces capteurs déterminent la force exercée par la main de l'opérateur, et les circuits auxquels ils sont associés commandant un moteur dont la vitesse est fonction de cette force. To manually control heavy organs such as radiology tables, whose movements are assisted by a slave control, and when it is desired that the movements of the control member and of the controlled member, in translation along d 'an axis and / or rotating around an axis are similar, apart from a scale factor, handles, handles or similar members are generally used, fitted with sensors, such as strain gauges. These sensors determine the force exerted by the operator's hand, and the circuits with which they are associated controlling a motor whose speed is a function of this force.
Les jauges de contraintes équipant ces capteurs, sont généralement du type à semiconducteurs, fragiles et non fiables, et même trop fidèles à cause de leur sensibilité à de très faibles déformations (de leur support par exemple), et à la température.The strain gauges fitted to these sensors are generally of the semiconductor type, fragile and unreliable, and even too faithful because of their sensitivity to very small deformations (of their support for example), and to temperature.
La présente invention a pour objet un dispositif capteur de déplacements selon plusieurs axes, ne présentant pas les inconvénients des capteurs connus. La présente invention a également pour objet un organe de manoeuvre comportant un tel capteur, en particulier une poignée de commande active de tables de radiologie, cet organe de manoeuvre pouvant se déplacer en translation et/ou en rotation autour d'un axe. The present invention relates to a displacement sensor device along several axes, not having the drawbacks of known sensors. The present invention also relates to an operating member comprising such a sensor, in particular an active control handle for radiology tables, this operating member being able to move in translation and / or in rotation about an axis.
Le dispositif capteur conforme à l'invention comporte un dispositif électro-optique à transmetteurs photoélectriques comportant chacun une source et un récepteur semiconducteur photoélectriques, chaque source ne pouvant éclairer qu'un seul récepteur correspondant, les transmetteurs étant affectés par paire pour chaque axe, et au moins un dispositif obturateur mobile solidaire du dispositif mobile dont les déplacements sont captés, ce dispositif obturateur occultant de façon variable, pour chaque axe de déplacement dudit dispositif mobile, le trajet des rayons lumineux issus des émetteurs de la paire de transmetteurs correspondante, sans modification du degré d'occultation des rayons lumineux des autres paires de transmetteurs. The sensor device according to the invention comprises an electro-optical device with photoelectric transmitters each comprising a photoelectric semiconductor source and receiver, each source being able to illuminate only one corresponding receiver, the transmitters being assigned in pairs for each axis, and at least one mobile shutter device integral with the mobile device whose movements are captured, this shutter device obscuring in a variable manner, for each axis of movement of said mobile device, the path of the light rays coming from the emitters of the corresponding pair of transmitters, without modification the degree of obscuration of the light rays of the other pairs of transmitters.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les récepteurs de chaque paire de transmetteurs sont branchés en antiparallèle à l'entrée d'un amplificateur opérationnel. According to one embodiment of the invention, the receivers of each pair of transmitters are connected in antiparallel to the input of an operational amplifier.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation, pris comme exemples non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé sur lequel:
- les figures 1 et 2 sont des vues ~ en coupe longitudinale schématique d'une poignée de commande active, comportant un dispositif capteur conforme à l'invention, en position de repos et en position déviée respectivement;
- les figures 3 et 4 sont des vues schématiques de dessus des supports des émetteurs et récepteurs des dispositifs potentiométriques optiques du dispositif capteur de la poignée de l'invention, pour des positions extrêmes de cette poignée;
- la figure 5 est le schéma électrique d'un exemple de circuit électronique associé à une paire de transmetteurs optoélectroniques;
- la figure 6 est une vue de face d'un autre modèle de poignée de commande active;;
- la figure 7 est une vue schématique en coupe d'un dispositif capteur conforme à l'invention équipant la poignée de la figure 6
- la figure 8 est une vue en plan du support des émetteurs ou des récepteurs photoélectriques du capteur de la figure 7;
- la figure 9 est une vue en plan de l'obturateur mobile du capteur de la figure 7;
- les figures 10 à 18 sont des vues schématiques montrant les diverses positions extrêmes d'occultation des trajets lumineux des transmetteurs optoélectroniques du capteur de la figure 7 par l'obturateur de la figure 9, et
- la figure 19 est un schéma électrique d'un circuit électronique associé à un transmetteur optoélectronique de l'une des paires de transmetteurs du capteur de la figure 7.The present invention will be better understood on reading the detailed description of several embodiments, taken as nonlimiting examples, and illustrated by the appended drawing in which:
- Figures 1 and 2 are views ~ in schematic longitudinal section of an active control handle, comprising a sensor device according to the invention, in the rest position and in the deviated position respectively;
- Figures 3 and 4 are schematic views from above of the supports of the transmitters and receivers of the optical potentiometric devices of the sensor device of the handle of the invention, for extreme positions of this handle;
- Figure 5 is the electrical diagram of an example of an electronic circuit associated with a pair of optoelectronic transmitters;
- Figure 6 is a front view of another model of active control handle;
- Figure 7 is a schematic sectional view of a sensor device according to the invention fitted to the handle of Figure 6
- Figure 8 is a plan view of the support of the photoelectric transmitters or receivers of the sensor of Figure 7;
- Figure 9 is a plan view of the movable shutter of the sensor of Figure 7;
FIGS. 10 to 18 are schematic views showing the various extreme positions of occultation of the light paths of the optoelectronic transmitters of the sensor of FIG. 7 by the shutter of FIG. 9, and
FIG. 19 is an electrical diagram of an electronic circuit associated with an optoelectronic transmitter of one of the pairs of transmitters of the sensor of FIG. 7.
La présente invention est décrite ci-dessous en référence à des poignées de commande actives de tables de radiologie, mais il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à une telle application, et peut être mise en oeuvre dans la plupart des cas où l'on a besoin de capteurs de déplacements, simples et peu fragiles, ne demandant pas une précision aussi élevée que celle atteinte avec des jauges de contrainte, ces capteurs de déplacements déterminant les amplitudes de déplacements selon des axes différents ou selon des mouvements différents par rapport au même axe (rotation ou translation par rapport à un même axe), ces déplacements pouvant être effectués soit selon l'un des axes, soit selon deux ou plusieurs axes, les déplacements ayant alors une composante selon chacun des axes considérés.Ces déplacements peuvent s'effectuer dans un seul sens à partir d'un point de repos, ou dans les deux sens opposés (pour un même mouvement ou composante de mouvement par rapport à un axe déterminé). The present invention is described below with reference to active control handles of radiology tables, but it is understood that the invention is not limited to such an application, and can be implemented in most case where we need displacement sensors, simple and not very fragile, not requiring as high an accuracy as that achieved with strain gauges, these displacement sensors determining the amplitudes of displacements according to different axes or according to movements different relative to the same axis (rotation or translation relative to the same axis), these displacements can be carried out either along one of the axes, or along two or more axes, the displacements then having a component along each of the axes considered. These displacements can be carried out in one direction starting from a point of rest, or in the two opposite directions (for the same movement or component of movement compared to a determined axis iné).
Le premier mode de réalisation de poignée de commande 1, représenté en position de repos en figure I, comporte une tige 2 de commande manuelle pouvant être déplacée angulairement selon deux plans orthogonaux passant par l'axe de cette tige, ces déplacements angulaires étant des rotations par rapport à des axes perpendiculaires aux plans considérés et coupant l'axe longitudinal de la tige, près de son extrémité opposée à celle manoeuvrée par l'utilisateur. Sur le dessin, on a représenté en perspective, près des figures 1 et 2 un plan P perpendiculaire à l'axe de la tige 2 au repos, et dans ce plan P, on a tracé deux axes orthogonaux Ox et Oy respectivement parallèles auxdits plans orthogonaux passant par l'axe de la tige, l'axe Ox étant dans le plan du dessin.Sur la figure 2, on a représenté la poignée de commande avec sa tige 2 déplacée dans le sens positif (vers la droite sur le dessin) de l'axe Ox. The first embodiment of the control handle 1, shown in the rest position in FIG. I, comprises a manual control rod 2 which can be angularly displaced in two orthogonal planes passing through the axis of this rod, these angular displacements being rotations with respect to axes perpendicular to the planes considered and intersecting the longitudinal axis of the rod, near its end opposite to that maneuvered by the user. In the drawing, there is shown in perspective, near Figures 1 and 2 a plane P perpendicular to the axis of the rod 2 at rest, and in this plane P, we have drawn two orthogonal axes Ox and Oy respectively parallel to said planes orthogonal passing through the axis of the rod, the axis Ox being in the plane of the drawing. In Figure 2, there is shown the control handle with its rod 2 moved in the positive direction (to the right in the drawing) of the Ox axis.
La poignée 1 comporte un corps de support 3, en forme de boîtier, traversé par la tige 2. On dispose autour de la partie inférieure de la tige 2, à l'extérieur du corps 3, un ressort 4 travaillant en compression et s'appuyant d'une part sur la face inférieure du corps 3, et d'autre part sur une rondelle 5 immobilisée en translation par un écrou 6 vissé sur la tige 2. D'autre part, on fixe sur la tige 2, à l'intérieur du corps 2, un plateau 7 portant sur la paroi inférieure de ce corps, ce plateau étant disposé de façon à comprimer légèrement le ressort 4. Ainsi, on peut basculer la tige 2 selon Ox ou Oy en ressentant une certaine force de réaction, due au ressort 4, ce dernier ramenant en position de repos la tige 2 lorsqu'on la relâche. The handle 1 comprises a support body 3, in the form of a housing, crossed by the rod 2. There is around the lower part of the rod 2, outside the body 3, a spring 4 working in compression and s' pressing on the one hand on the underside of the body 3, and on the other hand on a washer 5 immobilized in translation by a nut 6 screwed onto the rod 2. On the other hand, the rod 2 is fixed to the inside the body 2, a plate 7 bearing on the lower wall of this body, this plate being arranged so as to slightly compress the spring 4. Thus, the rod 2 can be tilted according to Ox or Oy, feeling a certain reaction force, due to the spring 4, the latter returning the rod 2 to the rest position when it is released.
Sur la paroi supérieure du corps 3, à l'extérieur de celui-ci, on fixe un circuit imprimé 8, sensiblement carré, centré par rapport à l'axé de la tige 2 qui le traverse par une ouverture appropriée. Ce circuit imprimé 8 comporte essentiellement quatre cellules ou récepteurs photosensibles 9 à 12. On fixe également sur le support 3, de façon non représentée, au-dessus du circuit 8, et parallèlement à ce dernier un autre circuit imprimé 13 comportant essentiellement quatre émetteurs ou diodes photoémettrices 14 à 17. Le circuit 13 a sensiblement les mêmes dimensions que le circuit 8 et est également centré par rapport à l'axe de la tige 2 qui le traverse par une ouverture appropriée. Sur la tige 2, on fixe, entre les circuits 8 et 13, un obturateur 18 de forme carrée, dont les côtés sont parallèles à Ox et Oy respectivement. On the upper wall of the body 3, outside of it, a printed circuit 8 is fixed, which is substantially square, centered with respect to the axis of the rod 2 which passes through it through an appropriate opening. This printed circuit 8 essentially comprises four photosensitive cells or receivers 9 to 12. Also fixed on the support 3, not shown, above the circuit 8, and parallel to the latter another printed circuit 13 essentially comprising four transmitters or light emitting diodes 14 to 17. The circuit 13 has substantially the same dimensions as the circuit 8 and is also centered relative to the axis of the rod 2 which passes through it through an appropriate opening. On the rod 2, a shutter 18 of square shape is fixed between the circuits 8 and 13, the sides of which are parallel to Ox and Oy respectively.
Comme représenté sur les figures 3 et 4, la surface sensible des cellules 9 à 12 est carrée ou rectangulaire dans le cas présent, et les côtés de ces carrés ou rectangles sont parallèles à Ox et Oy respectivement. Les centres des cellules 9 et 11 sont sur un axe parallèle à Ox et coupent l'axe de la tige 2 (au repos), ces centres étant équidistants par rapport à ce dernier axe, et de même, les centres des cellules 10 et 12 sont sur un axe parallèle à Oy coupant l'axe de la tige 2 (au repos), ces centres étant équidistants par rapport à ce dernier axe. As shown in Figures 3 and 4, the sensitive surface of cells 9 to 12 is square or rectangular in this case, and the sides of these squares or rectangles are parallel to Ox and Oy respectively. The centers of cells 9 and 11 are on an axis parallel to Ox and intersect the axis of rod 2 (at rest), these centers being equidistant from this latter axis, and likewise, the centers of cells 10 and 12 are on an axis parallel to Oy intersecting the axis of the rod 2 (at rest), these centers being equidistant from this latter axis.
Les diodes 14 à 17 sont disposées en vis-à-vis des cellules 9 à 12 respectivement de façon à en éclairer sensiblement toute la surface sensible en l'absence de l'obturateur 18. Cet obturateur 18 est de dimensions telles et disposé de façon telle qu'en position de repos de la tige 2 il occulte la moitié du faisceau lumineux de chacune des diodes 14 à 17, c'est-à-dire pratiquement la moitié de la surface sensible de chacune des cellules 9 à 12. The diodes 14 to 17 are arranged opposite the cells 9 to 12 respectively so as to illuminate substantially all of the sensitive surface in the absence of the shutter 18. This shutter 18 is of such dimensions and arranged so such that in the rest position of the rod 2 it obscures half of the light beam from each of the diodes 14 to 17, that is to say practically half of the sensitive surface of each of the cells 9 to 12.
Lorsque l'on déplace, comme représenté sur la figure 3, la tige 2 dans le sens positif de l'axe Ox (vers la droite sur le dessin), l'occultation du faisceau lumineux de la diode 16 augmente (c'est-àdire que l'éclairement de la cellule 11 diminue), tandis que l'occulté tation du faisceau lumineux de la diode 14 diminue. On a représenté sur la figure 4 la situation se présentant lorsque l'on déplace dans le sens négatif de Ox la tige 2. Dans ce dernier cas, les occultations des faisceaux lumineux de 11 et 14 varient en sens inverses des précédents. Les côtés des surfaces sensibles des cellules 11 et 12 étant parallèles à Ox et Oy respectivement, un déplacement de la tige 2 selon Ox ne modifie pas l'éclairement de leurs surfaces sensibles.Lorsque l'on déplace la tige 2 selon Oy, I'éclairement des surfaces sensibles des cellules 10 et 12 varie, de façon similaire à celle expliquée ci-dessus, alors que l'éclairement des cellules 9 et 1 1 ne varie pas. When we move, as shown in Figure 3, the rod 2 in the positive direction of the axis Ox (to the right in the drawing), the occultation of the light beam of the diode 16 increases (that is ie the illumination of the cell 11 decreases), while the occultation of the light beam of the diode 14 decreases. FIG. 4 shows the situation which arises when the rod 2 is moved in the negative direction of Ox. In the latter case, the occultations of the light beams of 11 and 14 vary in opposite directions from the previous ones. The sides of the sensitive surfaces of cells 11 and 12 being parallel to Ox and Oy respectively, a displacement of the rod 2 along Ox does not modify the illumination of their sensitive surfaces. When the rod 2 is displaced along Oy, I ' Illumination of the sensitive surfaces of cells 10 and 12 varies, in a similar manner to that explained above, while the illumination of cells 9 and 11 does not vary.
Dans le cas présent, la tige 2 n'effectue des mouvements que selon les axes Ox et Oy, mais il est possible de lui faire effectuer des mouvements selon d'autres axes, tels que l'axe Ow, tracé sur le plan P, chacun de ces mouvements ayant une composante sur l'axe
Ox et une composante sur l'axe Oy. Ces composantes sont alors déterminées à l'aide des cellules 9, 11 et 10, 12 respectivement.In the present case, the rod 2 performs movements only along the axes Ox and Oy, but it is possible to make it carry out movements along other axes, such as the Ow axis, plotted on the plane P, each of these movements having a component on the axis
Ox and a component on the Oy axis. These components are then determined using cells 9, 11 and 10, 12 respectively.
On a représenté sur la figure 5 le schéma d'un circuit 19 d'exploitation des informations fournies par deux des cellules 9 à 12 relatives au même axe Ox ou Oy, par exemple les cellules 9 et 11. FIG. 5 shows a diagram of a circuit 19 for processing the information supplied by two of the cells 9 to 12 relating to the same axis Ox or Oy, for example cells 9 and 11.
Les quatre diodes émettrices 14 à 17 sont branchées en série avec une résistance 20 entre la borne 21 reliée, de façon non représentée, à une source produisant une tension d'alimentation appropriée +V, et la masse (également reliée à cette source). Par ailleurs, on branche entre la borne 21 et la masse un circuit série comportant une résistance 22, un potentiomètre 23, et une autre résistance 24. Le curseur du potentiomètre 23 est relié par une résistance 25 à l'entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel 26, alimenté par ladite source. L'amplificateur 26 comporte un circuit de contreréaction formé d'une résistance 27 en parallèle avec un condensateur 28. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur 26 est reliée à la masse par une résistance 29.Les cellules 9 et 11, qui se présentent électriquement comme des diodes, sont branchées en anti-parallèle entre l'entrée inverseuse de l'amplificateur 26 et la masse. La sortie de l'amplificateur 26 est reliée à une borne 30, sur laquelle on recueille le signal de sortie du circuit, représentatif du déplacement de la tige 2. Un circuit identique à celui comportant les éléments 22 à 29 est affecté aux cellules 10 et 12, qui sont branchées de la même façon que les cellules 9 et 11.The four emitting diodes 14 to 17 are connected in series with a resistor 20 between the terminal 21 connected, in a manner not shown, to a source producing an appropriate supply voltage + V, and the ground (also connected to this source). Furthermore, a series circuit comprising a resistor 22, a potentiometer 23, and another resistor 24 is connected between terminal 21 and the ground. The cursor of potentiometer 23 is connected by a resistor 25 to the inverting input of an amplifier. operational 26, supplied by said source. The amplifier 26 comprises a feedback circuit formed by a resistor 27 in parallel with a capacitor 28. The non-inverting input of the amplifier 26 is connected to ground by a resistor 29. Cells 9 and 11, which are have electrically like diodes, are connected in anti-parallel between the inverting input of the amplifier 26 and the ground. The output of the amplifier 26 is connected to a terminal 30, on which the circuit output signal is collected, representative of the displacement of the rod 2. A circuit identical to that comprising the elements 22 to 29 is assigned to the cells 10 and 12, which are connected in the same way as cells 9 and 11.
Les cellules 9 et 11 injectent dans l'amplificateur 26 un courant, qui s'additionne algébriquement à celui envoyé par le circuit de contre-réaction de cet amplificateur, qui est pratiquement nul en position de repos de la tige 2, et qui est positif ou négatif selon que c'est la cellule 9 ou la cellule Il qui est la plus éclairée. Le courant résultant détermine à la sortie de l'amplifi cateur 26 une tension proportionnelle au produit de ce courant par la valeur de la résistance de rétroaction 27. Le potentiomètre 23 sert à ajuster à une valeur nulle la tension de sortie de l'amplificateur 26 pour la position de repos de la tige 2. Le courant passant dans chaque cellule 9 et 1 1 est proportionnel à la surface de sa zone éclairée, qui est elle-même proportionnelle à la déviation de la tige 2.La somme algébrique des courants de ces deux cellules est donc également proportionnelle à la déviation de la tige 2. On obtient ainsi à la sortie de l'amplificateur 26 une tension proportionnelle à la déviation de la tige 2 selon Ox. On a donc réalisé un "potentiomètre optique". The cells 9 and 11 inject into the amplifier 26 a current, which is added algebraically to that sent by the feedback circuit of this amplifier, which is practically zero in the rest position of the rod 2, and which is positive or negative depending on whether it is cell 9 or cell II which is the most illuminated. The resulting current determines at the output of the amplifier 26 a voltage proportional to the product of this current by the value of the feedback resistor 27. The potentiometer 23 is used to adjust the output voltage of the amplifier 26 to zero. for the rest position of the rod 2. The current passing through each cell 9 and 1 1 is proportional to the surface of its illuminated zone, which is itself proportional to the deviation of the rod 2. The algebraic sum of the currents of these two cells is therefore also proportional to the deviation of the rod 2. This gives a voltage proportional to the deviation of the rod 2 according to Ox at the output of the amplifier 26. We therefore produced an "optical potentiometer".
Les relations de proportionnalité mentionnées ci-dessus ne suivent bien entendu une loi linéaire que si le courant fourni par les diodes varie linéairement en fonction de l'angle de déviation de la tige 2, et si la tension de sortie de l'amplificateur 26 varie linéairement en fonction de son courant d'entrée. Dans la plupart des cas, une telle linéarité n'est pas forcément nécessaire, par exemple lorsque l'on commande un déplacement avec la tige 2, sinon on peut étalonner la tension de sortie de l'amplificateur 26 en fonction de l'angle de déviation de la tige 2, ou bien on peut corriger les diverses non-linéarités.Pour effectuer de telles corrections, on peut par exemple ajuster la tension d'alimentation appliquée sur la borne 21 pour déplacer la zone de fonctionnement des cellules 9 à 12 (si leur caractéristique tension-courant n'est pas linéaire), ou bien on peut ajuster la forme de leur surface utile et/ou la forme de l'obturateur 18, ou bien introduire un réseau correcteur dans le circuit de contre-réaction de l'amplificateur 26, etc Egalement, si au lieu d'avoir une loi de variation sensiblement linéaire, on veut obtenir une loi de variation déterminée autre, par exemple logarithmique, en échelon, etc., on effectue des modifications correspondantes de la forme des surfaces sensibles ou de leur structure (par exemple épaisseur variable) et/ou de l'obturateur (modification de sa forme ou de son entraînement) et/ou du circuit électrique 19. The proportionality relationships mentioned above obviously follow a linear law only if the current supplied by the diodes varies linearly as a function of the deflection angle of the rod 2, and if the output voltage of the amplifier 26 varies linearly as a function of its input current. In most cases, such linearity is not necessarily necessary, for example when controlling a displacement with the rod 2, otherwise it is possible to calibrate the output voltage of the amplifier 26 as a function of the angle of deflection of the rod 2, or else the various non-linearities can be corrected. To make such corrections, it is possible, for example, to adjust the supply voltage applied to terminal 21 to move the operating area of cells 9 to 12 ( if their voltage-current characteristic is not linear), or else the shape of their useful surface and / or the shape of the shutter 18 can be adjusted, or else a correcting network can be introduced into the feedback circuit of the amplifier 26, etc. Also, if instead of having a substantially linear variation law, we want to obtain a determined other variation law, for example logarithmic, stepwise, etc., corresponding modifications are made to the shape of the surfaces sensitive o u of their structure (for example variable thickness) and / or of the shutter (modification of its shape or of its drive) and / or of the electrical circuit 19.
On a représenté sur la figure 6 un autre mode de réalisation de poignée de commande active de table de radiologie, cette poignée étant mobile en translation selon son axe longitudinal, et en rotation autour de cet axe. FIG. 6 shows another embodiment of an active control handle for a radiology table, this handle being movable in translation along its longitudinal axis, and in rotation about this axis.
Cette poignée 31 comporte un élément de manoeuvre 32 qui a sensiblement la forme d'un cylindre de révolution, et est manipulé par l'utilisateur. L'élément 32 est supporté à ses extrémités par deux supports 33, 34 de façon à pouvoir être translaté le long de son axe longitudinal, et d'autre part entrafné en rotation autour de cet axe. This handle 31 comprises an operating element 32 which has substantially the shape of a cylinder of revolution, and is manipulated by the user. The element 32 is supported at its ends by two supports 33, 34 so as to be able to be translated along its longitudinal axis, and on the other hand entrainée in rotation around this axis.
On a repéré sur l'axe longitudinal de 32 les positions extrêmes en translation XO et Xl, de part et d'autre de la position de repos O, de l'élément 32. L'élément 32 comporte à l'une de ses extrémités, par exemple celle supportée par le support 34, un repère 35, en face duquel on marque des repères Ou 1, et et a13 sur le support 34 pour définir les trois positions angulaires fixes correspondantes que peut prendre l'élément 32.Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à une poignée pouvant prendre un nombre défini de positions angulaires, mais s'étend à des organes de manoeuvre et à des dispositifs mobiles quelconques pouvant tourner librement d'un angle quelconque autour de leur axe longitudinal, sans s'arrêter forcément selon des positions angulaires fixes, ou pouvant s'arrêter selon un grand nombre de positions angulaires fixes, avec ou sans position de repos centrale ou décalée.The extreme positions in translation XO and Xl, on either side of the rest position O, of the element 32 have been identified on the longitudinal axis of 32. The element 32 has at one of its ends , for example that supported by the support 34, a reference 35, in front of which we mark the reference points Ou 1, and and a13 on the support 34 to define the three corresponding fixed angular positions that the element 32 can take. the invention is not limited to a handle which can take a defined number of angular positions, but extends to actuators and to any mobile devices which can rotate freely by any angle around their longitudinal axis, without necessarily stop at fixed angular positions, or being able to stop according to a large number of fixed angular positions, with or without central or offset rest position.
On a représenté sur la figure 7 le dispositif capteur 36 équipant la poignée 31, et disposé par exemple à l'intérieur du support 34 formant alors un boîtier. There is shown in Figure 7 the sensor device 36 fitted to the handle 31, and arranged for example inside the support 34 then forming a housing.
On fixe sur le support 34 deux circuits imprimés 37 et 38 rectangulaires ou carrés tous deux, ayant les mêmes dimensions, disposés parallèlement entre eux, en vis-à-vis. Les plans des circuits 37 et 38 sont parallèles à l'axe longitudinal de l'élément 32. Le circuit 37 comporte quatre émetteurs photoélectriques identiques 39 à 42, et le circuit 38 comporte quatre récepteurs photoélectriques identiques 43 à 46 disposés en vis-à-vis des émetteurs 39 à 42 respectivement, chaque émetteur n'éclairant que le récepteur correspondant, et éclairant sa surface sensible en totalité, sans déborder, lorsque ses rayons lumineux ne sont pas occultés par l'obturateur mobile 47 se déplaçant entre les circuits 37 et 38, en restant toujours sensiblement parallèle à eux. Two rectangular or square printed circuits 37 and 38 are both fixed on the support 34, having the same dimensions, arranged parallel to one another, facing each other. The planes of circuits 37 and 38 are parallel to the longitudinal axis of element 32. Circuit 37 comprises four identical photoelectric emitters 39 to 42, and circuit 38 comprises four identical photoelectric receivers 43 to 46 arranged facing each other. vis transmitters 39 to 42 respectively, each transmitter illuminating only the corresponding receiver, and illuminating its entire sensitive surface, without overflowing, when its light rays are not obscured by the movable shutter 47 moving between circuits 37 and 38, always remaining substantially parallel to them.
Comme représenté sur la figure 8, les centres des émetteurs et des récepteurs (seules les surfaces sensibles de ces derniers sont visibles sur la figure 8) sont disposés par deux sur chacune des deux lignes 48, 49 parallèles à l'un des côtés du circuit (circuit 38 sur la figure 8) de forme pratiquement carrée qui les supporte, ces lignes étant sensiblement équidistantes du centre 50 du circuit. Soit 51 l'axe du circuit 38 passant par son centre 50 et perpendiculaire aux lignes 48, 49.Les centres des surfaces sensibles pratiquement carrées des récepteurs 43 et 44, situés sur la ligne 48, sont équidistants par rapport à l'axe 51, de même que les centres des surfaces sensibles des récepteurs 45 et 46 situés sur la ligne 49, mais la distance des centres de 45, 46 par rapport à l'axe 51 est inférieure à celle des centres de 43 et 44, et elle lui est inférieure d'au moins la longueur d'un côté de surface sensible de récepteur. La disposition des émetteurs~39 à 42 sur le circuit 37 est la même. As shown in Figure 8, the centers of the transmitters and receivers (only the sensitive surfaces of the latter are visible in Figure 8) are arranged in pairs on each of the two lines 48, 49 parallel to one of the sides of the circuit (circuit 38 in FIG. 8) of practically square shape which supports them, these lines being substantially equidistant from the center 50 of the circuit. Let 51 be the axis of circuit 38 passing through its center 50 and perpendicular to lines 48, 49.The centers of the substantially square sensitive surfaces of receivers 43 and 44, located on line 48, are equidistant from axis 51, as well as the centers of the sensitive surfaces of receivers 45 and 46 located on line 49, but the distance of the centers of 45, 46 from the axis 51 is less than that of the centers of 43 and 44, and it is at least the length of one side of the receiver sensitive surface. The arrangement of the transmitters ~ 39 to 42 on the circuit 37 is the same.
L'obturateur mobile 47, de forme rectangulaire allongée, est rendu solidaire de l'élément 32, ses grands côtés sont perpendiculaires à l'axe longitudinal de l'élément 32. Dans le cas présent, l'obturateur 47 est en matériau souple opaque aux rayons des émetteurs et est fixé par l'une de ses extrémités sur un tambour 52, solidaire de l'élément 32, tambour sur lequel l'obturateur peut s'enrouler lors de la rotation de l'élément 32.Des disposiifs de guidage (non représentés), solidaires en translation de l'élément 32, maintiennent l'obturateur 47 bien plan dans sa partie se trouvant entre les circuits 37 et 38. I1 est également possible d'utiliser un obturateur rigide, le tambour 52 étant alors remplacé par tout dispositif approprié permettant de transformer le mouvement de rotation de l'élément 32 en un mouvement de translation de l'obturateur dans son propre plan. The movable shutter 47, of elongated rectangular shape, is made integral with the element 32, its long sides are perpendicular to the longitudinal axis of the element 32. In the present case, the shutter 47 is made of opaque flexible material to the radii of the transmitters and is fixed by one of its ends to a drum 52, integral with the element 32, drum on which the shutter can be wound during the rotation of the element 32. (not shown), integral in translation with the element 32, keep the shutter 47 well planar in its part located between the circuits 37 and 38. It is also possible to use a rigid shutter, the drum 52 then being replaced by any suitable device making it possible to transform the rotational movement of the element 32 into a translational movement of the shutter in its own plane.
L'obturateur 47 comporte quatre fentes rectangulaires référencées 53 à 56. Les fentes 53 et 54 sont situées près de l'extrémité libre de l'obturateur, leurs grands côtés étant parallèles à ceux de l'obturateur, et elles sont disposées symétriquement par rapport à l'axe longitudinal 57 de cet obturateur. La distance entre les grands côtés les plus proches des fentes 53 et 54 est égale à la distance entre les côtés les plus éloignés des surfaces sensibles de 45 et 46, de façon qu'en position longitudinale de repos (en O sur la figure 6) de l'élément 32, les axes 51 et 57 étant dans un même plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'élément 32, les surfaces 45 et 46 soient complètement occultées par l'obturateur 47, tout en se trouvant entre les fentes 53 et 54. The shutter 47 has four rectangular slots referenced 53 to 56. The slots 53 and 54 are located near the free end of the shutter, their long sides being parallel to those of the shutter, and they are arranged symmetrically with respect to to the longitudinal axis 57 of this shutter. The distance between the longest sides closest to the slots 53 and 54 is equal to the distance between the most distant sides of the sensitive surfaces of 45 and 46, so that in the longitudinal rest position (at 0 in FIG. 6) of the element 32, the axes 51 and 57 being in the same plane perpendicular to the longitudinal axis of the element 32, the surfaces 45 and 46 are completely obscured by the shutter 47, while being between the slots 53 and 54.
Les fentes 55 et 56 ont leurs grands côtés perpendiculaires à l'axe 57, et sont situées entre les fentes 53, 54 et l'extrémité de l'obturateur fixée sur le tambour 52. La fente 55, plus proche que la fente 56 des fentes 53, 54 s'étend depuis l'axe 57 jusqu'au voisinage de l'un des grands côtés, tandis que la fente 56 s'étend jusqu'au voisinage des deux grands côtés. The slots 55 and 56 have their long sides perpendicular to the axis 57, and are located between the slots 53, 54 and the end of the shutter fixed to the drum 52. The slot 55, closer than the slot 56 of the slots 53, 54 extends from the axis 57 to the vicinity of one of the long sides, while the slot 56 extends to the vicinity of the two long sides.
Les fentes 55 et 56, qui sont de même largeur, sensiblement égale à la longueur des côtés des surfaces sensibles des récepteurs, et les fentes 53, 54, sont disposées de telle façon qu'en position angulaire Cc 1 les deux récepteurs 43, 44 soient totalement occultés (figure 10), qu'en position angulaire 2 seul le récepteur 43 soit éclairé à travers la fente 55 (figure 11), et qu'en position 3 les deux récepteurs 43, 44 soient éclairés à travers la fente 56 (figure 12). Ces trois figures 10 à 12 sont relatives à la position longitudinale de repos de l'élément 32, c'est-à-dire que les récepteurs 45 et 46 sont totalement occultés. The slots 55 and 56, which are of the same width, substantially equal to the length of the sides of the sensitive surfaces of the receivers, and the slots 53, 54, are arranged in such a way that in the angular position Cc 1 the two receivers 43, 44 are completely obscured (Figure 10), that in angular position 2 only the receiver 43 is illuminated through the slot 55 (Figure 11), and that in position 3 the two receivers 43, 44 are illuminated through the slot 56 ( figure 12). These three figures 10 to 12 relate to the longitudinal rest position of the element 32, that is to say that the receivers 45 and 46 are completely obscured.
Les figures 13 et 14 sont relatives à la position angulaire f2 (le récepteur 43 est éclairé, tandis que 44 est totalement occulté), la figure 13 correspondant à la position X1 (45 totalement éclairé, et 46 totalement occulté), et la figure 14 à la position X0 (45 totalement occulté, et 46 totalement éclairé). Figures 13 and 14 relate to the angular position f2 (the receiver 43 is illuminated, while 44 is completely obscured), Figure 13 corresponding to position X1 (45 fully illuminated, and 46 completely obscured), and Figure 14 at position X0 (45 completely obscured, and 46 fully illuminated).
Les figures 15 et 16 sont relatives à la position angulaire (3 (43 et 44 éclairés par la fente 56), pour les positions X1 et X0 respectivement. Figures 15 and 16 relate to the angular position (3 (43 and 44 illuminated by the slot 56), for the positions X1 and X0 respectively.
Les figures 17 et 18 sont relatives à la position angulaire 91 (43 et 44 occultés), pour les positions X1 et X0 respectivement. Figures 17 and 18 relate to the angular position 91 (43 and 44 hidden), for the positions X1 and X0 respectively.
Les récepteurs 45 et 46 sont reliés à un circuit tel que le circuit 19 décrit ci-dessus, et leur fonctionnement est le même que celui décrit ci-dessus. The receivers 45 and 46 are connected to a circuit such as the circuit 19 described above, and their operation is the same as that described above.
Les récepteurs 43 et 44 sont reliés chacun à un circuit 58 tel que décrit ci-dessous en référence à la figure 19. The receivers 43 and 44 are each connected to a circuit 58 as described below with reference to FIG. 19.
Le circuit 58 est alimenté en tension par une source (non représentée) reliée à une borne 59 et à la masse. Le récepteur 43 (ou 44), qui se présente électriquement comme une diode, est relié, en sens bloquant vis-à-vis de la tension d'alimentation, en série avec une résistance 60, entre la borne 59 et la masse. Le point commun de 43 et 60 est relié à l'entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel 61 comportant un circuit de contre-réaction 62. The circuit 58 is supplied with voltage by a source (not shown) connected to a terminal 59 and to ground. The receiver 43 (or 44), which presents itself electrically as a diode, is connected, in blocking direction with respect to the supply voltage, in series with a resistor 60, between the terminal 59 and the ground. The common point of 43 and 60 is connected to the inverting input of an operational amplifier 61 comprising a feedback circuit 62.
L'entrée non inverseuse de l'amplificateur 61 est reliée à la masse par une résistance 63.The non-inverting input of amplifier 61 is connected to ground by a resistor 63.
La sortie de l'amplificateur 61 est reliée par une résistance 64 à la base d'un transistor 65. La base de ce transistor est reliée à la masse par une diode 66, son collecteur est relié à la borne 59 par une diode 67 en parallèle sur l'enroulement d'excitation 68 d'un relais dont le contact (simple ou multiple) est référencé 69, et son émetteur est directement relié à la masse, les diodes 66 et 67 étant montées en sens bloquant vis-à-vis de la tension d'alimentation. Les bornes 70, 71 du contact du relais (contact normalement ouvert ou normalement fermé selon l'utilisation) sont reliées à un organe commandé (non représenté). Le circuit décrit ci-dessus, qui est un montage a amplificateur de commande classique, fonctionne en tout ou rien, et le relais 68, 69 est activé ou non selon que le récepteur 43 est éclairé ou non. The output of amplifier 61 is connected by a resistor 64 to the base of a transistor 65. The base of this transistor is connected to ground by a diode 66, its collector is connected to terminal 59 by a diode 67 in parallel on the excitation winding 68 of a relay whose contact (single or multiple) is referenced 69, and its transmitter is directly connected to ground, the diodes 66 and 67 being mounted in the blocking direction vis-à-vis of the supply voltage. The terminals 70, 71 of the relay contact (normally open or normally closed contact depending on use) are connected to a controlled member (not shown). The circuit described above, which is a conventional control amplifier assembly, operates all or nothing, and the relay 68, 69 is activated or not depending on whether the receiver 43 is lit or not.
Au lieu de faire commander séparément des relais par les récepteurs 43 et 44, on peut combiner leurs signaux amplifiés dans un circuit, de réalisation évidente pour l'homme de l'art, permettant de décoder chacune des trois positions angulaires OC 1 à Oc 3, et commander ensuite un organe utilisateur. Instead of having the relays 43 and 44 separately control relays, their amplified signals can be combined in a circuit, of obvious construction for those skilled in the art, making it possible to decode each of the three angular positions OC 1 to Oc 3 , and then order a user device.
Dans le mode de réalisation de poignée active décrit ci-dessus en référence aux figures 6 et suivantes, on n'avait besoin de déterminer que trois positions angulaires On pourrait en déterminer quelques unes de plus en ajoutant des récepteurs tels que 43 et 44, avec des émetteurs correspondants, et en pratiquant d'autres fentes telles que les fentes 55, 56 dans l'obturateur 47, mais cela compliquerait rapidement la réalisation du capteur. Si on voulait obtenir un grand nombre de positions angulaires fixes, ou si on voulait obtenir un capteur de déplacements angulaires quelconques, il suffirait d'utiliser un dispositif capteur tel que celui décrit en référence aux figures 3 à 5, dans lequel on déplace l'obturateur selon des axes Ox et Oy orthogonaux, ce qui est bien le cas avec la poignée de la figure 6 dans laquelle l'obturateur est egalement déplacé selon deux axes orthogonaux. In the active handle embodiment described above with reference to FIGS. 6 et seq., It was only necessary to determine three angular positions. We could determine a few more by adding receivers such as 43 and 44, with corresponding transmitters, and by making other slots such as slots 55, 56 in the shutter 47, but this would quickly complicate the production of the sensor. If we wanted to obtain a large number of fixed angular positions, or if we wanted to obtain any angular displacement sensor, it would suffice to use a sensor device such as that described with reference to FIGS. 3 to 5, in which the shutter along orthogonal axes Ox and Oy, which is indeed the case with the handle of FIG. 6 in which the shutter is also moved along two orthogonal axes.
Si, dans l'un des deux modes de réalisation de poignée de commande ou organe mobile quelconque décrits ci-dessus, on devait capter des déplacements selon un ou deux autres axes, on rajouterait un autre dispositif capeur similaire à ceux déjà utilisés pour les deux premiers axes, dans lequel les mouvements selon ces autres axes de l'organe mobile seraient transformés, le cas échéant, en mouvements selon deux axes orthogonaux de l'obturateur de cet autre dispositif capteur. If, in one of the two embodiments of the control handle or any movable member described above, it were necessary to capture displacements along one or two other axes, we would add another sensing device similar to those already used for both first axes, in which the movements along these other axes of the movable member would be transformed, if necessary, into movements along two orthogonal axes of the shutter of this other sensor device.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8506769A FR2581451A1 (en) | 1985-05-03 | 1985-05-03 | Device for sensing displacements along several axes, in particular for active control handles of radiology tables |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8506769A FR2581451A1 (en) | 1985-05-03 | 1985-05-03 | Device for sensing displacements along several axes, in particular for active control handles of radiology tables |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2581451A1 true FR2581451A1 (en) | 1986-11-07 |
Family
ID=9318940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8506769A Pending FR2581451A1 (en) | 1985-05-03 | 1985-05-03 | Device for sensing displacements along several axes, in particular for active control handles of radiology tables |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2581451A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2416399A1 (en) * | 1974-04-04 | 1975-10-16 | Schwarzer Gmbh Fritz | Electronic circuit for a stenotype - guides the recording system in a stenotype with a position pickup having screening segment |
| DE2920891A1 (en) * | 1978-05-26 | 1979-11-29 | Honeywell Inc | OPTICAL POTENTIOMETER |
| DE3124838A1 (en) * | 1981-06-24 | 1983-03-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Control device having a control lever which can be displaced in two dimensions |
-
1985
- 1985-05-03 FR FR8506769A patent/FR2581451A1/en active Pending
Patent Citations (3)
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