LU84183A1 - Appareil a balayage automatique pour traitement photomecanique et procede de controle et de regulation dudit balayage - Google Patents
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Description
2
La présente invention concerne un appareil à balayage automatique pour le traitement photomécanique de signaux sur un support recouvert d’une matière photosensible, à l’aide d’éléments optiques portés par 5 un chariot mobile se déplaçant en translation le long d’un guide rectiligne.
Elle trouve de nombreuses applications dans l'imprimerie, la sérigraphie, la cartographie, la médecine 10 pour la préparation de documents graphiques par bandes parallèles et jointives, ainsi que pour la lecture et l’analyse de ces documents, éventuellement en vue de convertir l’information originale de ces documents sous forme analogique ou numérique, 13
On connaît des machines de photocomposition dans lesquelles un tambour recouvert d’une feuille photosensible est balayée en ligne par un spot synthétiseur de faible section réflecté par un miroir porté par un chariot ou par 20 u11 coulisseau. Le chariot ou le coulisseau est entraîné en va-et-vient par une tige filetée elle-même entraînée en ; rotation par un moteur électrique. Le principal inconvé- I nient du chariot ou coulisseau mobile est le manque de i précision du positionnement du chariot ou coulisseau susdit i ; 25 en raison des vibrations et de l’usure.
! i
On connaît également des appareils à scanner dans { lesquels un spot analyseur de faible section explore point s
- A
3 par point en ligne un support et transmet les informations originales à un ordinateur en fonction du positionnement du chariot qui dirige le spot analyseur.
Dans ces machines ou appareils connus, l’élément 5 de balayage constitué par le chariot ou coulisseau susdit est entraîné en translation à l’aide de tiges filetées.
La précision exigée de machines connues, de l’ordre du micron rend leur construction et leur réglage complexes et coûteux. De plus, les tiges filetées sont sujettes 10 à une usure se traduisant par un jeu dans le mécanisme d’entraînement du chariot à chaque inversion du sens de déplacement de ce chariot.
La présente invention vise à remédier aux incon-; 15 vénients susdits des tiges filetées. Elle concerne un appareil à balayage automatique pour le traitement photomécanique de signaux sur un support recouvert d’une matière photosensible, à l’aide d’éléments optiques portés par un chariot mobile se déplaçant en translation le long 20 d’un guide rectiligne essentiellement caractérisé en ce qu’il comprend une source engendrant un faisceau synthétiseur ou analyseur, des éléments optiques permettant de diriger les signaux émis par la source sur le support susdit, un ordinateur, un dispositif de mesure optique et 25 un moteur linéaire comportant un induit constitué d’une série de conducteurs parallèles isolés, fixés sur le guide rectiligne susdit, dans une direction sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal du guide susdit et reliés par l’intermédiaire de l’ordinateur précité à une source 30 de courant modulée en intensité par ledit ordinateur et à un commutateur électronique afin d’entraîner de manière contrôlée le chariot susdit muni d'au moins un aimant permanent.
35 Le support est avantageusement un tambour ! 4 cylindrique entraîné en rotation autour de son axe central.
Dans une forme de réalisation particulière , le 5 chariot susdit est porté par au moins un patin de sustentation exempt de contact direct, constitué de préférence par un patin pneumatique.
Dans une forme de réalisation particulière du 10 moteur linéaire, l’induit susdit est constitué d’un double circuit imprimé présentant une série de spires se composant chacune de deux patrons en forme de S sur la face frontale et dorsale d'une fine bandelette en matière isolante de l’éléectricité, appliquée sur un guide rectiligne à haute 15 perméabilité magnétique.
Le dispositif de mesure est avantageusement un dispositif de mesure optique constitué d’une latte graduée offrant un pouvoir de résolution de l’ordre du micron et 20 d’un détecteur transmettant les signaux captés à l’ordinateur susdit.
L’invention a également pour objet un procédé du traitement photomécanique de signaux de code sur un 25 support recouvert d’une matière photosensible dans un appareil à balayage automatique décrit ci-dessus, essentiellement caractérisé en ce qu'on entraîne et confine le chariot susdit muni d’au moins un aimant permanent à l'aide d'un moteur linéaire, comprenant une série de spires 30 dans chacune desquelles on introduit de manière programmée, à l’aide d'un ordinateur, un courant continu dont l’induit est modulé ,
On contrôle avantageusement le positionnement 35 dudit chariot à l'aide par exemple d'un dispositif de i 5 mesure optique du type HEIDENHAIN, composé d'une latte graduée offrant un pouvoir de résolution de l'ordre du micron et d'un détecteur et en ce qu'on transmet les signaux captés à l'ordinateur susdit, 5
Suivant une particularité de l'invention, on réalise les spires de l'induit en gravant suivant la technique des circuits imprimés dans une bande de faible épaisseur en matière isolante métallisée , une série de 10 profils présentant une longueur de conducteur sensiblement orthogonale au guide susdit.
Dans ce but, on grave une fine couche époxy métallisée sur une de ses faces frontale et dorsale en 15 vue de former sur chacune de ses faces, deux patrons en forme de S identique reliée par métallisation à un pôle pour former une spire, que l'on applique par collage sur le guide rectiligne susdit.
20 D'autres particularités et détails de l'invention . apparaîtront au cours de la description des dessins annexés qui représentent schématiquement et à titre illustratif et non limitatif, une forme de réalisation d'un appareil à balayage automatique pour traitement 25 photomécanique suivant l'invention.
Dans ces dessins : - la figure 1 montre en perspective un appareil à balayage automatique suivant l'invention; 30 - la figure 2 montre en perspective le chariot de balayage de l'appareil montré à la figure 1; - la figure 3 est une vue en plan du chariot montré à la figure 2; i 6 - la figure 4 est une vue en coupe verticale suivant la ligne V-V du chariot montré à la figure 3; - la figure 5 est une vue schématique d’une forme de réalisation de l’induit du moteur linéaire de 5 l’appareil à balayage automatique suivant l'invention.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
10
Comme montré à la figure 1, l’appareil à balayage automatique suivant l’invention désigné dans son ensemble par la notation de référence 1 et destiné au traitement photomécanique de signaux quelconques sur un support 15 recouvert d'une matière photosensible, comprend une source 2 engendrant un faisceau synthétiseur, par exemple une source laser, des éléments optiques constitués de miroirs 3 et de lentilles 3' et destinés à diriger le rayon monochromatique émis par la source laser 2 sur un support 5· 20 Un répartiteur 4 modifie la largeur du faisceau. Le support est constitué d'un tambour 5 tournant autour de son axe central LL’ par l'intermédiaire d'une poulie 6 et d'une courroie 7 entraînée par un moteur 8. Un chariot de balayage 9 pouvant se déplacer le long d’un guide 25 · rectiligne 10 amène le rayon monochromatique laser point par point sur le tambour 5· La liaison entre le chariot 7 et le guide rectiligne 10 est obtenue par l'engagement de pattes latérales 11 du chariot 9 dans un logement 12 creusé dans un bâti en granit 13. Les 30 pattes latérales 11 du chariot 9 empêchent un écartement latéral de celui-ci, ainsi qu'une rotation du chariot 9 sur lui-même. Le chariot 9 porte deux aimants permanents en ALNICO ou FERRITE 14, 15 disposés en alignement parfait à une distance déterminée avec précision. Ces aimants 35 14, 15 constituent l’élément mobile d’un moteur linéaire 7 destiné à entraîner le chariot 7 susdit. Le moteur liné-* aire est désigné dans son ensemble par la notation de référence 16. Il comporte un induit -17 constitué d’une série de conducteurs 18 parallèles isolés , gravés par 5 la technique des circuits imprimés sur une mince bandelette époxy 19 fixée sur une semelle, d’une épaisseur de 1 centimètre environ réalisée en une matière présentant une haute perméabilité magnétique, par exemple en acier doux.
.10
Chacun des conducteurs susdits 18 est relié par l1 intermédiaire d’un ordinateur 20 à une source de courant modulée en intensité 21. On peut ainsi exciter de manière programmée chacun des conducteurs 18 et 15 entraîner de façon contrôlée le chariot 7 de balayage susdit.
Le moteur linéaire 16 permet de positionner avec beaucoup de précision le chariot 9 le long du guide rectiligne 10 si le nombre de conducteurs 18 formant les 20 spires du moteur est suffisant. Aucun contact mécanique n’est nécessaire et le guidage du chariot 9 peut être réalisé avantageusement par patins pneumatiques 21 même si le poids du chariot 9 est supérieur à 10 kilogrammes.
25 Un dispositif de mesure optique, désigné dans son ensemble par la notation de référence 22 est constitué d’une latte graduée HEIDENHAIN 23 fixée au bâti 13.
Cette latte 23 offre un pouvoir de résolution de l’ordre du micron. Un détecteur optique 24 monté sur le chariot 30 de balayage permet de positionner le chariot 9 avec une précision d’environ 3 microns.
Le détecteur 24 envoie les impulsions qui déterminent le positionnement du chariot à un ordinateur 35 25 accouplé à des commutateurs électroniques 26 et au 8 modulateur d’intensité 27. Le signal de sortie du . détecteur est numérique et est capté par un compteur de contrôle en temps réel qui le transforme en un signal d’excitation d’une spire de l'induit du moteur 5 linéaire et en un signal de commande du commutateur.
L’ordinateur 25 conduit le chariot 9 d’une extrémité à l'autre du guide rectiligne 10 à une vitesse strictement constante liée à la vitésse de rotation du 10 tambour . L’ordinateur contrôle et commande le commutateur et détermine le courant d’excitation.
Il permet l’emploi d’un algorithme de contrôle doublement intégrant.
15 Simultanément un second ordinateur ou élément d’ordinateur 25* module le rayon laser de manière à obtenir l’image souhaitée sur le tambour.
La fonction caractéristique du processus considéré 20 est une fraction dont le numérateur et le dénominateur sont des polynômes en s.
G. (SJ = K<1 * TdE ) (X) S^(1 + x T^s) où s est la variable de Laplace 25 est une constante de différentiation, appelé encore temps dérivé et x est une constante n’excédant pas 0,05.
; C’est une équation transformée, par l'utilisation 30 de la transformation de Laplace représentant l’algorithme du compensateur. Cet algorithme est réalisé sur ordinateur en temps discret employant une périodicité d’environ 1 KHZ, sous forme d’un filtre digital récursif.
9
Le fait d1 employer une double intégration dans r l'équation (I) susdite élimine toute erreur statique de positionnement.
5 L'emploi d'un ordinateur de contrôle 25’ permet de faire appel à des techniques modernes d'adaptation de l'algorithme aux caractéristiques dynamiques réelles du » chariot 9* 10 Le chariot de balayage 9 est porté par des patins pneumatiques 21 constitués chacun d'une surface poreuse. Comme montré aux figures 3 et 4, les pattes latérales 11 du chariot de balayage 9 sont également pourvues de patins pneumatique s 21.(fig.3) 15
Le bâti 13 de la machine 1 est en granit poli dans lequel est creusé un logement longitudinal 12 séparé dans le sens de la longueur par une pièce rectifiée 28 portant l'induit 17 su moteur linéaire 16 et une pièce 20 d'armature en fer doux 29 sur laquelle est collée l'induit 17 du moteur linéaire 16,
Le chariot est relié à une source d'air comprimé p non montrée de pression constante d'environ 3 kg/cm 25 par un flexible 30. La connexion empêchant les écarts vers le haut est obtenue par le poids même du chariot 9.
Les pattes latérales 11 pourvues de patins pneumatiques 21, permettent un positionnement transversal remarquablement précis du chariot 9 même lors d'une variation de la pression 30 dans les patins 21. En outre, une légère modification du positionnement du chariot 9 en hauteur n'affecte pas la précision.de tir du rayon laser sur le tambour 5. Les patins 21 sont montés dans des cavités 31 reliées à l'extérieur des orifices 32# 35 La combinaison nouvelle d'une sustentation du chariot sur patin pneumatique et d'un entraînement par moteur linéaire apporte les avantages suivants : .
10 - elle élimine toute friction statique et tout hystérésis . mécanique et évite toute transmission des vibrations du tambour 5 au chariot 9; - elle permet un système stable de régulation par un algo- 5 rithme en absence de toute perturbation et de tout cycle limite.
Dans une forme particulière de réalisation montrée à la figure 5, 11enroulement de l’induit 17 est réalisé ,10 en gravant la couche métallique d’une couche époxy très fine (éventuellement flexible) avec recouvrement double face de 70 microns de cuivre.
Chaque spire se compose de deux patrons conduc-15 teurs 18 identiques en forme de S, sur la face frontale et la face dorsale.
La distance entre pôles de la spire comporte 25,4 millimètres. Une armature d’ancrage 29 présentant 20 une épaisseur de 1 centimètre, réalisée de préférence en un matériau caractérisé par une haute perméabilité magnétique, telle que du fer doux, renforce le champ magnétique engendré par les aimants 14, 15 du chariot 9.
La perméabilité relative du noyau en question par '25 rapport au vide doit être supérieure à 1000.
Il suffit alors d’une très faible induction de champ pour y introduire une induction élevée. Le fonctionnement du moteur linéaire repose, comme pour 50 tout moteur électrique, sur l’action d’un champ magnétique sur un conducteur parcouru par un courant.
Les spires sont dimensionnées de manière à permettre une intensité de courant de 5 ampères en 35 courant continu. .
11
La force exercée sur le chariot lorsque les conducteurs sont parcouruspar un courant de 5 ampères avec une aire polaire des aimants permanents de 25.4 x 50 mm et un entrefer 0.5 mm surface créant 5 un champ de 0.2 Tesla, s’élève à 1 Newton.
La constante de temps électrique de l’induit est inférieure à 1 milliseconde. Une constante de temps électrique faible de l’induit d'un moteur linéaire est 10 en effet indispensable pour atteindre la précision de positionnement souhaitée.
Le moteur linéaire à courant continu ne dégage que peu de chaleur lors de son fonctionnement. Ceci 15 assure une stabilité dimensionnelle de l’ensemble.
Le moteur linéaire décrit ci-dessus permet, à une vitesse nominale de 1 millimètre par seconde, une précision d'environ 2 microns. Ce moteur permet 20 cependant des déplacements à des vitesses bien supérieures de l'ordre de 10 centimètres par seconde.
L'ordinateur mesure les paramètres dynamiques du chariot et adapte les coefficients de l’algorithme au 25 positionnement précis du tambour.
Dans une forme de réalisation particulière, l’induit 17 est constitué de cinq série de spires indépendantes reliées à des commutateurs différents 30 et réparties à distance égale sur une aire polaire/fig.5) Cette répartition des spires de l’induit permet de contrôler et de régler la vitesse de déplacement du chariot 9 par inversion au moment opportun du courant dans chacune des cinq séries de spires de l’induit.
12
Il est évident que 1*invention n'est pas limitée aux détails décrits plus haut et que de nombreuses modifications peuvent être apportées à ces détails sans sortir du cadre de l'invention, ! t t : i i
Claims (14)
1. Appareil à balayage automatique pour le traite ment photomécanique de signaux sur un support recouvert d’une matière photosensible, à l’aide d’éléments optiques 5 portés par un chariot mobile se déplaçant en translation le long d’un guide rectiligne, caractérisé en ce qu’il comprend une source engendrant un faisceau synthétiseur ou analyseur, des éléments optiques permettant de diriger les signaux émis par la source sur le support susdit, un 10 ordinateur, un dispositif de mesure et un moteur linéaire comportant un induit constitué d’une série de conducteurs parallèles isolés, fixés sur le guide rectiligne susdit, dans une direction sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal du guide susdit et reliés par l’intermédiaire 15 de l’ordinateur précité à une source de courant modulée en intensité par ledit ordinateur et à un commutateur électronique afin d’entraîner de manière contrôlée le chariot susdit muni d’au moins tin aimant permanent.
2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source du faisceau synthétiseur ou analyseur est une source laser émettant un rayon monochromatique modulée en intensité. 25
3· Appareil suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le support susdit ést un tambour cylindrique entraîné en rotation autour de son axe central.
4. Appareil suivant l’une quelconque des revendica tions précédentes, caractérisé en ce que le chariot susdit est porté par au moins un patin de sustentation exempt de
5. Appareil suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chariot susdit est porté par un patin pneumatique. tj
6. Appareil suivant l’une quelconque des revendi cations précédentes, caractérisé en ce que l’induit du moteur linéaire susdit est constitué d’un double circuit imprimé présentant une série de spires se composant chacune de deux patrons en forme de S sur la . 10 face frontale et dorsale d’une fine bandelette en matière isolante de l’électricité, appliquée sur un guide rectiligne à haute perméabilité magnétique.
7. Appareil suivant l’une quelconque des revendi- 15 cations précédentes, caractérisé en ce que le dispositif Ide mesure optique susdit est constitué d’une latte graduée offrant un pouvoir de résolution de l’ordre du niveau et d’un détecteur transmettant les signaux captés à l’ordinateur susdit. ^ 20
- 8. Procédé de contrôle et de régulation du balayage et du traitement photomécanique de signaux de code sur un ' . support recouvert d'une matière photosensible dans un appareil à balayage automatique suivant l’une quelconque 25 des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on entraîne et confine le chariot susdit muni d’au moins un aimant permanent à l’aide d’un moteur linéaire comprenant une série de spires dans chacune desquelles on décharge de manière programmée à l’aide d’un ordinateur. 30
9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu’on contrôle le positionnement dudit chariot à l’aide d’un dispositif»de mesure optique composé d’une latte graduée offrant un pouvoir de résolution de 35 l’ordre du micron et d’un détecteur et en ce qu'on transmet les signaux captés à l’ordinateur susdit,
10, Procédé suivant l’une quelconque des revendications 8 et 9» caractérisé en ce qu'on réalise les 5 spires de l'induit en gravant suivant la technique des circuits imprimés, une bande de faible épaisseur en matière isolante une série de profils présentant une longueur de conducteur sensiblement orthogonale à l'axe du guide susdit. 10
11, Procédé suivant la revendicationlO, caractérisé en ce qu'on grave une fine couche époxy d'un écran d'impression en vue de former sur chacune des faces frontale et dorsale, deux patrons en forme de S identiques reliés 15 par métalisation à un pôle pour former une spire,
12, Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'on recouvre chacune des faces de l'écran d’impression d'une couche de 70 microns de cuivre ou 20 d'argent,
13, Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'on applique l'induit susdit par l'intermédiaire d'une couche isolante sur le 25 guide susdit.
14, Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce qu'on applique, l'induit susdit sur le guide rectiligne susdit par collage.
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