CODEUR INCREMENTAL
Codeur incrémental avec ou sans voies de commutation pourvu d'au moins un moyen de changement de la résolution de sortie des signaux
La présente invention concerne la construction des dispositifs de mesure et de contrôle électromécanique généralement mis en œuvre dans le domaine de la robotique, dans l'équipement des moteurs et des machines outils, notamment les codeurs incrémentaux avec ou sans voies de commutation, et a pour objet un tel codeur incrémental pourvu d'un moyen de paramétrage de la résolution des signaux de sortie.
Les codeurs de ce type sont destinés à la détermination d'une position, d'une vitesse, d'une accélération et/ou d'un sens de déplacement et permettent un suivi des mouvements particulièrement précis. Un codeur incrémental standard est essentiellement constitué par un disque mobile gradué présentant une certaine résolution et couplé à un axe rotatif. Les graduations du disque sont lues par l'intermédiaire d'un bloc d'émission optique et d'un bloc de réception optique fixés de part et d'autre du disque. La rotation du disque génère sur le récepteur des zones d'ombre ou de lumière. Les signaux issus de la lecture du disque se décomposent généralement suivant trois voies, à savoir une première voie appelée A, une deuxième voie appelée B qui est déphasée de 90° par rapport à la voie A et un signal dit de référence ou "Top Zéro" et notée O.
Dans un disque présentant une résolution "n" points dans le tour, on dispose de "n" signaux carrés A, "n" signaux carrés B et d'un ou de plusieurs signaux O dans le tour. Comme la résolution correspond au nombre de traits physiquement gradués sur le disque, ladite résolution est figée et ne peut pas être modifiée par l'utilisateur du codeur. Ces codeurs sont appelés codeurs incrémentaux à résolution fixe. II existe aussi des codeurs, dits paramétrables ou programmables ou configurables, dont on peut changer la résolution. Ces codeurs connus, par exemple par EP-A-0 853 231 et par DE-A 3211554, sont destinés à être configurés en mode dynamique. Ils permettent à l'automatisme, auquel est relié le codeur, de choisir en permanence, pendant le fonctionnement, la meilleure résolution adaptée au mouvement. Ces codeurs nécessitent, en revanche, une électronique de commande d'une importante complexité, ainsi que des moyens externes aux codeurs, tels que des circuits électroniques de commande externe et/ou des ordinateurs munis
de logiciels spécifiques pour les piloter. Le choix de la résolution du codeur se fait donc par le biais d'un moyen externe au codeur, et à distance de celui-ci. Ces codeurs sont destinés à améliorer la qualité de la régulation de vitesse et/ou le positionnement dans des applications très spécifiques. Pour des applications plus classiques et plus courantes dans le milieu industriel, dans lesquelles on a besoin de plusieurs résolutions fixes différentes sur une machine, il peut être intéressant d'utiliser un codeur, dont le choix de la résolution est effectué de manière simple, en vue d'obtenir une résolution fixe permanente, et ce sans électronique complémentaire complexe, ni logiciel de commande. Un tel codeur paramétrable convient aussi dans le cadre de la maintenance en permettant alors une réduction notable du nombre de références gérées, puisque le même codeur peut être monté sur différents axes de la machine.
La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un codeur incrémental avec ou sans voies de commutation pourvu d'un moyen de paramétrage de la résolution des signaux de sortie, intégré au codeur et permettant d'intervenir de manière simple et rapide sur le paramétrage des signaux de sortie par modification de la résolution du codeur. Ce codeur à résolution paramétrable est destiné à remplacer des codeurs à résolution unique fixe, mais dont dont on peut, dans une certaine mesure, choisir la résolution. Ce codeur n'a pas la fonctionnalité de codeurs paramétrables en mode dynamique.
A cet effet, le codeur incrémental conforme à l'invention, qui est pourvu d'un dispositif générant en interne des signaux sinusoïdaux et/ou analogiques relatifs à une position absolue ou relative, angulaire ou linéaire ou à une vitesse, ainsi qu'éventuellement d'un étage de sortie délivrant des signaux incrémentaux et éventuellement des signaux de commutation à un circuit utilisateur, ce codeur étant muni, en outre, d'au moins un moyen de changement de la résolution de sortie des signaux incrémentaux avec ou sans voies de commutation, présentant au moins deux choix et relié à un circuit d'interpolation générant lesdits signaux incrémentaux avec ou sans voies de commutation, est caractérisé en ce que le moyen de changement de la résolution de sortie des signaux incrémentaux avec ou sans voies de commutation est sous forme d'un commutateur ou interrupteur linéaire ou rotatif monté dans ou sur un boîtier du codeur.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est un schéma par blocs d'un codeur conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue par l'arrière d'un codeur équipé du moyen conforme à l'invention ; la figure 3 est un graphique des signaux analogiques générés dans le codeur ; la figure 4 est un graphique représentant les variations de la résolution de sortie, et la figure 5 représente deux graphiques des signaux complets disponibles à l'entrée du circuit utilisateur, respectivement pour les voies incrémentales et de commutation.
Les figures 1 et 2 des dessins annexés représentent schématiquement un codeur incrémental avec ou sans voies de commutation pourvu d'un dispositif 1 générant en interne des signaux incrémentaux avec ou sans voies de commutation relatifs à une position absolue ou relative, angulaire ou linéaire ou à une vitesse, ainsi qu'éventuellement d'un étage de sortie 2 délivrant des signaux incrémentaux A, B, O ; Â, B, O et éventuellement des signaux de commutation U, V, W et U, V, W à un circuit utilisateur 3, ce codeur étant muni, en outre, d'au moins un moyen (4) de changement de la résolution de sortie des signaux incrémentaux avec ou sans voies de commutation, présentant au moins deux choix et relié à un circuit d'interpolation (5) générant lesdits signaux incrémentaux avec ou sans voies de commutation. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1 des dessins annexés, le codeur est pourvu de deux étages de sortie 2. Conformément à l'invention, le moyen 4 de changement de la résolution de sortie des signaux incrémentaux avec ou sans voies de commutation est sous forme d'un commutateur ou interrupteur linéaire ou rotatif monté dans ou sur un boîtier 6 du codeur. Le circuit d'interpolation 5, générant lesdits signaux incrémentaux avec ou sans voies de commutation, réalise la multiplication de la résolution de sortie en réalisant une subdivision "m" fois la période de chaque signal sinusoïdal ou analogique, de manière à obtenir à la sortie du circuit 5 des signaux incrémentaux avec
ou sans voies de commutation carrés A, B, ... W, comme dans le cas d'un codeur standard.
Le moyen 4 de changement de la résolution de sortie des signaux incrémentaux avec ou sans voies de commutation est préférentiellement sous forme d'un commutateur ou interrupteur linéaire ou rotatif monté dans ou sur le boîtier 6 du codeur. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2 des dessins annexés, le moyen 4 est logé dans le boîtier 6 du codeur et est accessible à travers une ouverture pouvant être fermée par l'intermédiaire d'un bouchon 7 à vis ou analogue. Cependant, il est également possible de monter le moyen 4 sur le boîtier 6, extérieurement aux circuits renfermés par ce dernier, le moyen 4 étant alors éventuellement pourvu d'un capot amovible de protection.
Le moyen 4 permet de choisir la résolution de sortie par intervention directe, par l'utilisateur sur le commutateur ou interrupteur le formant, de sorte que le coefficient de multiplication du circuit d'interpolation 5 peut être paramétré. Il en résulte qu'à chaque combinaison ou position du commutateur ou interrupteur correspond un facteur de multiplication par "k" fois la résolution de base du codeur optique.
Le codeur conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante :
Lors de la lecture analogique le codeur doit générer, pour pouvoir réaliser l'interpolation sur trois voies, des signaux analogiques, qui sont les images d'un mouvement linéaire ou angulaire, relatif et/ou absolu de l'axe codeur. Les signaux analogiques sont, d'une part, un signal quasi sinusoïdal noté S, d'autre part un signal quasi cosinusoïdal noté C (déphasé de 90° par rapport à S) et, enfin, un ou plusieurs signaux de référence dans le tour notés Z (figure 3). Le procédé spécifique de génération de signaux sinusoïdaux est connu et n'est pas décrit plus en détail.
Dans l'étage de lecture des signaux analogiques, qui est composé d'une partie émission, d'un disque mobile gradué fixé sur l'axe codeur et d'un récepteur, la rotation de la partie mobile ou disque gradué engendre les signaux analogiques sinusoïdaux S et C et le signal analogique référence Z (figure 5). Ces signaux de base sont captés par le récepteur, puis amplifiés. Dans un disque de résolution "n" dans le tour, on a "n" signaux analogiques S, "n" signaux analogiques C et un ou plusieurs signaux analogiques Z dans le tour. Le nombre "n" est la résolution de base. Ainsi,
la figure 4 représente plus particulièrement les signaux de sortie obtenus avec des facteurs de multiplication de k = l et k = 16.
Les signaux incrémentaux carrés A, B, ... W issus du circuit d'interp dation peuvent être envoyés directement sur les lignes de transmission entre codeurs et interfaces clients ou circuits utilisateurs 3, ou bien passer par un étage tampon 2 permettant de générer les signaux inverses à A, B, ... W, pour une communication en différentiel sur les lignes de transmission entre codeur et circuit utilisateur 3.
Grâce à l'invention, il est possible de réaliser un codeur incrémental avec ou sans voies de commutation, dont les paramètres de résolution peuvent facilement être réglés directement par l'utilisateur, de manière simple, sans logiciel ou circuit électronique extérieur au codeur. A cet effet, il est fait usage du moyen 4 de changement de la résolution de sortie des signaux incrémentaux et/ou des voies de commutation qui est monté dans ou sur le boîtier du codeur de manière particulièrement accessible.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.