WO2005095046A2 - Dispositif de mesure optique de rugosite d'une surface, dispositif et procede de controle du positionnement du prisme d'un tel dispositif et procede de positionnement de ce prisme - Google Patents

Dispositif de mesure optique de rugosite d'une surface, dispositif et procede de controle du positionnement du prisme d'un tel dispositif et procede de positionnement de ce prisme Download PDF

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longitudinal
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Hisham Abou-Kandil
Jean-Paul Gaffard
Manuel Mestre
Original Assignee
Ecole Normale Superieure De Cachan
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means

Definitions

  • Improved device for optical roughness measurement of a surface device for controlling the positioning of the prism of such a device, method for controlling the positioning of this prism and method for positioning this prism
  • the present invention relates to an improved device for optical roughness measurement of a surface, a device for controlling the positioning of the prism of such a device, a method for controlling the positioning of this prism and a method for positioning this prism.
  • a roughness measuring device must in particular meet criteria of precision, amplitude of measurement and reliability, in order to allow the effective measurement of the roughness of a surface.
  • mechanical scanning roughness measuring devices satisfying these criteria, but such devices have the disadvantage of being relatively slow to acquire measurements. It has therefore been proposed in the prior art optical roughness measuring devices, faster to implement than mechanical scanning roughness measuring devices.
  • a device for optical measurement of the roughness of a surface in particular of the surface of a mechanical part, of the type comprising: - an assembly for lighting an area of the surface connected upstream to a light source by light transmission means, and - an assembly for receiving an image of this area of surface.
  • This measuring device satisfies the required criteria of precision, amplitude of measurement and reliability, and is relatively quick to implement.
  • the invention particularly aims to improve such a measuring device.
  • the subject of the invention is an optical measurement device of the aforementioned type, characterized in that the light source comprises a laser source and the light transmission means comprise an optical fiber for single-mode transmission.
  • a single-mode optical fiber is an optical fiber in which light is capable of propagating according to a single mode of propagation, that is to say substantially axially in the fiber.
  • the association of the laser source and the single-mode optical fiber makes it possible to form, on the surface whose roughness is to be measured, an illumination zone (image of the laser source) reduced to a single scab (also called “spec le " in accordance with the English terminology).
  • This image is then at the limit of diffraction, and it allows a roughness measurement to be carried out with a relatively high sensitivity because all the light energy emitted by the single-mode optical fiber is concentrated in the scab.
  • any optical instrument is affected by a diffraction effect.
  • a measuring device can also include one or more of the following characteristics: - the laser source comprises a laser diode; - the image reception assembly is connected downstream to an image processing assembly comprising means for dividing this image into first and second image parts and first and second reception means separate from these first and second image parts; the means for dividing the image and the first and second means for separate reception of the first and second image parts are carried by a common support; the means for dividing the image comprise a prism of square section, provided with a receiving edge delimited by two faces, called input faces, the first and second means for separate reception comprising first and second optical fibers respectively receiving in contact with faces of the prism, said first and second outlet faces, distinct from the inlet faces; - The common support comprises means for pre-positioning the prism on this common support, and means for definitive positioning of the prism
  • the longitudinal slide connection is materialized by a male longitudinal guide element carried by the intermediate member and a female longitudinal guide element carried by the lower member
  • the transverse slide connection is materialized by a male transverse guide element carried by the intermediate member and a female transverse guide element carried by the upper member
  • the intermediate member has a generally parallelepipedal shape delimited by a lower face and two first opposite lateral faces, forming the male longitudinal guide element, intended to cooperate with complementary faces of the female longitudinal guide element, and a face upper and two second opposite lateral faces, forming the male transverse guide element, intended to cooperate with complementary faces of the female transverse guide element;
  • the sliding pads are made of anti-friction material, preferably Teflon®;
  • the male longitudinal or transverse guide element of the intermediate member is delimited by at least two opposite pairs of faces converging towards a plane parallel to the longitudinal and transverse directions, at least one face of each pair being inclined relative to the parallel plane in the longitudinal and transverse directions, these longitudinal or transverse guide faces being intended to cooperate with complementary faces of the female longitudinal or transverse guide element;
  • the longitudinal or transverse guide faces of the intermediate member are formed by faces of prismatic elements attached to this intermediate member;
  • the prismatic elements are made of anti-friction material, preferably Teflon®;
  • the invention also relates to a device for controlling the positioning of the prism of a measuring device according to the invention, characterized in that it comprises: - a base on which the common support is intended to be placed, - first and second light sources, known as reverse sources since they are intended to emit light respectively through the first and second receiving optical fibers towards the output faces of the prism, and - image display means formed by the light emitted by the first receiving optical fiber on the first entry face of the prism and the image formed by the light emitted by the second receiving optical fiber on the second entry face of the prism.
  • the means for displaying the images formed on the first and second entry faces of the prism comprise an optical assembly forming a microscope.
  • the invention further relates to a method for controlling the positioning of the prism of a device according to the invention by means of a device for controlling the above-mentioned positioning, characterized in that: - the common support is placed on the base of the positioning control device, - the first and second receiving optical fibers are connected before or after having pre-positioned the prism on the common support, respectively, and - the images formed on the first are displayed and second entry faces of the prism.
  • the invention relates to a method of positioning the prism of a device according to the invention by means of a device for controlling the above-mentioned positioning, characterized in that: - the positioning of the prism is controlled by means of the method of controlling the aforementioned positioning, then, if the images formed on the first and second entry faces of the prism are delimited by contours which extend each other and form two complementary parts of the same disc with substantially identical surfaces , the prism is definitively positioned, and - if the images formed on the first and second entry faces of the prism are delimited by contours which extend both and form two complementary parts of the same disc surfaces relatively different, the position of the prism is corrected, in particular by pivoting this prism relative to the common support around an axis substantially parallel to its receiving edge, and this prism is definitively positioned.
  • FIG. 1 is a schematic elevation view of a measuring device according to a first embodiment of the invention
  • - Figure 2 is a detailed sectional view of part of the device of Figure 1
  • - Figure 3 is a view along arrow III of Figure 1 of the measuring device shown in this Figure 1
  • - Figure 4 is a perspective view of an intermediate guide member visible in Figures 1 and 3
  • - Figure 5 is a view similar to Figure 1 of a measuring device according to a second embodiment of the invention
  • - Figure 6 is a view similar to Figure 3 of the measuring device shown in Figure 5
  • - Figure 7 is a view similar to Figure 4 of an intermediate guide member visible in Figures 5 and 6
  • - Figure 8 is a schematic view in axial section of a device for controlling the positioning of the prism of a measuring device according to the invention
  • - Figures 9 to 11 show first and second image parts obtained by the positioning control device.
  • FIGS. 1 to 4 show an optical roughness measuring device according to a first embodiment of the invention, designated by the general reference 10.
  • This measuring device 10 is intended to measure the roughness of a surface 12 , for example the surface 12 of a mechanical part.
  • the measuring device 10 comprises a lighting assembly 14 intended to illuminate an area of the surface 12.
  • This lighting assembly 14, of a conventional type for example as described in FR-A-2 806 798, is connected upstream to a light source 16 by light transmission means 18. So that the illuminated area of the surface 12 is reduced to a single scab, the light source 16 comprises a laser source, for example a laser diode, and the light transmission means 18 comprise a single-mode optical fiber 20 (shown in FIG. 2).
  • the measuring device 10 further comprises an assembly 22 for receiving an image of the illuminated area of the surface 12.
  • This reception assembly 22 is of a conventional type for example as described in FR-A-2 806 798 In what follows, an element will be qualified downstream or upstream depending on its relative position in the direction of the propagation of light in the measuring device 10.
  • the reception assembly 22 is connected downstream to an assembly 24 for image processing making it possible to measure the roughness of the surface in accordance with a conventional technique of ecartometry mentioned in particular in FR-A-2 806 798.
  • This assembly 24 for processing the image comprises means 26 for dividing this image into first and second image parts.
  • the reception assembly 22 further comprises first 28 and second 30 means for receiving separately from these first and second image portions respectively.
  • the image division means 26 and the first 28 and second 30 separate reception means are carried by a common support 32.
  • the division means 26 comprise a prism 34 of square section. This prism 34 is provided with a receiving edge delimited by two faces 34A and 34B of this prism 34, called input faces.
  • the first 28 and second 30 separate reception means respectively comprise first 36 and second 38 optical reception fibers in contact with two other faces of the prism, said first 34C and second 34D exit faces, distinct from the entry faces (see in particular Figure 2).
  • this common support 32 includes means for pre-positioning the prism on this common support 32, thus that means for definitive positioning of the prism 34 on the common support 32.
  • the means for pre-positioning the prism 34 on the common support 32 comprise a member of complementary shape to the two outlet faces 34C and 34D, for example a member 39 V-shaped capable of cooperating with the faces 34C and 34D of the prism 34.
  • the means for definitive positioning of the prism 34 on the common support 32 comprise for example fixing glue.
  • a device 40 is provided for controlling the positioning of this prism 34 on the common support 32. This control device 40 comprises a base 42, on which the common support 32 is intended to be placed.
  • the control device furthermore comprises first 44 and second 46 light sources, called reverse sources since they are intended to emit light respectively through the first 36 and second 38 optical fibers for reception towards the output faces 34C and 34D of the prism. 34.
  • the control device 40 finally comprises means 48 for viewing the image formed by the light emitted by the first optical fiber on the first face 34A of input of the prism 34 and the image formed by the light emitted by the second optical fiber 38 for receiving on the second entry face 34B of the prism 34.
  • the means 48 for viewing the images formed on the first 34A and second 34B entry faces of the prism 34 preferably comprise an optical assembly 50 forming a microscope .
  • the prepositioning of this prism 34 is checked by means of the control device 40, in accordance with a process comprising the steps described below.
  • the user places the common support 32 on the base 42 of the positioning control device 40.
  • the user connects, before or after having pre-positioned the prism 34 on the common support 32, the first 36 and second 38 receiving optical fibers respectively to the first 44 and second 46 reverse sources.
  • the pre-positioning of the prism 34 is carried out for example by placing it in the profiled member 39, a layer of uncured glue (not polymerized) being interposed between this profiled member 39 and the prism 34. As long as the curing of the glue did not intervene, the position of the prism 34 can be modified.
  • FIGS. 9 to 11 respectively represent three examples of images formed on the first 34A and second 34B entry faces of the prism visible by the user placing an eye to the right of an eyepiece of the microscope 50.
  • the images formed on the first and second entry faces of the prism 34 are delimited by contours which do not extend each other to form a circle. In this case, the common support 32 is defective and will be sent to the rebus.
  • the images formed on the first 34A and second 34B entry faces of the prism are delimited by contours which extend each other and which form two complementary parts of the same disk of relatively large surfaces. different.
  • the prism 34 is badly positioned.
  • the user then corrects his position, in particular by pivoting this prism 34 relative to the common support 32 around an axis substantially parallel to its receiving edge.
  • the images formed on the first 34A and second 34B entry faces of the prism 34 are delimited by contours which extend one and the other, and form two complementary parts of the same disc, substantially of identical surfaces.
  • the prism is correctly pre-positioned.
  • the user is assured that the prism is correctly pre-positioned, he definitively positions it by making the glue harden (polymerize).
  • the glue while participating in the pre-positioning of the prism 34, forms means for definitive positioning of this prism 34.
  • other means for positioning the prism could be used.
  • the measuring device 10 comprises means 52 for moving the lighting and reception 22 assemblies 22 in two substantially orthogonal directions, conventionally known as longitudinal (according to the X axis in the figures) and transverse (along the Y axis in the figures).
  • These displacement means 52 comprise three guide members called lower guide member 54, intermediate guide member 56, and upper guide member 58, the lighting 14 and receiving 22 assemblies being carried by this upper member 58.
  • the lower member 54 is connected to the intermediate member 56 by a longitudinal slide link (see FIG. 2), and the upper member 58 is connected to the intermediate member 56 by a transverse slide link (see FIG. 1).
  • the longitudinal slide connection is embodied by a male longitudinal guide element carried by the intermediate member 56 and a female longitudinal guide element carried by the lower member 54.
  • the transverse slide connection is materialized by a male transverse guide element carried by the intermediate member 56 and a female transverse guide element carried by the upper member 58.
  • the intermediate member 56 has a generally parallelepiped shape (see FIG. 4).
  • This general parallelepiped shape is delimited by: - a lower face 60 and two first opposite lateral faces 61 A and 61 B, forming the male longitudinal guide element, intended respectively to cooperate with complementary faces 62, 63A and 63B of the female longitudinal guide element; an upper face 64 and two second opposite lateral faces 65A and 65B orthogonal to the faces 61 A and 61 B, forming the male transverse guide element, and intended respectively to cooperate with complementary faces 66, 67A and 67B of the element cross guide female.
  • sliding shoes 68 are provided arranged between the complementary faces delimiting the slide connections.
  • these pads 68 are fixed on the upper 58 and lower 54 guide members, so as to be able to slide on the faces of the intermediate member 56. These faces of the intermediate member 56 are polished in order to optimize the sliding. .
  • the sliding pads 68 are made of anti-friction material, for example Teflon®.
  • a second embodiment of the measuring device 10 according to the invention is shown in Figures 5 to 7. In these figures, elements similar to those of the previous figures are designated by identical references. According to this embodiment, the male longitudinal or transverse guide element of the intermediate member 56 is delimited by at least two opposite pairs of faces 70, 71 converging towards a plane parallel to the longitudinal and transverse directions.
  • At least one face 70, 71 of each pair is inclined relative to a plane parallel to the longitudinal and transverse directions, called the horizontal plane.
  • These faces 70, 71 of longitudinal or transverse guide are intended to cooperate with complementary faces of the female element of longitudinal or transverse guide.
  • the two faces 70, 71 are inclined relative to the horizontal plane and are substantially orthogonal to each other.
  • the guide faces of the female element are delimited by V-shaped grooves formed in the female element.
  • the faces 70, 71 of longitudinal or transverse guide of the intermediate member 56 are formed by faces 70, 71 of prismatic elements 72 attached to this intermediate member 56.
  • These prismatic elements are advantageously made of anti-friction material, for example in Teflon®.
  • the intermediate member 56 comprises two prismatic elements 72, each of generally cubic shape. These elements 72 are fixed in grooves of complementary shapes formed in the lateral faces of the intermediate member 56.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

Ce dispositif de mesure optique comprend un ensemble (14) d'éclairage d'une zone de la surface (12) relié en amont à une source de lumière par des moyens (18) de transmission de lumière, et un ensemble (22) de réception d'une image de cette zone de surface (12). La source de lumière comprend une source laser et les moyens (18) de transmission de lumière comprennent une fibre optique de transmission monomode (20). L'invention concerne également un dispositif de contrôle du positionnement du prisme (34) d'un tel dispositif, et un procédé de contrôle du positionnement du prisme (34) associé à ce dispositif de contrôle. Elle concerne enfin un procédé de positionnement du prisme utilisant le procédé de contrôle du positionnement précité.

Description

Dispositif perfectionné de mesure optique de rugosité d'une surface, dispositif de contrôle du positionnement du prisme d'un tel dispositif, procédé de contrôle du positionnement de ce prisme et procédé de positionnement de ce prisme
La' présente invention concerne un dispositif perfectionné de mesure optique de rugosité d'une surface, un dispositif de contrôle du positionnement du prisme d'un tel dispositif, un procédé de contrôle du positionnement de ce prisme et un procédé de positionnement de ce prisme. Un dispositif de mesure de rugosité doit notamment satisfaire à des critères de précision, d'amplitude de mesure et de fiabilité, afin de permettre la mesure efficace de la rugosité d'une surface. Il existe dans l'état de la technique des dispositifs de mesure de rugosité à balayage mécanique satisfaisant à ces critères, mais de tels dispositifs présentent notamment l'inconvénient d'être relativement lents à acquérir des mesures. On a donc proposé dans l'état de la technique des dispositifs de mesure optique de rugosité, plus rapides à mettre en œuvre que les dispositifs de mesure de rugosité à balayage mécanique. Ainsi, on connaît déjà dans l'état de la technique, notamment d'après FR-A-2 806 798 (FR-00 03622), un dispositif de mesure optique de la rugosité d'une surface, notamment de la surface d'une pièce mécanique, du type comprenant : - un ensemble d'éclairage d'une zone de la surface relié en amont à une source de lumière par des moyens de transmission de lumière, et - un ensemble de réception d'une image de cette zone de surface. Ce dispositif de mesure satisfait les critères requis de précision, d'amplitude de mesure et de fiabilité, et est relativement rapide à mettre en œuvre. L'invention a notamment pour but de perfectionner un tel dispositif de mesure. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de mesure optique du type précité, caractérisé en ce que la source de lumière comprend une source laser et les moyens de transmission de lumière comprennent une fibre optique de transmission monomode. On rappelle qu'une fibre optique monomode est une fibre optique dans laquelle la lumière est susceptible de se propager selon un seul mode de propagation, c'est-à-dire de manière sensiblement axiale dans la fibre. L'association de la source laser et de la fibre optique monomode permet de former, sur la surface dont on veut mesurer la rugosité, une zone d'éclairement (image de la source laser) réduite à une seule tavelure (encore appelée "spec le" conformément à la terminologie anglaise). Cette image est alors à la limite de la diffraction, et elle autorise la réalisation d'une mesure de rugosité avec une sensibilité relativement élevée du fait que toute l'énergie lumineuse émise par la fibre optique monomode est concentrée dans la tavelure. On rappelle qu'en général, tout instrument optique est affecté par un effet de diffraction. L'homme du métier considère qu'on est à la limite de la diffraction lorsque les défauts optiques cumulés de l'instrument se réduisent au minimum permis par les lois de l'optique, c'est-à-dire la diffraction. Un dispositif de mesure selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la source laser comprend une diode laser ; - l'ensemble de réception d'image est relié en aval à un ensemble de traitement de l'image comportant des moyens de division de cette image en des première et seconde parties d'image et des premiers et seconds moyens de réception séparée respectivement de ces première et seconde parties d'image ; - les moyens de division de l'image et les premiers et seconds moyens de réception séparée des première et seconde parties d'image sont portés par un support commun ; - les moyens de division de l'image comprennent un prisme de section carrée, muni d'une arête de réception délimitée par deux faces, dites faces d'entrée, les premiers et seconds moyens de réception séparée comprenant respectivement des première et seconde fibres optiques de réception en contact avec des faces du prisme, dites première et seconde faces de sortie, distinctes des faces d'entrée ; - le support commun comprend des moyens de pré-positionnement du prisme sur ce support commun, et des moyens de positionnement définitif du prisme sur le support commun ; - les moyens de pré-positionnement comportent un organe de forme complémentaire au deux faces de sortie ; - le dispositif de mesure comporte des moyens de déplacement des ensembles d'éclairage et de réception suivant deux directions sensiblement orthogonales, dites longitudinale et transversale ; - les moyens de déplacement comportent trois organes de guidage dits inférieur, intermédiaire et supérieur, l'organe inférieur étant relié à l'organe intermédiaire par une liaison glissière longitudinale, et l'organe supérieur étant relié à l'organe intermédiaire par une liaison glissière transversale ;
- la liaison glissière longitudinale est matérialisée par un élément mâle de guidage longitudinal porté par l'organe intermédiaire et un élément femelle de guidage longitudinal porté par l'organe inférieur, et la liaison glissière transversale est matérialisée par un élément mâle de guidage transversal porté par l'organe intermédiaire et un élément femelle de guidage transversal porté par l'organe supérieur ;
- l'organe intermédiaire a une forme générale parallélépipédique délimitée par une face inférieure et deux premières faces latérales opposées, formant l'élément mâle de guidage longitudinal, destinées à coopérer avec des faces complémentaires de l'élément femelle de guidage longitudinal, et une face supérieure et deux secondes faces latérales opposées, formant l'élément mâle de guidage transversal, destinées à coopérer avec des faces complémentaires de l'élément femelle de guidage transversal ;
- des patins de glissement sont agencés entre les faces complémentaires délimitant les liaisons glissières ;
- les patins de glissement sont en matériau anti-frottement, de préférence en Téflon® ; - l'élément mâle de guidage longitudinal ou transversal de l'organe intermédiaire est délimité par au moins deux paires opposées de faces convergeant vers un plan parallèle aux directions longitudinale et transversale, au moins une face de chaque paire étant inclinée par rapport au plan parallèle aux directions longitudinale et transversale, ces faces de guidage longitudinal ou transversal étant destinées à coopérer avec des faces complémentaires de l'élément femelle de guidage longitudinal ou transversal ;
- les faces de guidage longitudinal ou transversal de l'organe intermédiaire sont formées par des faces d'éléments prismatiques rapportés sur cet organe intermédiaire ;
- les éléments prismatiques sont en matériau anti-frottement, de préférence en Téflon® ;
- les ensembles d'éclairage et de réception sont portés par l'organe supérieur. La fiabilité du dispositif de mesure dépend notamment du bon positionnement A cet effet, l'invention a également pour objet un dispositif de contrôle du positionnement du prisme d'un dispositif de mesure selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend : - une embase sur laquelle le support commun est destiné à être placé, - des première et seconde sources de lumière, dites sources inverses car destinées à émettre de la lumière à travers respectivement les première et seconde fibres optiques de réception vers les faces de sortie du prisme, et - des moyens de visualisation de l'image formée par la lumière émise par la première fibre optique de réception sur la première face d'entrée du prisme et de l'image formée par la lumière émise par la seconde fibre optique de réception sur la seconde face d'entrée du prisme. De manière optionnelle, les moyens de visualisation des images formées sur les première et seconde faces d'entrée du prisme comprennent un ensemble optique formant microscope. L'invention concerne en outre un procédé de contrôle du positionnement du prisme d'un dispositif selon l'invention au moyen d'un dispositif de contrôle du positionnement précité, caractérisé en ce que : - on place le support commun sur l'embase du dispositif de contrôle du positionnement, - on relie, avant ou après avoir pré-positionné le prisme sur le support commun, les première et seconde fibres optiques de réception respectivement aux première et seconde sources inverses, et - on visualise les images formées sur les première et seconde faces d'entrée du prisme. L'invention concerne enfin un procédé de positionnement du prisme d'un dispositif selon l'invention au moyen d'un dispositif de contrôle du positionnement précité, caractérisé en ce que : - on contrôle le positionnement du prisme au moyen du procédé de contrôle du positionnement précité, puis, - si les images formées sur les première et seconde faces d'entrée du prisme sont délimitées par des contours qui se prolongent l'un et l'autre et forment deux parties complémentaires d'un même disque sensiblement de surfaces identiques, on positionne définitivement le prisme, et - si les images formées sur les première et seconde faces d'entrée du prisme sont délimitées par des contours qui se prolongent l'un et l'autre et forment deux parties complémentaires d'un même disque de surfaces relativement différentes, on corrige la position du prisme, notamment en faisant pivoter ce prisme par rapport au support commun autour d'un axe sensiblement parallèle à son arête de réception, et on positionne définitivement ce prisme. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un dispositif de mesure selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail en coupe d'une partie du dispositif de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue selon la flèche III de la figure 1 du dispositif de mesure représenté sur cette figure 1 ; - la figure 4 est une vue en perspective d'un organe intermédiaire de guidage visible sur les figures 1 et 3 ; - la figure 5 est une vue similaire à la figure 1 d'un dispositif de mesure selon un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue similaire à la figure 3 du dispositif de mesure représenté sur la figure 5 ; - la figure 7 est une vue similaire à la figure 4 d'un organe intermédiaire de guidage visible sur les figures 5 et 6 ; - la figure 8 est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif de contrôle du positionnement du prisme d'un dispositif de mesure selon l'invention ; - les figures 9 à 11 représentent des première et seconde parties d'image obtenue par le dispositif de contrôle du positionnement. On a représenté sur les figures 1 à 4 un dispositif de mesure optique de rugosité selon un premier mode de réalisation de l'invention, désigné par la référence générale 10. Ce dispositif de mesure 10 est destiné à mesurer la rugosité d'une surface 12, par exemple la surface 12 d'une pièce mécanique. Le dispositif de mesure 10 comporte un ensemble d'éclairage 14 destiné à éclairer une zone de la surface 12. Cet ensemble d'éclairage 14, d'un type classique par exemple tel que décrit dans FR-A-2 806 798, est relié en amont à une source de lumière 16 par des moyens 18 de transmission de lumière. Afin que la zone éclairée de la surface 12 soit réduite à une seule tavelure, la source de lumière 16 comporte une source laser, par exemple une diode laser, et les moyens 18 de transmission de lumière comportent une fibre optique monomode 20 (représentée sur la figure 2). Le dispositif de mesure 10 comporte en outre un ensemble 22 de réception d'une image de la zone éclairée de la surface 12. Cet ensemble de réception 22 est d'un type classique par exemple tel que décrit dans FR-A-2 806 798. Dans ce qui suit, un élément sera qualifié d'aval ou d'amont selon sa position relative dans le sens de la propagation de la lumière dans le dispositif de mesure 10. L'ensemble de réception 22 est relié en aval à un ensemble 24 de traitement de l'image permettant de mesurer la rugosité de la surface conformément à une technique classique d'écartométrie évoquée notamment dans FR-A-2 806 798. Cet ensemble 24 de traitement de l'image comporte des moyens 26 de division de cette image en des première et seconde parties d'image. L'ensemble de réception 22 comporte en outre des premiers 28 et seconds 30 moyens de réception séparée respectivement de ces première et seconde parties d'image. Les moyens 26 de division de l'image et les premier 28 et second 30 moyens de réception séparée sont portés par un support commun 32. En général, les moyens 26 de division comprennent un prisme 34 de section carrée. Ce prisme 34 est muni d'une arête de réception délimitée par deux faces 34A et 34B de ce prisme 34, dites faces d'entrée. Les premiers 28 et seconds 30 moyens de réception séparée comprennent respectivement des première 36 et seconde 38 fibres optiques de réception en contact avec deux autres faces du prisme, dites première 34C et seconde 34D faces de sortie, distinctes des faces d'entrée (voir notamment la figure 2). Pour un bon fonctionnement du dispositif de mesure optique 10, le prisme 34 doit être positionné de manière précise sur le support commun 32. Dans ce but, ce support commun 32 comporte des moyens de pré-positionnement du prisme sur ce support commun 32, ainsi que des moyens de positionnement définitif du prisme 34 sur le support commun 32. De préférence, les moyens de pré-positionnement du prisme 34 sur le support commun 32 comportent un organe de forme complémentaire aux deux faces de sortie 34C et 34D, par exemple un organe 39 profilé en V susceptible de coopérer avec les faces 34C et 34D du prisme 34. Les moyens de positionnement définitif du prisme 34 sur le support commun 32 comportent par exemple de la colle de fixation. Afin de positionner correctement le prisme 34 dans le dispositif de mesure 10, on prévoit un dispositif 40 de contrôle du positionnement de ce prisme 34 sur le support commun 32. Ce dispositif de contrôle 40 comporte une embase 42, sur laquelle le support commun 32 est destiné à être placé. Le dispositif de contrôle comporte en outre des première 44 et seconde 46 sources de lumière, dites sources inverses car destinées à émettre de la lumière à travers respectivement les première 36 et seconde 38 fibres optiques de réception vers les faces 34C et 34D de sortie du prisme 34. Le dispositif de contrôle 40 comporte enfin des moyens 48 de visualisation de l'image formée par la lumière émise par la première fibre optique sur la première face 34A d'entrée du prisme 34 et de l'image formée par la lumière émise par la seconde fibre optique 38 de réception sur la seconde face 34B d'entrée du prisme 34. Les moyens 48 de visualisation des images formées sur les première 34A et seconde 34B faces d'entrée du prisme 34 comprennent de préférence un ensemble optique 50 formant microscope. Avant d'assurer un positionnement définitif du prisme 34, on contrôle le prépositionnement de ce prisme 34, au moyen du dispositif de contrôle 40, conformément à un procédé comportant les étapes décrites ci-après. Tout d'abord, l'utilisateur place le support commun 32 sur l'embase 42 du dispositif 40 de contrôle du positionnement. Ensuite, l'utilisateur relie, avant ou après avoir pré-positionné le prisme 34 sur le support commun 32, les première 36 et seconde 38 fibres optiques de réception respectivement aux première 44 et seconde 46 sources inverses. Le pré-positionnement du prisme 34 est réalisé par exemple en le plaçant dans l'organe profilé 39, une couche de colle non durcie (non polymérisée) étant intercalée entre cet organe profilé 39 et le prisme 34. Tant que le durcissement de la colle n'est pas intervenu, la position du prisme 34 peut être modifiée. Ainsi, avant le durcissement de la colle, l'utilisateur visualise les images formées sur les première 34A et seconde 34B faces d'entrée du prisme 34. Les figures 9 à 11 représentent respectivement trois exemples d'images formées sur les première 34A et seconde 34B faces d'entrée du prisme visibles par l'utilisateur plaçant un œil au droit d'un oculaire du microscope 50. Sur la figure 9, les images formées sur les première et seconde faces d'entrée du prisme 34 sont délimitées par des contours qui ne se prolongent pas l'un et l'autre pour former un cercle. Dans ce cas, le support commun 32 est défectueux et sera envoyé au rébus. Sur la figure 10, les images formées sur les première 34A et seconde 34B faces d'entrée du prisme sont délimitées par des contours qui se prolongent l'un et l'autre et qui forment deux parties complémentaires d'un même disque de surfaces relativement différentes. Dans ce cas, le prisme 34 est mal positionné. L'utilisateur corrige alors sa position, notamment en faisant pivoter ce prisme 34 par rapport au support commun 32 autour d'un axe sensiblement parallèle à son arête de réception. Sur la figure 11 , les images formées sur les première 34A et seconde 34B faces d'entrée du prisme 34 sont délimitées par des contours qui se prolongent l'un et l'autre, et forment deux parties complémentaires d'un même disque, sensiblement de surfaces identiques. Dans ce cas, le prisme est correctement pré-positionné. Lorsque l'utilisateur est assuré que le prisme est correctement pré-positionné, il le positionne définitivement en faisant durcir (polymériser) la colle. La colle, tout en participant au pré-positionnement du prisme 34, forme des moyens de positionnement définitif de ce prisme 34. En variante, d'autres moyens de positionnement du prisme pourraient être utilisés. Afin de pouvoir facilement mesurer la rugosité d'une surface 12 relativement étendue, le dispositif de mesure 10 comporte des moyens 52 de déplacement des ensembles d'éclairage 14 et de réception 22 suivant deux directions sensiblement orthogonales dite, par convention, longitudinale (selon l'axe X sur les figures) et transversale (selon l'axe Y sur les figures). Ces moyens 52 de déplacement comportent trois organes de guidage dits organe de guidage inférieur 54, organe de guidage intermédiaire 56, et organe de guidage supérieur 58, les ensembles d'éclairage 14 et de réception 22 étant portés par cet organe supérieur 58. L'organe inférieur 54 est relié à l'organe intermédiaire 56 par une liaison glissière longitudinale (voir figure 2), et l'organe supérieur 58 est relié à l'organe intermédiaire 56 par une liaison glissière transversale (voir figure 1 ). La liaison glissière longitudinale est matérialisée par un élément mâle de guidage longitudinal porté par l'organe intermédiaire 56 et un élément femelle de guidage longitudinal porté par l'organe inférieur 54. La liaison glissière transversale est matérialisée par un élément mâle de guidage transversal porté par l'organe intermédiaire 56 et un élément femelle de guidage transversal porté par l'organe supérieur 58. L'organe intermédiaire 56 a une forme générale parallélépipédique (voir figure 4). Cette forme générale parallélépipédique est délimitée par : - une face inférieure 60 et deux premières faces latérales opposées 61 A et 61 B, formant l'élément mâle de guidage longitudinal, destinées respectivement à coopérer avec des faces complémentaires 62, 63A et 63B de l'élément femelle de guidage longitudinal ; - une face supérieure 64 et deux secondes faces latérales opposées 65A et 65B orthogonales aux faces 61 A et 61 B, formant l'élément mâle de guidage transversal, et destinées respectivement à coopérer avec des faces complémentaires 66, 67A et 67B de l'élément femelle de guidage transversal. Afin de permettre un glissement efficace des organes 54, 56, 58 de guidage les uns par rapport aux autres, on prévoit des patins de glissement 68 agencés entre les faces complémentaires délimitant les liaisons glissière. En général, ces patins 68 sont fixés sur les organes de guidage supérieurs 58 et inférieurs 54, de manière à pouvoir glisser sur les faces de l'organe intermédiaire 56. Ces faces de l'organe intermédiaire 56 sont polies afin d'optimiser le glissement. De préférence, les patins de glissement 68 sont en matériau anti-frottements, par exemple en Téflon®. Un second mode de réalisation du dispositif de mesure 10 selon l'invention est représenté sur les figures 5 à 7. Sur ces figures, les éléments analogues à ceux des figures précédentes sont désignés par des références identiques. Selon ce mode de réalisation, l'élément mâle de guidage longitudinal ou transversal de l'organe intermédiaire 56 est délimité par au moins deux paires opposées de faces 70, 71 convergeant vers un plan parallèle aux directions longitudinale et transversale. Au moins une face 70, 71 de chaque paire est inclinée par rapport à un plan parallèle aux directions longitudinale et transversale, dit plan horizontal. Ces faces 70, 71 de guidage longitudinal ou transversal sont destinées à coopérer avec des faces complémentaires de l'élément femelle de guidage longitudinal ou transversal. Dans l'exemple représenté sur les figures 5 à 7, les deux faces 70, 71 sont inclinées par rapport au plan horizontal et sont sensiblement orthogonales entre elles. Les faces de guidage de l'élément femelle sont délimitées par des rainures de section en V ménagées dans l'élément femelle. De préférence, les faces 70, 71 de guidage longitudinal ou transversal de l'organe intermédiaire 56 sont formées par des faces 70, 71 d'éléments prismatiques 72 rapportés sur cet organe intermédiaire 56. Ces éléments prismatiques sont avantageusement en matériau anti-frottements, par exemple en Téflon®. On notera que dans l'exemple représenté sur les figures 5 à 7, l'organe intermédiaire 56 comporte deux éléments prismatiques 72, chacun de forme générale cubique. Ces éléments 72 sont fixés dans des rainures de formes complémentaires ménagées dans les faces latérales de l'organe intermédiaire 56. En ce qui concerne les principes généraux de fonctionnement et d'utilisation du dispositif de mesure 10, on pourra se référer à FR-A-2806798.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (10) de mesure optique de la rugosité d'une surface (12), notamment de la surface (12) d'une pièce mécanique, du type comprenant : - un ensemble (14) d'éclairage d'une zone de la surface (12) relié en amont à une source (16) de lumière par des moyens (18) de transmission de lumière, et - un ensemble (22) de réception d'une image de cette zone de surface (12), caractérisé en ce que la source (16) de lumière comprend une source laser et les moyens (18) de transmission de lumière comprennent une fibre optique de transmission monomode (20).
2. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la source laser comprend une diode laser.
3. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ensemble (22) de réception d'image est relié en aval à un ensemble (24) de traitement de l'image comportant des moyens (26) de division de cette image en des première et seconde parties d'image et des premiers (28) et seconds (30) moyens de réception séparée respectivement de ces première et seconde parties d'image.
4. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (26) de division de l'image et les premiers (28) et seconds (30) moyens de réception séparée des première et seconde parties d'image sont portés par un support commun (32).
5. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens (26) de division de l'image comprennent un prisme (34) de section carrée, muni d'une arête de réception délimitée par deux faces (34A, 34B), dites faces d'entrée, les premiers (28) et seconds (30) moyens de réception séparée comprenant respectivement des première (36) et seconde (38) fibres optiques de réception en contact avec des faces du prisme, dites première (34C) et seconde (34D) faces de sortie, distinctes des faces d'entrée.
6. Dispositif de mesure (10) selon les revendications 4 et 5 prises ensemble, caractérisé en ce que le support commun (32) comprend des moyens de prépositionnement du prisme (34) sur ce support commun (32), et des moyens de positionnement définitif du prisme (34) sur le support commun (32).
7. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de pré-positionnement comportent un organe de forme complémentaire au deux faces de sortie (34C, 34D).
8. Dispositif de mesure (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (52) de déplacement des ensembles d'éclairage (14) et de réception (22) suivant deux directions sensiblement orthogonales, dites longitudinale (X) et transversale (Y).
9. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de déplacement (52) comportent trois organes de guidage dits inférieur (54), intermédiaire (56) et supérieur (58), l'organe inférieur (54) étant relié à l'organe intermédiaire (56) par une liaison glissière longitudinale, et l'organe supérieur (58) étant relié à l'organe intermédiaire (56) par une liaison glissière transversale.
10. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 9, caractérisé en ce que : - la liaison glissière longitudinale est matérialisée par un élément mâle de guidage longitudinal porté par l'organe intermédiaire (56) et un élément femelle de guidage longitudinal porté par l'organe inférieur (54), et - la liaison glissière transversale est matérialisée par un élément mâle de guidage transversal porté par l'organe intermédiaire (56) et un élément femelle de guidage transversal porté par l'organe supérieur (58).
11. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'organe intermédiaire (56) a une forme générale parallélépipédique délimitée par : - une face inférieure (60) et deux premières faces (61 A, 61 B) latérales opposées, formant l'élément mâle de guidage longitudinal, destinées à coopérer avec des faces complémentaires de l'élément femelle de guidage longitudinal, et - une face supérieure (64) et deux secondes faces (65A, 65B) latérales opposées, formant l'élément mâle de guidage transversal, destinées à coopérer avec des faces complémentaires de l'élément femelle de guidage transversal.
12. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 11 , caractérisé en ce que des patins de glissement (68) sont agencés entre les faces complémentaires délimitant les liaisons glissières.
13. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 12, caractérisé en ce que les patins de glissement (68) sont en matériau anti-frottement, de préférence en Téflon®.
14. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'élément mâle de guidage longitudinal ou transversal de l'organe intermédiaire (56) est délimité par au moins deux paires opposées de faces (70) convergeant vers un plan parallèle aux directions longitudinale et transversale, au moins une face (70) de chaque paire étant inclinée par rapport au plan parallèle aux directions longitudinale et transversale, ces faces (70) de guidage longitudinal ou transversal étant destinées à coopérer avec des faces complémentaires de l'élément femelle de guidage longitudinal ou transversal.
15. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 14 . caractérisé en ce que les faces (70) de guidage longitudinal ou transversal de l'organe intermédiaire (56) sont formées par des faces (70) d'éléments prismatiques (72) rapportés sur cet organe intermédiaire (56).
16. Dispositif de mesure (10) selon la revendication 15 , caractérisé en ce que les éléments prismatiques (72) sont en matériau anti-frottement, de préférence en Téflon®.
17. Dispositif de mesure (10) selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que les ensembles d'éclairage (14) et de réception (22) sont portés par l'organe supérieur (58).
18. Dispositif (40) de contrôle du positionnement du prisme (34) d'un dispositif de mesure (10) selon l'une quelconque des revendications 5 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend : - une embase (42) sur laquelle le support commun (32) est destiné à être placé, - des première (44) et seconde (46) sources de lumière, dites sources inverses car destinées à émettre de la lumière à travers respectivement les première (36) et seconde (38) fibres optiques de réception vers les faces (34C, 34D) de sortie du prisme (34), et - des moyens (48) de visualisation de l'image formée par la lumière émise par la première (36) fibre optique de réception sur la première (34A) face d'entrée du prisme et de l'image formée par la lumière émise par la seconde (38) fibre optique de réception sur la seconde (34B) face d'entrée du prisme (34).
19. Dispositif (40) de contrôle du positionnement du prisme (34) selon la revendication 18, caractérisé en ce que les moyens (48) de visualisation des images formées sur les première (34A) et seconde (34B) faces d'entrée du prisme (34) comprennent un ensemble optique formant microscope (50).
20. Procédé de contrôle du positionnement du prisme (34) d'un dispositif de mesure (10) selon l'une quelconque des revendications 5 à 17, au moyen d'un dispositif (40) de contrôle du positionnement selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que : - on place le support commun (32) sur l'embase (42) du dispositif (40) de contrôle du positionnement, - on relie, avant ou après avoir pré-positionné le prisme (34) sur le support commun (32), les première (36) et seconde (38) fibres optiques de réception respectivement aux première (44) et seconde (46) sources inverses, et - on visualise les images formées sur les première (34A) et seconde (34B) faces d'entrée du prisme (34).
21. Procédé de positionnement du prisme (34) d'un dispositif de mesure (10) selon l'une quelconque des revendications 5 à 17, au moyen d'un dispositif (40) de contrôle du positionnement selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que : - on contrôle le positionnement du prisme (34) au moyen d'un procédé selon la revendication 20, puis, - si les images formées sur les première (34A) et seconde (34B) faces d'entrée du prisme (34) sont délimitées par des contours qui se prolongent l'un et l'autre et forment deux parties complémentaires d'un même disque sensiblement de surfaces identiques, on positionne définitivement le prisme (34), et - si les images formées sur les première (34A) et seconde (34B) faces d'entrée du prisme sont délimitées par des contours qui se prolongent l'un et l'autre et forment deux parties complémentaires d'un même disque de surfaces relativement différentes, on corrige la position du prisme (34), notamment en faisant pivoter ce prisme (34) par rapport au support commun (32) autour d'un axe sensiblement parallèle à son arête de réception, et on positionne définitivement ce prisme (34).
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