WO2005095897A1 - Optical angular position sensor - Google Patents

Optical angular position sensor Download PDF

Info

Publication number
WO2005095897A1
WO2005095897A1 PCT/FR2005/000794 FR2005000794W WO2005095897A1 WO 2005095897 A1 WO2005095897 A1 WO 2005095897A1 FR 2005000794 W FR2005000794 W FR 2005000794W WO 2005095897 A1 WO2005095897 A1 WO 2005095897A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polarizer
optical sensor
sensor according
rotating
angular position
Prior art date
Application number
PCT/FR2005/000794
Other languages
French (fr)
Inventor
Mustapha Remouche
Ayoub Chakari
Patrick Meyrueis
Francis Georges
Original Assignee
Universite Louis Pasteur, U.L.P.
Bei Ideacod
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universite Louis Pasteur, U.L.P., Bei Ideacod filed Critical Universite Louis Pasteur, U.L.P.
Publication of WO2005095897A1 publication Critical patent/WO2005095897A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/344—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using polarisation
    • G01D5/345—Polarising encoders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/20—Detecting rotary movement
    • G01D2205/26—Details of encoders or position sensors specially adapted to detect rotation beyond a full turn of 360°, e.g. multi-rotation

Definitions

  • the present invention relates to an optical sensor for measuring the angular position of a rotating object.
  • This sensor also makes it possible to determine the direction of rotation of the rotating object and the number of turns made by it.
  • it is useful to know the speed and the angular position of a rotating object.
  • it is sometimes interesting or necessary to know the speed and the angular position of the shaft of an engine, a vehicle wheel, a rolling mill cylinder or any rotating mechanism of a Machine tool.
  • a position sensor of the incremental encoder or absolute encoder type is used exploiting optical, magnetic, mechanical or other phenomena.
  • An incremental encoder also called amplitude modulated optical relative encoder, comprises a graduated disc at the periphery which rotates in connection with the object to be studied.
  • the light emitted by a light-emitting diode or another source is reflected by the graduations of the disc towards a receiving phototransistor which becomes saturated and blocked at the rate of the scrolling of the graduations.
  • This detection can also be carried out by transmission.
  • the pulses are counted to give information concerning the angular displacement (number of pulses delivered from a home position) and / or information concerning the speed (number of pulses per unit of time).
  • An incremental encoder generally has several channels: a channel giving one pulse per revolution used to count the number of revolutions made, a channel giving "n" pulses per revolution and an additional channel identical to the previous one but whose signals are more or less phase shifted minus 90 ° depending on the direction of rotation. It is thus also possible to obtain information concerning the direction of rotation of the object. However, such a sensor does not make it possible to know the exact position of the rotating object, but only its relative position relative to the initial position it occupied at the start of the measurement. When one wants to know the absolute position of the rotating object, one generally uses an optical sensor of the absolute encoder type with amplitude modulation. It is a disc divided into concentric tracks which rotates at the same time as the object to be studied.
  • Each track comprises an alternation of reflecting or absorbing zones which divide the disc into angular sectors identifiable by the state of the zones of each track which are associated with it and which thus form a unique identification code. Thanks to this optical code, a row of emitting diodes placed in front of each track, associated with a row of corresponding receivers, makes it possible at all times to identify the angular sector facing it and thus to give absolute position information for the rotating object.
  • the number of tracks present on the disc fixes the number of discrete positions that can be defined (n tracks corresponding to 2 n positions) and therefore determines the resolution of such an encoder. For obvious reasons related to its operating principle and the size that can reasonably be accepted for such a sensor, its resolution is limited.
  • This optical sensor includes a fixed polarizer, a mobile polarizer in rotation actuated by a drive unit which rotates the mobile polarizer in proportion to the angular or linear displacement of the object to be studied, a light source, an optical fiber with polarization maintenance making it possible to direct a beam of polarized light of known intensity through the polarizers and an optical fiber with polarization maintenance placed at the output of these polarizers and making it possible to bring the outgoing light to a detector to measure its intensity.
  • the rotation of the polarizer causes a modulation of the intensity of the linearly polarized light passing through it.
  • this modulation translates the change of position of the object.
  • this optical sensor no longer gives a result chosen from a set of discrete values, but belonging to a continuous range of values.
  • the use of polarization-maintaining optical fibers which are very sensitive to vibrations is a source of errors which in another way limits the resolution that can be achieved.
  • the measured intensity is a cosine function of the angular position of the rotating object studied. Since this function is not bijective, for a measured intensity, there are four possible corresponding angular position values. This prior sensor does not provide any means of lifting this indeterminacy, which constitutes a very important limitation.
  • the object of the invention is to provide a high resolution optical sensor which makes it possible to unambiguously detect the absolute angular position, the number of turns made and the direction of rotation of the rotating object.
  • the sensor according to the invention includes a linearly polarized light source which illuminates a mobile polarizer in rotation driven in proportion to the movement of the object to be studied, an output signal detector capturing the intensity of the beam at the output of the polarizer and a set of signal analyzers which calculates the desired results from the absolute angular position, the direction of rotation and the number of revolutions made by the object to be studied, from the measured intensity value and transmitted by the output signal detector.
  • the mobile polarizer in rotation is a polarizer with a variable polarization plane periodically depending on its rotational movement. It is preferably a segmented polarizer, that is to say composed of a succession of angular sectors each having a plane of polarization different from that of the adjacent sectors, and preferably a polarizer composed of a succession of angular sectors alternately having two different polarization planes.
  • the segmented polarizer mobile in rotation is composed of four sectors of the same size alternately having two orthogonal polarization planes.
  • the light beam can be divided at the input of the assembly so as to form a reference beam not crossing the polarizer, the intensity of which is detected and transmitted to the signal analyzer assembly so as to eliminate by comparison of any fluctuation related to the light source.
  • the resolution and the accuracy of the sensor according to the invention are independent of the speed of rotation, which is not the case for other amplitude modulation optical sensors for which these parameters are not the same at all times. rotational speeds, the worst results being obtained with slow speeds.
  • Figure 1 is a general block diagram of the angular position sensor according to the invention
  • Figure 2 is a simplified diagram of an exemplary embodiment of the angular position sensor according to the principle of Figure 1
  • FIG. 3 is a simplified perspective diagram of a first variant with a single axis of the part of the angular position sensor according to the invention comprising the rotating segmented polarizer;
  • FIG. 1 is a general block diagram of the angular position sensor according to the invention
  • Figure 2 is a simplified diagram of an exemplary embodiment of the angular position sensor according to the principle of Figure 1
  • FIG. 3 is a simplified perspective diagram of a first variant with a single axis of the part of the angular position sensor according to the invention comprising the rotating segmented polarizer
  • FIG. 1 is a general block diagram of the angular position sensor according to the invention
  • Figure 2 is a simplified diagram of an exemplary embodiment of the angular position sensor according to the principle of Figure 1
  • FIG. 3 is a simplified perspective diagram of
  • FIG. 4 is a simplified perspective diagram of a second two-axis variant of the part of the angular position sensor according to the invention comprising the rotating segmented polarizer;
  • Figure 5 is a plan view of an alternative segmented polarizer according to the invention;
  • Figures 6 and 7 are schematic views of two non-segmented polarizing discs;
  • Figures 8 and 9 are schematic views of two alternative segmented polarizing discs obtained from the two non-segmented polarizers of Figures 6 and 7.
  • Figure 10 is a schematic view of a non-segmented square polarizer
  • Figure 11 is a schematic view of a square segmented polarizer obtained from the unsegmented square polarizer of Figure 10
  • Figures 12 and 13 show the intensity curves obtained from the assembly of Figures 2 and 3 depending on whether the segmented polarizer rotates in one direction or the other direction
  • Figures 14 and 15 show the intensity curves obtained from the assembly of Figures 2 and 4 depending on whether the segmented polarizer rotates in one direction or the other direction
  • FIG. 16 is a block diagram of an angular position sensor according to the invention comprising a means of generating a second measurement signal coexisting permanently with the first measurement signal; .
  • FIG 17 is a simplified diagram of an exemplary embodiment of the angular position sensor according to the principle of Figure 16; .
  • Figures 18 and 19 show the intensity curves obtained from the assembly of Figures 16 and 17.
  • the optical angular position sensor according to a preferred embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to Figures 1 to 19.
  • the equivalent elements represented in the various figures will bear the same numerical references.
  • the optical sensor 1 according to the invention comprises a light source 2 which generates a linearly polarized light beam 3 of intensity I 0 .
  • Different types of light sources can be used, such as a polarized laser source, a polarized diode, a non-polarized diode followed by a fixed polarizer or the like.
  • a laser source which generates a coherent and linearly polarized light beam, for example with a wavelength of 633 nm (helium-neon laser).
  • This light source 2 illuminates a polarizer 4, preferably segmented, mobile in rotation and whose movement is linked to that of a rotating object 5 whose rotation we want to study, that is to say which we want to know at all instant the angular position ⁇ object , the direction of rotation and the number of turns it has already made since the start of the measurement.
  • This rotating object 5 can be arbitrary.
  • the shaft of an engine As an example of an application, mention may be made of the shaft of an engine, a vehicle wheel, a rolling mill cylinder, a rotating mechanism of a machine tool, or any other rotating object whose angular position we want to know precisely. It is also conceivable that the angular position sensor 1 according to the invention is used to measure the linear displacement of any object. The linear movement of the object to be studied is then transformed into a rotational movement by any appropriate means easily achievable by those skilled in the art. In this case, the rotating object 5 shown in the different figures corresponds to the rotating part of the movement transformation means. As can be seen in the various figures, the polarizer 4 is preferably in the form of a thin polymer plate and preferably in the form of a disc 6 after circular cutting.
  • the segmented polarizer 4 is mounted on an input rod 8 used to transmit the movement of rotation of the rotating object 5 to the segmented polarizer 4.
  • the attachment of the segmented polarizer 4 to the input rod 8 can be done by any suitable means and for example by means of a central fixing element or as shown using two support discs 9 fixed to the end of the rod 8 on either side of the segmented polarizer 4.
  • the size of these support discs 9 is smaller than that of the polarizer, so that a polarizing ring 10 remains free beyond the support discs 9, at the periphery of the polarizer 4.
  • the input rod 8 can be connected to the rotating object 5 directly as shown diagrammatically in FIG. 3 or by means of elements not shown not changing the rotational movement.
  • the angular displacement of the rotating object 5 is thus transmitted without modification to the segmented polarizer 4 which rotates in the same way and at the same speed as the object 5.
  • the connecting and fixing elements, not shown can for example be a ball bearing system which allows better mechanical stability of the sensor in operation and a coupling system which allows the optical part of the sensor to be moved away from the rotating object with the aim of better protection against physical disturbances (temperatures high, vibrations, electromagnetic fields etc ...)
  • a transmission system 11 modifying the rotational movement proportionally, can also be interposed between the rotating object 5 and the input rod 8.
  • FIG. 4 This is for example a transmission system 11 by gears or belts.
  • FIG 4 a variant comprising such a transmission system 11 by gear.
  • a transmission rod 12 coupled to the rotating object 5 carries a toothed wheel 13 which is engaged with a toothed wheel 14 carried by the input rod 8 on which is mounted the segmented polarizer 4.
  • the angular displacement ⁇ object of the rotating object 5 is thus transmitted to the polarizer 4 segmented according to a ratio depending on the gear ratio between the two toothed wheels 13 and 14.
  • This gear ratio can be arbitrary, but it is advantageously chosen at a value of 1/4, as shown. In this advantageous case, when the rotating object 5 rotates, the segmented polarizer 4 rotates a quarter of a turn.
  • the free peripheral ring 10 of the rotating polarizer 4 is used to make the measurements.
  • the polarizer 4 would be secured to a rotating support part at its peripheral zone and in which the measurement optical beam would pass through the central part of the polarizer.
  • the light source 2 emits an initial beam 3 of linearly polarized light of intensity I 0 which passes through the segmented polarizer 4.
  • the rotation of the polarizer 4, caused by and proportional to the rotation of the rotating object 5, induces a modulation of the light intensity at the output of the segmented polarizer 4 according to the law of Malus.
  • This outgoing light beam 15 is picked up by an optical output signal detector 16 arranged opposite.
  • the detector of the optical output signal 16, preferably a photodiode transforms the optical signal into an electrical signal. It then transmits the electrical intensity I of the measurement beam to a signal analyzer assembly 17.
  • the optical part thereof is isolated from light room. It is thus for example enclosed in a case of any suitable shape, not shown in the figures.
  • the angular motion sensor 1 is designed to be able to be used in industrial units, vehicles, or other applications for which it is subjected to conditions which are not optimal laboratory conditions. Thus, for example, it must sometimes withstand vibrations, high temperatures or other disturbances which must not affect the reliability and the resolution of the measurements carried out. To eliminate the influence on the results of any fluctuation in the light source which could cause annoying variations in the initial light intensity, it is advantageous to make a reference loop. For this, the light beam 3 emitted by the light source 2 is divided by a beam splitter 18 so as to form a measurement beam 19 passing through the mobile polarizer 4 and a reference beam 20 not crossing the segmented polarizer 4.
  • the beam splitter 18 does not modify the polarization state of the beams and can for example be made up of a separating cube, a semi-transparent mirror or the like.
  • the intensity I R of the reference beam 20, corresponding to the instantaneous value of the initial light intensity I 0 is preferably detected by a reference signal detector 21. a photodiode, and transmitted to the signal analyzer assembly 17. Thanks to this reference loop, the instantaneous value of the initial intensity of the light source 2 is continuously measured and transmitted to the analyzer assembly 17 which can thus s free from any variation thereof, for example by dividing the output intensity measured by the output signal 16 by the reference intensity I R measured by the reference signal detector 21.
  • the signal analyzer assembly 17 is an electronic processing module which comprises several stages and in particular, according to a preferred variant, a stage d amplification serving to amplify the signals coming from the various detectors 16 and 21, a stage of division of the output signal by the reference signal and a stage of calculation of the desired results among which, the angular position, the direction of rotation and the number of laps completed.
  • the analyzer assembly 17 may further comprise, depending on the case, a device for counting turns, half-turns or quarter-turns.
  • the calculation stage of the signal analyzer assembly 17 calculates an angular displacement value from the measured value of cos 2 ⁇ . However, and as already indicated in the introduction, this function, not being bijective, generates indeterminations as to the real value of the angular displacement.
  • the polarizer 4 of the angular position sensor 1 has a plane of polarization which varies periodically.
  • the period during which this modification of the plane of polarization characterizing the rotating polarizer 4 occurs depends on the rotational movement of this polarizer 4. It is preferably chosen equal to a quarter turn of the polarizer 4.
  • This periodic change of the plane of polarization of the polarizer 4 is preferably linked to the particular and original structure of the polarizer 4.
  • the polarizer 4 can be segmented. It may thus include a succession of angular sectors 22, each of these sectors 22 having a different plane of polarization at rest than that of the sectors which are adjacent to it.
  • the angle ⁇ formed between two polarization planes of the sectors of the polarizer varies between 0 ° and 90 °.
  • the polarizer 4 consists of a succession of angular sectors 22 alternately having two different polarization planes and preferably of orthogonal polarization planes
  • the mobile rotating polarizer 4 has four angular sectors 22 of the same size corresponding to four quarters of a disc, or respectively in the configuration such that illustrated an upper right quarter 23, a lower right quarter 24, a lower left quarter 25 and an upper left quarter 26.
  • the upper right quarter 23 and the lower left quarter 25 have a direction of vertical polarization, while the lower right quarter 24 and the upper left quarter 26 have a direction of polarization horizontal.
  • the composite curve of figure 12 or that of figure 13 for a variant with a single axis and the composite curve of FIG. 14 or that of FIG. 15 for a variant with two axes with a gear ratio of 1/4 we obtain, depending on whether the polarizer 4 rotates in one direction or the other, the composite curve of figure 12 or that of figure 13 for a variant with a single axis and the composite curve of FIG. 14 or that of FIG. 15 for a variant with two axes with a gear ratio of 1/4.
  • these curves always vary in the same direction as long as the direction of rotation of the polarizer 4 remains unchanged and are reversed if this direction of rotation changes.
  • the first measurement signal and this second measurement signal out of phase with the first constantly coexist.
  • the incident light beam is divided into two measurement beams using a beam splitter 18 which has no influence on the polarization state of the beams and which can for example be a separating cube, a semi-transparent mirror or the like.
  • the beam splitter 18 used to create the reference beam can be placed before (FIG. 16) or after (FIG. 17) that used to create the second beam. of measurement.
  • These two beam separators 18 can be identical or different.
  • This first measurement signal detector 42 captures the intensity I x and transmits the detected value in the form of an electrical signal to the analyzer assembly 17.
  • the second optical measurement beam encounters a means of generating a phase shift 43 which creates a phase shift of angle ⁇ relative to the first measurement beam.
  • the two measurement signal detectors 42 and 44 may be identical or different and are preferably photodiodes .
  • the means for generating a phase shift 43 can be arbitrary as long as it does not modify the state of polarization of the beam.
  • the variant shown in FIG. 17 consists in geometrically creating the phase shift by shifting by an angle ⁇ the point of impact 45 of the second intensity measurement beam I 2 relative to the point of impact 46 of the first measurement beam d 'intensity
  • the phase shift can be chosen by any angle ⁇ between 0 and
  • the intensity values I x and I 2 transmitted to the analyzer assembly 17 by the measurement signal detectors 42 and 44 can be represented as a function of the angle of rotation ⁇ object of the rotating object 5 in the form of two curves offset by an angle ⁇ corresponding to the phase shift.
  • An example of such a pair of 45 ° phase shifted curves has been shown in FIGS. 18 and 19.
  • the second measurement signal I 2 is used to measure the angular position of the rotating object in the transition zones between 0 ° and 5 ° and between 85 ° and 90 °.
  • the transition zone between 0 ° and 5 ° of the first signal corresponds to the linear zone between 45 ° and 50 ° of the second signal.
  • the transition zone between 85 ° and 90 ° of the first signal corresponds to the linear zone between 40 ° and 45 ° of the second measurement signal.
  • the segmented polarizer according to the invention is inexpensive and very simple to produce. It is more robust and precise. Three exemplary embodiments are given in FIGS. 6 to 11. It is easy to obtain two polarizing discs 6, segmented as previously described, from two polarizing discs 27 and 28 with a plane of constant polarization and respectively horizontal for the polarizer 27 shown in FIG. 6 and vertical for the polarizer 28 shown in FIG. 7.
  • this square segmented polarizer 37 can optionally be cut at the periphery to obtain a segmented polarizing disc such as discs 35 or 36. Obviously, these manufacturing methods are given.
  • the rotating polarizer 4 with a periodically variable plane of polarization of the angular position sensor 1 according to the invention can be achieved by any other suitable means imaginable by those skilled in the art.
  • the optical sensor 1 according to the invention is particularly advantageous because it allows the absolute angular position, the direction of rotation and the number of turns made by a rotating object to be given in a simple, reliable and precise manner. In addition, it is inexpensive and very easy to make. It is not limited in number of turns and works both at high and low speed. It remains reliable and precise even when used in unfavorable conditions such as industrial operating conditions.
  • the invention is not limited to the preferred embodiments described above and represented on the different figures, the skilled person can make many modifications and imagine other variants without departing from the scope and scope of the invention defined by the appended claims.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

The invention relates to an optical sensor (1) which can be used to detect, unambiguously and with high resolution, the absolute angular position, the number of revolutions performed and the direction of rotation of the rotating object. The inventive sensor comprises: a linearly polarised light source (2) for illuminating a polariser (4) which rotates proportionally to the rotation of the object to be analysed and which has a polarisation plane that varies periodically during the rotary movement thereof, a detector (16) for detecting the intensity of the beam that passes through the polariser, and a signal analyser assembly (17). The rotating polariser preferably comprises four same-sized sections having two alternating orthogonal polarisation planes. The invention is of interest to manufacturers and users of angular position sensors.

Description

CAPTEUR OPTIQUE DE POSITION ANGULAIRE ANGULAR POSITION SENSOR
La présente invention concerne un capteur optique de mesure de la position angulaire d'un objet tournant. Ce capteur permet également de déterminer le sens de rotation de l'objet tournant et le nombre de tours effectués par celui-ci. Dans de nombreuses situations, que ce soit dans l'industrie ou dans la vie de tous les jours, il est utile de connaître la vitesse et la position angulaire d'un objet en rotation. Ainsi par exemple, il est parfois intéressant ou nécessaire de connaître la vitesse et la position angulaire de l'arbre d'un moteur, d'une roue de véhicule, d'un cylindre de laminoir ou d'un mécanisme tournant quelconque d'une machine outil. Classiquement, lorsque l'on veut connaître la position angulaire d'un objet en rotation, on utilise un capteur de position de type codeur incrémental ou codeur absolu exploitant des phénomènes optiques, magnétiques, mécaniques ou autre. Un codeur incrémental, également appelé codeur relatif optique à modulation d'amplitude, comporte un disque gradué en périphérie qui tourne en liaison avec l'objet à étudier. La lumière émise par une diode électroluminescente ou une autre source est réfléchie par les graduations du disque vers un phototransistor récepteur qui se sature et se bloque à la cadence du défilement des graduations. Cette détection peut également être opérée par transmission. Les impulsions sont comptabilisées pour donner une information concernant le déplacement angulaire (nombre d'impulsions délivrées depuis une position d'origine) et/ou une information concernant la vitesse (nombre d'impulsions par unité de temps). Un codeur incrémental possède généralement plusieurs voies : une voie donnant une impulsion par tour servant à compter le nombre de tours effectués, une voie donnant "n" impulsions par tour et une voie supplémentaire identique à la précédente mais dont les signaux sont déphasés de plus ou moins 90° suivant le sens de rotation. Il est ainsi possible d'obtenir également une information concernant le sens de rotation de l'objet. Un tel capteur ne permet cependant pas de connaître la position exacte de l'objet tournant, mais uniquement sa position relative par rapport à la position initiale qu'il occupait au début de la mesure . Lorsque l'on veut connaître la position absolue de l'objet tournant, on utilise en général un capteur optique de type codeur absolu à modulation d'amplitude. Il s'agit d'un disque divisé en pistes concentriques qui tourne en même temps que l'objet à étudier. Chaque piste comporte une alternance de zones réfléchissantes ou absorbantes qui divisent le disque en secteurs angulaires identifiables par l'état des zones de chaque piste qui lui sont associées et qui forment ainsi un code unique d'identification. Grâce à ce code optique, une rangée de diodes émettrices placées en face de chaque piste, associée à une rangée de récepteurs correspondants, permet à chaque instant d'identifier le secteur angulaire qui lui fait face et ainsi de donner une information de position absolue pour l'objet en rotation. Le nombre de pistes présentes sur le disque fixe le nombre de positions discrètes pouvant être définies (n pistes correspondant à 2n positions) et détermine donc la résolution d'un tel codeur. Pour des raisons évidentes liées à son principe de fonctionnement et à l'encombrement pouvant raisonnablement être accepté pour un tel capteur, sa résolution est limitée. Avec les capteurs les plus sophistiqués de ce type, on ne peut actuellement dépasser une résolution de l'ordre de 216. Si une résolution plus importante est nécessaire, ce type de capteur est inadapté. Pour améliorer la résolution et éviter les inconvénients précédemment cités, un nouveau type de capteurs de position angulaire a été développé ces dernières années. Il s'agit de capteurs optiques fonctionnant selon le principe de la lumière polarisée. Un tel capteur a par exemple été décrit dans la demande de brevet EP 0.246.892 au nom de BRITISH AEROSPACE PUBLIC LIMITED COMPANY. Ce capteur optique comprend un polariseur fixe, un polariseur mobile en rotation actionné par une unité d'entraînement qui fait tourner le polariseur mobile proportionnellement au déplacement angulaire ou linéaire de l'objet à étudier, une source lumineuse, une fibre optique à maintien de polarisation permettant de diriger un faisceau de lumière polarisée d'intensité connue à travers les polariseurs et une fibre optique à maintien de polarisation placée à la sortie de ces polariseurs et permettant d'amener la lumière sortante à un détecteur pour mesurer son intensité. Selon la loi de Malus, la rotation du polariseur provoque une modulation de l'intensité de la lumière polarisée linéairement traversant celui-ci. La rotation du polariseur étant proportionnelle au déplacement de l'objet à étudier, cette modulation traduit le changement de position de l'objet. Avantageusement, ce capteur optique ne donne plus un résultat choisi parmi un ensemble de valeurs discrètes, mais appartenant à une gamme continue de valeurs. Cependant, l'utilisation de fibres optiques à maintien de polarisation très sensibles aux vibrations est une source d'erreurs qui limite d'une autre façon la résolution pouvant être atteinte. Par ailleurs, selon, la loi de Malus l'intensité mesurée est une fonction en cosinus carré de la position angulaire de l'objet tournant étudié. Cette fonction n'étant pas bijective, pour une intensité mesurée, il existe quatre valeurs de position angulaire correspondantes possibles. Ce capteur antérieur ne prévoit aucun moyen de levée de cette indétermination, ce qui constitue une limitation très importante. En outre, ce capteur ne permet pas de déterminer le sens de rotation de l'objet tournant. Le but de l'invention est de fournir un capteur optique de grande résolution qui permet de détecter sans ambiguïté la position angulaire absolue, le nombre de tours effectués et le sens de rotation de l'objet tournant. Pour résoudre ce problème technique, le capteur selon l'invention comporte une source de lumière polarisée linéairement qui vient éclairer un polariseur mobile en rotation entraîné de façon proportionnelle au déplacement de l'objet à étudier, un détecteur de signal de sortie captant l'intensité du faisceau à la sortie du polariseur et un ensemble analyseur de signaux qui calcule les résultats souhaités parmi la position angulaire absolue, le sens de rotation et le nombre de tours effectués par l'objet à étudier, à partir de la valeur d'intensité mesurée et transmise par le détecteur de signal de sortie. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le polariseur mobile en rotation est un polariseur à plan de polarisation variable périodiquement en fonction de son mouvement de rotation. Il s'agit de préférence d'un polariseur segmenté, c'est-à-dire composé d'une succession de secteurs angulaires présentant chacun un plan de polarisation différent de celui des secteurs adjacents, et préférentiellement d'un polariseur composé d'une succession de secteurs angulaires présentant alternativement deux plans de polarisation différents. Selon le mode de réalisation préféré et le plus simple, le polariseur segmenté mobile en rotation est composé de quatre secteurs de même taille présentant alternativement deux plans de polarisation orthogonaux. De façon préférentielle, le faisceau lumineux peut être divisé à l'entrée du montage de manière à former un faisceau de référence ne traversant pas le polariseur, dont l'intensité est détectée et transmise à l'ensemble analyseur de signaux de manière à éliminer par comparaison toute fluctuation liée à la source lumineuse. Avantageusement, la résolution et la précision du capteur selon l'invention sont indépendantes de la vitesse de rotation, ce qui n'est pas le cas des autres capteurs optiques à modulation d'amplitude pour lesquels ces paramètres ne sont pas les mêmes à toutes les vitesses de rotation, les plus mauvais résultats étant obtenus avec des vitesses lentes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, description faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : . la figure 1 est un schéma général par blocs du capteur de position angulaire selon l'invention ; la figure 2 est un schéma simplifié d'un exemple de réalisation du capteur de position angulaire selon le principe de la figure 1 ; la figure 3 est un schéma simplifié en perspective d'une première variante à un seul axe de la partie du capteur de position angulaire selon l'invention comprenant le polariseur segmenté tournant ; la figure 4 est un schéma simplifié en perspective d'une deuxième variante à deux axes de la partie du capteur de position angulaire selon l'invention comprenant le polariseur segmenté tournant ; la figure 5 est une vue en plan d'une variante de polariseur segmenté selon l'invention ; les figures 6 et 7 sont des vues schématiques de deux disques polariseurs non segmentés ; les figures 8 et 9 sont des vues schématiques de deux variantes de disque polariseur segmenté obtenues à partir des deux polariseurs non segmentés des figures 6 et 7 ;la figure 10 est une vue schématique d'un polariseur carré non segmenté ; la figure 11 est une vue schématique d'un polariseur segmenté carré obtenu à partir du polariseur carré non segmenté de la figure 10 ; les figures 12 et 13 représentent les courbes d'intensité obtenues à partir du montage des figures 2 et 3 selon que le polariseur segmenté tourne dans un sens ou dans l'autre sens ; les figures 14 et 15 représentent les courbes d'intensité obtenues à partir du montage des figures 2 et 4 selon que le polariseur segmenté tourne dans un sens ou dans l'autre sens ; la figure 16 est un schéma fonctionnel par blocs d'un capteur de position angulaire selon l'invention comprenant un moyen de génération d'un deuxième signal de mesure coexistant en permanence avec le premier signal de mesure ; . la figure 17 est un schéma simplifié d'un exemple de réalisation du capteur de position angulaire selon le principe de la figure 16 ; . les figures 18 et 19 représentent les courbes d'intensité obtenues à partir du montage des figures 16 et 17. Le capteur optique de position angulaire selon un mode de réalisation préférentiel de la présente invention va maintenant être décrit de façon détaillée en référence aux figures 1 à 19. Les éléments équivalents représentés sur les différentes figures porteront les mêmes références numériques . Le capteur optique 1 selon l'invention comporte une source lumineuse 2 qui génère un faisceau lumineux 3 polarisé linéairement d'intensité I0. Différents types de sources lumineuses peuvent être utilisées comme par exemple une source laser polarisée, une diode polarisée, une diode non polarisée suivie d'un polariseur fixe ou autre. On utilise de préférence une source laser qui génère un faisceau de lumière cohérente et polarisée linéairement par exemple de longueur d'onde de 633 nm (laser Hélium -Néon). Cette source lumineuse 2 vient éclairer un polariseur 4, préférentiellement segmenté, mobile en rotation et dont le mouvement est lié à celui d'un objet tournant 5 dont on veut étudier la rotation, c'est-à-dire dont on veut connaître à tout instant la position angulaire θobjet, le sens de rotation et le nombre de tours qu'il a déjà effectué depuis le début de la mesure. Cet objet tournant 5 peut être quelconque.The present invention relates to an optical sensor for measuring the angular position of a rotating object. This sensor also makes it possible to determine the direction of rotation of the rotating object and the number of turns made by it. In many situations, whether in industry or in everyday life, it is useful to know the speed and the angular position of a rotating object. For example, it is sometimes interesting or necessary to know the speed and the angular position of the shaft of an engine, a vehicle wheel, a rolling mill cylinder or any rotating mechanism of a Machine tool. Conventionally, when one wants to know the angular position of a rotating object, a position sensor of the incremental encoder or absolute encoder type is used exploiting optical, magnetic, mechanical or other phenomena. An incremental encoder, also called amplitude modulated optical relative encoder, comprises a graduated disc at the periphery which rotates in connection with the object to be studied. The light emitted by a light-emitting diode or another source is reflected by the graduations of the disc towards a receiving phototransistor which becomes saturated and blocked at the rate of the scrolling of the graduations. This detection can also be carried out by transmission. The pulses are counted to give information concerning the angular displacement (number of pulses delivered from a home position) and / or information concerning the speed (number of pulses per unit of time). An incremental encoder generally has several channels: a channel giving one pulse per revolution used to count the number of revolutions made, a channel giving "n" pulses per revolution and an additional channel identical to the previous one but whose signals are more or less phase shifted minus 90 ° depending on the direction of rotation. It is thus also possible to obtain information concerning the direction of rotation of the object. However, such a sensor does not make it possible to know the exact position of the rotating object, but only its relative position relative to the initial position it occupied at the start of the measurement. When one wants to know the absolute position of the rotating object, one generally uses an optical sensor of the absolute encoder type with amplitude modulation. It is a disc divided into concentric tracks which rotates at the same time as the object to be studied. Each track comprises an alternation of reflecting or absorbing zones which divide the disc into angular sectors identifiable by the state of the zones of each track which are associated with it and which thus form a unique identification code. Thanks to this optical code, a row of emitting diodes placed in front of each track, associated with a row of corresponding receivers, makes it possible at all times to identify the angular sector facing it and thus to give absolute position information for the rotating object. The number of tracks present on the disc fixes the number of discrete positions that can be defined (n tracks corresponding to 2 n positions) and therefore determines the resolution of such an encoder. For obvious reasons related to its operating principle and the size that can reasonably be accepted for such a sensor, its resolution is limited. With the most sophisticated sensors of this type, we cannot currently exceed a resolution of the order of 2 16 . If a higher resolution is required, this type of sensor is unsuitable. To improve resolution and avoid the aforementioned drawbacks, a new type of angular position sensor has been developed in recent years. These are optical sensors operating on the principle of polarized light. Such a sensor has for example been described in patent application EP 0,246,892 in the name of BRITISH AEROSPACE PUBLIC LIMITED COMPANY. This optical sensor includes a fixed polarizer, a mobile polarizer in rotation actuated by a drive unit which rotates the mobile polarizer in proportion to the angular or linear displacement of the object to be studied, a light source, an optical fiber with polarization maintenance making it possible to direct a beam of polarized light of known intensity through the polarizers and an optical fiber with polarization maintenance placed at the output of these polarizers and making it possible to bring the outgoing light to a detector to measure its intensity. According to the law of Malus, the rotation of the polarizer causes a modulation of the intensity of the linearly polarized light passing through it. The rotation of the polarizer being proportional to the displacement of the object to be studied, this modulation translates the change of position of the object. Advantageously, this optical sensor no longer gives a result chosen from a set of discrete values, but belonging to a continuous range of values. However, the use of polarization-maintaining optical fibers which are very sensitive to vibrations is a source of errors which in another way limits the resolution that can be achieved. Moreover, according to the law of Malus the measured intensity is a cosine function of the angular position of the rotating object studied. Since this function is not bijective, for a measured intensity, there are four possible corresponding angular position values. This prior sensor does not provide any means of lifting this indeterminacy, which constitutes a very important limitation. In addition, this sensor does not make it possible to determine the direction of rotation of the rotating object. The object of the invention is to provide a high resolution optical sensor which makes it possible to unambiguously detect the absolute angular position, the number of turns made and the direction of rotation of the rotating object. To solve this technical problem, the sensor according to the invention includes a linearly polarized light source which illuminates a mobile polarizer in rotation driven in proportion to the movement of the object to be studied, an output signal detector capturing the intensity of the beam at the output of the polarizer and a set of signal analyzers which calculates the desired results from the absolute angular position, the direction of rotation and the number of revolutions made by the object to be studied, from the measured intensity value and transmitted by the output signal detector. According to an essential characteristic of the invention, the mobile polarizer in rotation is a polarizer with a variable polarization plane periodically depending on its rotational movement. It is preferably a segmented polarizer, that is to say composed of a succession of angular sectors each having a plane of polarization different from that of the adjacent sectors, and preferably a polarizer composed of a succession of angular sectors alternately having two different polarization planes. According to the preferred and simplest embodiment, the segmented polarizer mobile in rotation is composed of four sectors of the same size alternately having two orthogonal polarization planes. Preferably, the light beam can be divided at the input of the assembly so as to form a reference beam not crossing the polarizer, the intensity of which is detected and transmitted to the signal analyzer assembly so as to eliminate by comparison of any fluctuation related to the light source. Advantageously, the resolution and the accuracy of the sensor according to the invention are independent of the speed of rotation, which is not the case for other amplitude modulation optical sensors for which these parameters are not the same at all times. rotational speeds, the worst results being obtained with slow speeds. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows, description made with reference to the accompanying drawings, in which:. Figure 1 is a general block diagram of the angular position sensor according to the invention; Figure 2 is a simplified diagram of an exemplary embodiment of the angular position sensor according to the principle of Figure 1; FIG. 3 is a simplified perspective diagram of a first variant with a single axis of the part of the angular position sensor according to the invention comprising the rotating segmented polarizer; FIG. 4 is a simplified perspective diagram of a second two-axis variant of the part of the angular position sensor according to the invention comprising the rotating segmented polarizer; Figure 5 is a plan view of an alternative segmented polarizer according to the invention; Figures 6 and 7 are schematic views of two non-segmented polarizing discs; Figures 8 and 9 are schematic views of two alternative segmented polarizing discs obtained from the two non-segmented polarizers of Figures 6 and 7. Figure 10 is a schematic view of a non-segmented square polarizer; Figure 11 is a schematic view of a square segmented polarizer obtained from the unsegmented square polarizer of Figure 10; Figures 12 and 13 show the intensity curves obtained from the assembly of Figures 2 and 3 depending on whether the segmented polarizer rotates in one direction or the other direction; Figures 14 and 15 show the intensity curves obtained from the assembly of Figures 2 and 4 depending on whether the segmented polarizer rotates in one direction or the other direction; FIG. 16 is a block diagram of an angular position sensor according to the invention comprising a means of generating a second measurement signal coexisting permanently with the first measurement signal; . Figure 17 is a simplified diagram of an exemplary embodiment of the angular position sensor according to the principle of Figure 16; . Figures 18 and 19 show the intensity curves obtained from the assembly of Figures 16 and 17. The optical angular position sensor according to a preferred embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to Figures 1 to 19. The equivalent elements represented in the various figures will bear the same numerical references. The optical sensor 1 according to the invention comprises a light source 2 which generates a linearly polarized light beam 3 of intensity I 0 . Different types of light sources can be used, such as a polarized laser source, a polarized diode, a non-polarized diode followed by a fixed polarizer or the like. Preferably, a laser source is used which generates a coherent and linearly polarized light beam, for example with a wavelength of 633 nm (helium-neon laser). This light source 2 illuminates a polarizer 4, preferably segmented, mobile in rotation and whose movement is linked to that of a rotating object 5 whose rotation we want to study, that is to say which we want to know at all instant the angular position θ object , the direction of rotation and the number of turns it has already made since the start of the measurement. This rotating object 5 can be arbitrary.
On peut citer à titre d'exemple d'application, l'arbre d'un moteur, une roue de véhicule, un cylindre de laminoir, un mécanisme tournant d'une machine outil, ou tout autre objet tournant dont on veut connaître précisément la position angulaire. On peut également envisager que le capteur de position angulaire 1 selon l'invention soit utilisé pour mesurer le déplacement linéaire d'un objet quelconque. Le mouvement linéaire de l'objet à étudier est alors transformé en mouvement de rotation par tout moyen approprié facilement réalisable par l'homme du métier. Dans ce cas, l'objet tournant 5 représenté sur les différentes figures correspond à la partie tournante du moyen de transformation du mouvement. Comme on peut le voir sur les différentes figures, le polariseur 4 se présente préférentiellement sous la forme d'une plaque mince de polymère et de préférence sous la forme d'un disque 6 après taillage circulaire. Il peut cependant avoir une forme quelconque, par exemple la forme d'un carré 7 comme sur le mode de réalisation illustré sur les figures 10 et 11. Le polariseur 4 segmenté est monté sur une tige d'entrée 8 servant à transmettre le mouvement de rotation de l'objet tournant 5 au polariseur 4 segmenté. La solidarisation du polariseur 4 segmenté à la tige d'entrée 8 peut se faire par tout moyen approprié et par exemple au moyen d'un élément central de fixation ou comme représenté à l'aide de deux disques supports 9 fixés à l'extrémité de la tige 8 de part et d'autre du polariseur 4 segmenté. De manière évidente, la taille de ces disques supports 9 est inférieure à celle du polariseur, de façon qu'une couronne polarisante 10 reste libre au-delà des disques support 9, à la périphérie du polariseur 4. La tige d'entrée 8 peut être reliée à l'objet tournant 5 directement comme schématisé sur la figure 3 ou par l'intermédiaire d'éléments non représentés ne modifiant pas le mouvement de rotation. Le déplacement angulaire de l'objet tournant 5 est ainsi transmis sans modification au polariseur 4 segmenté qui tourne de la même façon et à la même vitesse que l'objet 5. Les éléments de liaison et de fixation, non représentés, peuvent être par exemple un système de roulements à billes qui permet une meilleur stabilité mécanique du capteur en fonctionnement et un système d'accouplement qui permet d'éloigner la partie optique du capteur de l'objet tournant en ayant pour but une meilleure protection contre les perturbations physiques (températures élevées, vibrations, champs électromagnétiques etc ... ) Un système de transmission 11 modifiant proportionnellement le mouvement de rotation, peut également être interposé entre l'objet tournant 5 et la tige d'entrée 8. Il s'agit par exemple d'un système de transmission 11 par engrenages ou par courroies. A titre d'exemple, on a représenté sur la figure 4 une variante comportant un tel système de transmission 11 par engrenage. Une tige de transmission 12 couplée à l'objet tournant 5 porte une roue dentée 13 qui est en prise avec une roue dentée 14 portée par la tige d'entrée 8 sur laquelle est monté le polariseur 4 segmenté. Le déplacement angulaire θobjet de l'objet tournant 5 est ainsi transmis au polariseur 4 segmenté selon un rapport dépendant du rapport d'engrenage entre les deux roues dentées 13 et 14. Ce rapport d'engrenage peut être quelconque, mais il est avantageusement choisi à une valeur de 1/4, comme représenté. Dans ce cas avantageux, lorsque l'objet tournant 5 fait un tour, le polariseur 4 segmenté tourne d'un quart de tour. Dans les variantes représentées sur les différentes figures, on utilise la couronne périphérique 10 libre du polariseur tournant 4 pour réaliser les mesures . On pourrait néanmoins envisager un mode de réalisation non représenté dans lequel le polariseur 4 serait solidarisé à une pièce support tournante au niveau de sa zone périphérique et dans lequel le faisceau optique de mesure traverserait la partie centrale du polariseur. Lorsque le détecteur 1 de position angulaire selon l'invention est en fonctionnement, la source lumineuse 2 émet un faisceau initial 3 de lumière polarisé linéairement d'intensité I0 qui vient traverser le polariseur 4 segmenté. La rotation du polariseur 4, provoquée par et proportionnelle à la rotation de l'objet tournant 5, induit une modulation de l'intensité lumineuse en sortie du polariseur segmenté 4 selon la loi de Malus . Selon la loi de Malus, l'intensité I du faisceau résultant 15 à la sortie du polariseur tournant dépend du déplacement angulaire réalisé par le polariseur 4 et correspond à la fonction suivante : I = I0cos2θ. Ce faisceau lumineux sortant 15 est capté par un détecteur de signal optique de sortie 16 disposé en regard. Le détecteur du signal optique de sortie 16, préférentiellement une photodiode, transforme le signal optique en signal électrique. Il transmet ensuite l'intensité électrique I du faisceau de mesure à un ensemble analyseur de signaux 17. Afin d'assurer un fonctionnement correct du capteur de déplacement angulaire 1 selon l'invention, la partie optique de celui-ci est isolée de la lumière ambiante. Elle est ainsi par exemple enfermée dans un boîtier de forme appropriée quelconque, non représenté sur les figures. Le capteur de mouvement angulaire 1 selon l'invention est conçu pour pouvoir être utilisé dans des unités industrielles, des véhicules, ou autres applications pour lesquelles il est soumis à des conditions qui ne sont pas les conditions optimales de laboratoire. Ainsi par exemple, il doit parfois supporter des vibrations, des températures élevées ou d'autres perturbations qui ne doivent pas avoir d'incidence sur la fiabilité et la résolution des mesures réalisées. Pour éliminer l'influence sur les résultats de toute fluctuation de la source lumineuse qui pourrait entraîner des variations gênantes de l'intensité lumineuse initiale, on peut avantageusement réaliser une boucle de référence. Pour cela, le faisceau lumineux 3 émis par la source de lumière 2 est divisé par un séparateur de faisceau 18 de manière à former un faisceau de mesure 19 traversant le polariseur mobile 4 et un faisceau de référence 20 ne traversant pas le polariseur 4 segmenté. Le séparateur de faisceau 18 ne modifie pas l'état de polarisation des faisceaux et peut par exemple être constitué d'un cube séparateur, d'un miroir semi-transparent ou analogue. L'intensité IR du faisceau de référence 20, correspondant à la valeur instantanée de l'intensité lumineuse initiale I0, est captée par un détecteur de signal de référence 21, préférentiellement. une photodiode, et transmise à l'ensemble analyseur de signaux 17. Grâce à cette boucle de référence, la valeur instantanée de l'intensité initiale de la source lumineuse 2 est mesurée en permanence et transmise à l'ensemble analyseur 17 qui peut ainsi s'affranchir de toute variation de celle-ci, par exemple en divisant l'intensité de sortie mesurée par le détecteur de signal de sortie 16 par l'intensité de référence IR mesurée par le détecteur de signal de référence 21. L'ensemble analyseur de signaux 17 est un module de traitement électronique qui comprend plusieurs étages et notamment, selon une variante préférentielle, un étage d'amplification servant à amplifier les signaux provenant des différents détecteurs 16 et 21, un étage de division du signal de sortie par le signal de référence et un étage de calcul des résultats souhaités parmi lesquels, la position angulaire, le sens de rotation et le nombre de tours effectués. L'ensemble analyseur 17 peut comprendre en outre suivant les cas un dispositif compteur de tours, de demi-tours ou de quarts de tour. L'étage de calcul de l'ensemble analyseur de signaux 17 calcule une valeur de déplacement angulaire à partir de la valeur mesurée du cos2θ. Cependant et comme déjà indiqué dans l'introduction, cette fonction, n'étant pas bijective, génère des indéterminations quant à la valeur réelle du déplacement angulaire. Afin de résoudre ces problèmes et selon une caractéristique essentielle de l'invention, le polariseur 4 du capteur de position angulaire 1 présente un plan de polarisation qui varie périodiquement. La période pendant laquelle se produit cette modification du plan de polarisation caractérisant le polariseur tournant 4 est dépendante du mouvement de rotation de ce polariseur 4. Elle est de préférence choisie égale à un quart de tour du polariseur 4. Ce changement périodique du plan de polarisation du polariseur 4 est préférentiellement lié à la structure particulière et originale du polariseur 4. En effet et selon un mode de réalisation préférentiel, le polariseur 4 peut être segmenté. Il peut ainsi comporter une succession de secteurs angulaires 22, chacun de ces secteurs 22 présentant un plan de polarisation différent au repos de celui des secteurs qui lui sont adjacents. Ainsi, du fait du mouvement de rotation du polariseur 4, c'est un secteur angulaire 22 différent au repos, dépendant de la position angulaire du polariseur, qui se présente devant le faisceau de mesure. Le faisceau résultant 15 sortant du polariseur présente donc une intensité modulée selon la loi de Malus, qui vaut 11 = Imcos2θ pour le premier secteur angulaire 22 traversé à partir de la position θ = 0 et I = Imcos2(θ-φn) pour le nième secteur angulaire 22 rencontré, où φn = (n-l)α et α correspond à l'angle existant entre les plans de polarisations des différents secteurs angulaires 22 du polariseur tournant 4. L'angle α formé entre deux plans de polarisation des secteurs du polariseur varie entre 0° et 90°. Les polariseurs sont dit croisés si l'angle α = 90°, c'est à dire lorsque leurs plans de polarisation sont perpendiculaires l'un par rapport à l'autre. Dans le cas où les deux plans de polarisation sont parallèles, l'angle α = 0 et les polariseurs sont dits parallèles. Si l'on trace une courbe représentant la variation de l'intensité à la sortie du polariseur 4 segmenté, c'est-à-dire correspondant à celle mesurée par le détecteur du signal de sortie 16, en fonction de l'angle de rotation θobjet, on obtient une courbe composite, du type de celles représentées sur les figures 12 à 15, formée de portions de courbe I se succédant périodiquement et correspondant aux différents secteurs angulaires 22 traversés successivement par le faisceau de mesure. De préférence, le polariseur 4 est constitué d'une succession de secteurs angulaires 22 présentant alternativement deux plans de polarisation différents et de préférence de plans de polarisation orthogonauxAs an example of an application, mention may be made of the shaft of an engine, a vehicle wheel, a rolling mill cylinder, a rotating mechanism of a machine tool, or any other rotating object whose angular position we want to know precisely. It is also conceivable that the angular position sensor 1 according to the invention is used to measure the linear displacement of any object. The linear movement of the object to be studied is then transformed into a rotational movement by any appropriate means easily achievable by those skilled in the art. In this case, the rotating object 5 shown in the different figures corresponds to the rotating part of the movement transformation means. As can be seen in the various figures, the polarizer 4 is preferably in the form of a thin polymer plate and preferably in the form of a disc 6 after circular cutting. It can however have any shape, for example the shape of a square 7 as in the embodiment illustrated in Figures 10 and 11. The segmented polarizer 4 is mounted on an input rod 8 used to transmit the movement of rotation of the rotating object 5 to the segmented polarizer 4. The attachment of the segmented polarizer 4 to the input rod 8 can be done by any suitable means and for example by means of a central fixing element or as shown using two support discs 9 fixed to the end of the rod 8 on either side of the segmented polarizer 4. Obviously, the size of these support discs 9 is smaller than that of the polarizer, so that a polarizing ring 10 remains free beyond the support discs 9, at the periphery of the polarizer 4. The input rod 8 can be connected to the rotating object 5 directly as shown diagrammatically in FIG. 3 or by means of elements not shown not changing the rotational movement. The angular displacement of the rotating object 5 is thus transmitted without modification to the segmented polarizer 4 which rotates in the same way and at the same speed as the object 5. The connecting and fixing elements, not shown, can for example be a ball bearing system which allows better mechanical stability of the sensor in operation and a coupling system which allows the optical part of the sensor to be moved away from the rotating object with the aim of better protection against physical disturbances (temperatures high, vibrations, electromagnetic fields etc ...) A transmission system 11 modifying the rotational movement proportionally, can also be interposed between the rotating object 5 and the input rod 8. This is for example a transmission system 11 by gears or belts. As an example, there is shown in Figure 4 a variant comprising such a transmission system 11 by gear. A transmission rod 12 coupled to the rotating object 5 carries a toothed wheel 13 which is engaged with a toothed wheel 14 carried by the input rod 8 on which is mounted the segmented polarizer 4. The angular displacement θ object of the rotating object 5 is thus transmitted to the polarizer 4 segmented according to a ratio depending on the gear ratio between the two toothed wheels 13 and 14. This gear ratio can be arbitrary, but it is advantageously chosen at a value of 1/4, as shown. In this advantageous case, when the rotating object 5 rotates, the segmented polarizer 4 rotates a quarter of a turn. In the variants shown on the different figures, the free peripheral ring 10 of the rotating polarizer 4 is used to make the measurements. One could nevertheless envisage an embodiment not shown in which the polarizer 4 would be secured to a rotating support part at its peripheral zone and in which the measurement optical beam would pass through the central part of the polarizer. When the angular position detector 1 according to the invention is in operation, the light source 2 emits an initial beam 3 of linearly polarized light of intensity I 0 which passes through the segmented polarizer 4. The rotation of the polarizer 4, caused by and proportional to the rotation of the rotating object 5, induces a modulation of the light intensity at the output of the segmented polarizer 4 according to the law of Malus. According to Malus' law, the intensity I of the resulting beam 15 at the output of the rotating polarizer depends on the angular displacement produced by the polarizer 4 and corresponds to the following function: I = I 0 cos 2 θ. This outgoing light beam 15 is picked up by an optical output signal detector 16 arranged opposite. The detector of the optical output signal 16, preferably a photodiode, transforms the optical signal into an electrical signal. It then transmits the electrical intensity I of the measurement beam to a signal analyzer assembly 17. In order to ensure correct operation of the angular displacement sensor 1 according to the invention, the optical part thereof is isolated from light room. It is thus for example enclosed in a case of any suitable shape, not shown in the figures. The angular motion sensor 1 according to the invention is designed to be able to be used in industrial units, vehicles, or other applications for which it is subjected to conditions which are not optimal laboratory conditions. Thus, for example, it must sometimes withstand vibrations, high temperatures or other disturbances which must not affect the reliability and the resolution of the measurements carried out. To eliminate the influence on the results of any fluctuation in the light source which could cause annoying variations in the initial light intensity, it is advantageous to make a reference loop. For this, the light beam 3 emitted by the light source 2 is divided by a beam splitter 18 so as to form a measurement beam 19 passing through the mobile polarizer 4 and a reference beam 20 not crossing the segmented polarizer 4. The beam splitter 18 does not modify the polarization state of the beams and can for example be made up of a separating cube, a semi-transparent mirror or the like. The intensity I R of the reference beam 20, corresponding to the instantaneous value of the initial light intensity I 0 , is preferably detected by a reference signal detector 21. a photodiode, and transmitted to the signal analyzer assembly 17. Thanks to this reference loop, the instantaneous value of the initial intensity of the light source 2 is continuously measured and transmitted to the analyzer assembly 17 which can thus s free from any variation thereof, for example by dividing the output intensity measured by the output signal 16 by the reference intensity I R measured by the reference signal detector 21. The signal analyzer assembly 17 is an electronic processing module which comprises several stages and in particular, according to a preferred variant, a stage d amplification serving to amplify the signals coming from the various detectors 16 and 21, a stage of division of the output signal by the reference signal and a stage of calculation of the desired results among which, the angular position, the direction of rotation and the number of laps completed. The analyzer assembly 17 may further comprise, depending on the case, a device for counting turns, half-turns or quarter-turns. The calculation stage of the signal analyzer assembly 17 calculates an angular displacement value from the measured value of cos 2 θ. However, and as already indicated in the introduction, this function, not being bijective, generates indeterminations as to the real value of the angular displacement. In order to solve these problems and according to an essential characteristic of the invention, the polarizer 4 of the angular position sensor 1 has a plane of polarization which varies periodically. The period during which this modification of the plane of polarization characterizing the rotating polarizer 4 occurs depends on the rotational movement of this polarizer 4. It is preferably chosen equal to a quarter turn of the polarizer 4. This periodic change of the plane of polarization of the polarizer 4 is preferably linked to the particular and original structure of the polarizer 4. In fact and according to one embodiment preferential, the polarizer 4 can be segmented. It may thus include a succession of angular sectors 22, each of these sectors 22 having a different plane of polarization at rest than that of the sectors which are adjacent to it. Thus, due to the rotational movement of the polarizer 4, it is a different angular sector 22 at rest, depending on the angular position of the polarizer, which is presented in front of the measurement beam. The resulting beam 15 leaving the polarizer therefore has an intensity modulated according to the Malus law, which is equal to 1 1 = I m cos 2 θ for the first angular sector 22 traversed from the position θ = 0 and I = I m cos 2 (θ-φ n ) for the n th angular sector 22 encountered, where φ n = (nl) α and α corresponds to the angle existing between the planes of polarization of the different angular sectors 22 of the rotating polarizer 4. The angle α formed between two polarization planes of the sectors of the polarizer varies between 0 ° and 90 °. The polarizers are said to be crossed if the angle α = 90 °, that is to say when their polarization planes are perpendicular to one another. In the case where the two polarization planes are parallel, the angle α = 0 and the polarizers are said to be parallel. If we draw a curve representing the variation of the intensity at the output of the segmented polarizer 4, that is to say corresponding to that measured by the detector of the output signal 16, as a function of the angle of rotation θ object , a composite curve is obtained, of the type shown in FIGS. 12 to 15, formed by portions of curve I which follow one another periodically and corresponding to the different angular sectors 22 crossed successively by the measurement beam. Preferably, the polarizer 4 consists of a succession of angular sectors 22 alternately having two different polarization planes and preferably of orthogonal polarization planes
(α = 90°) . Le nombre et la taille des secteurs angulaires 22 peuvent être quelconques selon les conditions définies précédemment. Néanmoins, le polariseur 4 peut avantageusement être divisé en quatre secteurs 22 de même taille. De ce fait, sur la variante préférentielle de l'invention représentée sur les différentes figures accompagnant ce descriptif, le polariseur mobile en rotation 4 comporte quatre secteurs angulaires 22 de même taille correspondant à quatre quarts de disque, soit respectivement dans la configuration telle qu'illustrée un quart supérieur droit 23, un quart inférieur droit 24, un quart inférieur gauche 25 et un quart supérieur gauche 26. Ces secteurs angulaires 22 présentent alternativement deux plans de polarisation différents. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, ces plans de polarisation sont orthogonaux (α = 90°). Ainsi par exemple, sur le polariseur segmenté représenté sur la figure 5, le quart supérieur droit 23 et le quart inférieur gauche 25 présente une direction de polarisation verticale, alors que le quart inférieur droit 24 et le quart supérieur gauche 26 présentent une direction de polarisation horizontale. Dans de telles conditions de mesure, si l'on représente l'intensité de sortie en fonction de l'angle de rotation θobjβt, on obtient, selon que le polariseur 4 tourne dans un sens ou dans l'autre, la courbe composite de la figure 12 ou celle de la figure 13 pour une variante à un seul axe et la courbe composite de la figure 14 ou celle de la figure 15 pour une variante à deux axes avec un rapport d'engrenage de 1/4. Avantageusement, ces courbes varient toujours dans le même sens tant que le sens de rotation du polariseur 4 reste inchangé et s'inversent en cas de changement de ce sens de rotation. Il est donc extrêmement facile de connaître le sens de rotation de l'objet tournant 5. En outre dans le cas de la variante à un seul axe, il suffit de coupler, au sein de l'ensemble analyseur 17, l'étage de calcul avec un dispositif compteur de quarts de tour pour pouvoir donner sans ambiguïté la position angulaire de l'objet tournant 5. Si N représente le nombre de quarts de tour, selon la loi de Malus l'intensité vaut I = Imcos2 (θ- (n-l)*α) = Imcos2 (Θ-N*α) pour le nième secteur angulaire 22 traversé. La position angulaire de l'objet tournant 5 est une fonction du nombre de quarts de tour : ©objet = (n-l)*α+arccos(A'ï/l ) = N*α+arccos ( /JVÏ ) . Où n varie de 1 à 4 et N varie de 0 à 3. Dans le premier secteur n = l et N = 0, la position angulaire est donnée par : θ0bjet = arccos ( -)lflm ) - Dans le deuxième secteur n = 2 et N = 1, la position angulaire est donnée par θ obet = 90°+arccos( -jï/lm ). Dans le troisième secteur n = 3 et N = 2, la position angulaire est donnée par : θobjet = 180°+arccos( -sμ/Im ) et dans le quatrième secteur n = 4 et N = 3 et la position angulaire est donnée par θobjβt = 270 °+arccos ( /ï ζ1 " ) . Dans le cas de la variante à deux axes avec un rapport d'engrenage de 1/4, la position angulaire de l'objet tournant dans le tour (M+l) est donnée par : θ obje = 360°*M+4*arccos( /l/Im ) où M représente le nombre de tours effectués par l'élément tournant. Dans le premier tour M=0 et θobjet = 4*arccos( ^jVlm ) et dans le deuxième tour M=l et θobjet = 360°+4*arccos( /l/Im ). Dans le cas où le diamètre du faisceau émis par la source utilisée est supérieur à 100 micromètres, la valeur de la position angulaire du polariseur θ est mesurée avec une erreur de Δθ ≈ 0.01 près dans les zones de transitions entre les maxima et les minima. Pour minimiser les erreurs et optimiser les mesures dans les zones de transition, la présence en permanence d'un deuxième signal de mesure, déphasé d'un angle φ par rapport au premier signal de mesure, est avantageuse. Selon le mode de réalisation représenté sur le schéma par blocs de la figure 16, le premier signal de mesure et ce deuxième signal de mesure déphasé par rapport au premier coexistent en permanence. Pour ce faire, le faisceau lumineux incident est divisé en deux faisceaux de mesure à l'aide d'un séparateur de faisceau 18 qui n'a aucune influence sur l'état de polarisation des faisceaux et qui peut être par exemple un cube séparateur, un miroir semi- transparent ou analogue. Dans le cas préférentiel où le capteur selon l'invention comporte une boucle de référence, le séparateur de faisceau 18 utilisé pour créer le faisceau de référence peut être placé avant (figure 16) ou après (figure 17) celui servant à créer le deuxième faisceau de mesure. Ces deux séparateurs de faisceaux 18 peuvent être identiques ou différents. Le premier faisceau de mesure traverse le polariseur tournant 4 qui modifie son intensité selon la loi de Malus Ix = Imlcos2θ et parvient à un premier détecteur de signal de mesure 42. Ce premier détecteur de signal de mesure 42 capte l'intensité Ix et transmet la valeur détectée sous forme de signal électrique à l'ensemble analyseur 17. Le deuxième faisceau optique de mesure rencontre un moyen de génération d'un déphasage 43 qui crée un déphasage d'angle φ par rapport au premier faisceau de mesure. Le deuxième faisceau de mesure, déphasé par rapport au premier, vient également traverser le polariseur tournant 4 qui modifie son intensité selon la loi de Malus I2 = Im2cos2 (θ-φ) . Il aboutit ensuite à un deuxième détecteur de signal de mesure 44, qui détecte l'intensité I2 et la transmet à l'ensemble analyseur 17. Les deux détecteurs de signal de mesure 42 et 44 peuvent être identiques ou différents et sont préférentiellement des photodiodes. Le moyen de génération d'un déphasage 43 peut être quelconque du moment qu'il ne modifie pas l'état de polarisation du faisceau. La variante représentée sur la figure 17 consiste à créer géométriquement le déphasage en décalant d'un angle φ le point d'impact 45 du deuxième faisceau de mesure d'intensité I2 par rapport au point d'impact 46 du premier faisceau de mesure d'intensité(α = 90 °). The number and the size of the angular sectors 22 can be any according to the conditions defined above. Nevertheless, the polarizer 4 can advantageously be divided into four sectors 22 of the same size. Therefore, in the preferred variant of the invention shown in the different figures accompanying this description, the mobile rotating polarizer 4 has four angular sectors 22 of the same size corresponding to four quarters of a disc, or respectively in the configuration such that illustrated an upper right quarter 23, a lower right quarter 24, a lower left quarter 25 and an upper left quarter 26. These angular sectors 22 alternately have two different polarization planes. According to the preferred embodiment of the invention, these polarization planes are orthogonal (α = 90 °). Thus for example, on the segmented polarizer shown in FIG. 5, the upper right quarter 23 and the lower left quarter 25 have a direction of vertical polarization, while the lower right quarter 24 and the upper left quarter 26 have a direction of polarization horizontal. In such measurement conditions, if we represent the output intensity as a function of the angle of rotation θ objβt , we obtain, depending on whether the polarizer 4 rotates in one direction or the other, the composite curve of figure 12 or that of figure 13 for a variant with a single axis and the composite curve of FIG. 14 or that of FIG. 15 for a variant with two axes with a gear ratio of 1/4. Advantageously, these curves always vary in the same direction as long as the direction of rotation of the polarizer 4 remains unchanged and are reversed if this direction of rotation changes. It is therefore extremely easy to know the direction of rotation of the rotating object 5. Furthermore, in the case of the variant with a single axis, it suffices to couple, within the analyzer assembly 17, the computation stage with a quarter-turn counter device in order to be able to give unambiguously the angular position of the rotating object 5. If N represents the number of quarter-turns, according to the law of Malus the intensity is equal to I = I m cos 2 (θ - (nl) * α) = I m cos 2 (Θ-N * α) for the n th angular sector 22 crossed. The angular position of the rotating object 5 is a function of the number of quarter turns: © object = (nl) * α + arccos (A ' ï / l) = N * α + arccos (/ JVÏ). Where n varies from 1 to 4 and N varies from 0 to 3. In the first sector n = l and N = 0, the angular position is given by: θ 0bjet = arccos (-) lfl m ) - In the second sector n = 2 and N = 1, the angular position is given by θ obet = 90 ° + arccos (-jï / l m ). In the third sector n = 3 and N = 2, the angular position is given by: θ object = 180 ° + arccos (-sμ / I m ) and in the fourth sector n = 4 and N = 3 and the angular position is given by θ objβt = 270 ° + arccos (/ ï ζ 1 " ). In the case of the two-axis variant with a gear ratio of 1/4, the angular position of the object rotating in the turn (M + l) is given by: θ obje = 360 ° * M + 4 * arccos (/ l / I m ) where M represents the number of turns performed by the rotating element. In the first round M = 0 and θ object = 4 * arccos (^ jVl m ) and in the second round M = l and θ object = 360 ° + 4 * arccos (/ l / I m ). In the case where the diameter of the beam emitted by the source used is greater than 100 micrometers, the value of the angular position of the polarizer θ is measured with an error of Δθ ≈ 0.01 close in the transition zones between the maxima and the minima. To minimize errors and optimize the measurements in the transition zones, the permanent presence of a second measurement signal, phase shifted by an angle φ with respect to the first measurement signal, is advantageous. According to the embodiment shown in the block diagram of FIG. 16, the first measurement signal and this second measurement signal out of phase with the first constantly coexist. To do this, the incident light beam is divided into two measurement beams using a beam splitter 18 which has no influence on the polarization state of the beams and which can for example be a separating cube, a semi-transparent mirror or the like. In the preferential case where the sensor according to the invention comprises a reference loop, the beam splitter 18 used to create the reference beam can be placed before (FIG. 16) or after (FIG. 17) that used to create the second beam. of measurement. These two beam separators 18 can be identical or different. The first measurement beam crosses the rotating polarizer 4 which modifies its intensity according to the Malus law I x = I ml cos 2 θ and reaches a first measurement signal detector 42. This first measurement signal detector 42 captures the intensity I x and transmits the detected value in the form of an electrical signal to the analyzer assembly 17. The second optical measurement beam encounters a means of generating a phase shift 43 which creates a phase shift of angle φ relative to the first measurement beam. The second measurement beam, out of phase with the first, also crosses the rotating polarizer 4 which modifies its intensity according to the law of Malus I 2 = I m2 cos 2 (θ-φ). It then leads to a second measurement signal detector 44, which detects the intensity I 2 and transmits it to the analyzer assembly 17. The two measurement signal detectors 42 and 44 may be identical or different and are preferably photodiodes . The means for generating a phase shift 43 can be arbitrary as long as it does not modify the state of polarization of the beam. The variant shown in FIG. 17 consists in geometrically creating the phase shift by shifting by an angle φ the point of impact 45 of the second intensity measurement beam I 2 relative to the point of impact 46 of the first measurement beam d 'intensity
Ix sur le polariseur tournant 4. Le déphasage peut être choisi d'un angle φ quelconque compris entre 0 etI x on the rotating polarizer 4. The phase shift can be chosen by any angle φ between 0 and
90°. Avantageusement, il peut être choisi égal à 45°. Les valeurs d'intensité Ix et I2 transmises à l'ensemble analyseur 17 par les détecteurs de signal de mesure 42 et 44 peuvent être représentées en fonction de l'angle de rotation θobjet de l'objet tournant 5 sous la forme de deux courbes décalées d'un angle φ correspondant au déphasage. Un exemple d'une telle paire de courbes déphasées de 45° a été représenté sur les figures 18 et 19. Pour optimiser les mesures et par conséquent pour avoir une meilleure résolution, il est préférable de mesurer dans la zone linéaire de chaque signal. Le deuxième signal de mesure I2 est utilisé pour mesurer la position angulaire de l'objet tournant dans les zones de transition entre 0° et 5° et entre 85° et 90°. La zone de transition entre 0° et 5° du premier signal correspond à la zone linéaire entre 45° et 50° du deuxième signal. Par contre la zone de transition entre 85° et 90° du premier signal correspond à la zone linéaire entre 40° et 45° du deuxième signal de mesure . Le polariseur segmenté selon l'invention est peu coûteux et très simple à réaliser. Il est de plus robuste et précis. Trois exemples de réalisation sont donnés sur les figures 6 à 11. On peut facilement obtenir deux disques polariseurs 6, segmentés comme précédemment décrits, à partir de deux disques polariseurs 27 et 28 à plan de polarisation constant et respectivement horizontal pour le polariseur 27 représenté sur la figure 6 et vertical pour le polariseur 28 représenté sur la figure 7. Pour cela, il suffit de découper dans chacun de ces polariseurs non segmentés 27 et 28 deux secteurs angulaires opposés, par exemple comme représenté les quarts supérieurs droits respectivement 29 et 30 et les quarts inférieurs gauches respectivement 31 et 32. Ces secteurs angulaires découpés sont ensuite interchangés et assemblés sur la partie restante respectivement 33 et 34 des disques polariseurs 27 et 28, de manière à constituer deux disques polariseurs segmentés 35 et 36 comme représentés sur les figures 8 et 9 respectivement. Il est encore plus simple d'obtenir un polariseur segmenté de forme carrée 37 à partir d'un polariseur carré non segmenté 38. Il suffit pour cela de découper dans ce polariseur carré 38 deux quarts opposés, par exemple comme représenté sur la figure 10 le quart supérieur droit 39 et le quart inférieur gauche 40, de les faire pivoter chacun d'un quart de tour de manière à rendre leur plan de polarisation orthogonal à celui du polariseur carré 38 initial, et enfin de les réassembler sur la partie restante 41 du polariseur initial, de manière à former le polariseur segmenté de forme carrée 37 de la figure 11. Par la suite, ce polariseur segmenté carré 37 peut éventuellement être découpé en périphérie pour obtenir un disque polariseur segmenté tel que les disques 35 ou 36. Evidemment, ces méthodes de fabrication sont données .uniquement à titre d'exemple et n'ont aucun caractère limitatif, le polariseur tournant 4 à plan de polarisation variable périodiquement du capteur de position angulaire 1 selon l'invention pouvant être réalisé par tout autre moyen approprié imaginable par l'homme du métier. Le capteur optique 1 selon l'invention est particulièrement avantageux car il permet de donner de façon simple, fiable et précise à la fois la position angulaire absolue, le sens de rotation et le nombre de tours effectués par un objet tournant. De plus, il est peu coûteux et très facile à réaliser. Il n'est pas limité en nombre de tours et fonctionne aussi bien à grande qu'à faible vitesse de rotation. Il reste fiable et précis même lorsqu'il est utilisé dans des conditions défavorables telles que les conditions d'exploitation industrielle. De manière évidente, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation préférentiels décrits précédemment et représentés sur les différentes figures, l'homme du métier pouvant y apporter de nombreuses modifications et imaginer d'autres variantes sans sortir du cadre et de la portée de l'invention définie par les revendications annexées . 90 °. Advantageously, it can be chosen equal to 45 °. The intensity values I x and I 2 transmitted to the analyzer assembly 17 by the measurement signal detectors 42 and 44 can be represented as a function of the angle of rotation θ object of the rotating object 5 in the form of two curves offset by an angle φ corresponding to the phase shift. An example of such a pair of 45 ° phase shifted curves has been shown in FIGS. 18 and 19. To optimize the measurements and therefore to have a better resolution, it is preferable to measure in the linear area of each signal. The second measurement signal I 2 is used to measure the angular position of the rotating object in the transition zones between 0 ° and 5 ° and between 85 ° and 90 °. The transition zone between 0 ° and 5 ° of the first signal corresponds to the linear zone between 45 ° and 50 ° of the second signal. On the other hand, the transition zone between 85 ° and 90 ° of the first signal corresponds to the linear zone between 40 ° and 45 ° of the second measurement signal. The segmented polarizer according to the invention is inexpensive and very simple to produce. It is more robust and precise. Three exemplary embodiments are given in FIGS. 6 to 11. It is easy to obtain two polarizing discs 6, segmented as previously described, from two polarizing discs 27 and 28 with a plane of constant polarization and respectively horizontal for the polarizer 27 shown in FIG. 6 and vertical for the polarizer 28 shown in FIG. 7. For this, it is sufficient to cut out in each of these non-segmented polarizers 27 and 28 two opposite angular sectors, for example as shown in the upper right quarters 29 and 30 respectively and the lower left quarters respectively 31 and 32. These cut angular sectors are then interchanged and assembled on the remaining part respectively 33 and 34 of the polarizing discs 27 and 28, so as to constitute two segmented polarizing discs 35 and 36 as shown in FIGS. 8 and 9 respectively. It’s even easier to get a segmented polarizer of square shape 37 from a non segmented square polarizer 38. It suffices for this to cut in this square polarizer 38 two opposite quarters, for example as shown in FIG. 10, the upper right quarter 39 and the lower left quarter 40, to rotate them each by a quarter turn so as to make their plane of polarization orthogonal to that of the initial square polarizer 38, and finally to reassemble them on the remaining part 41 of the initial polarizer, so as to form the polarizer segmented square shape 37 of Figure 11. Subsequently, this square segmented polarizer 37 can optionally be cut at the periphery to obtain a segmented polarizing disc such as discs 35 or 36. Obviously, these manufacturing methods are given. By way of example and are in no way limiting, the rotating polarizer 4 with a periodically variable plane of polarization of the angular position sensor 1 according to the invention can be achieved by any other suitable means imaginable by those skilled in the art. The optical sensor 1 according to the invention is particularly advantageous because it allows the absolute angular position, the direction of rotation and the number of turns made by a rotating object to be given in a simple, reliable and precise manner. In addition, it is inexpensive and very easy to make. It is not limited in number of turns and works both at high and low speed. It remains reliable and precise even when used in unfavorable conditions such as industrial operating conditions. Obviously, the invention is not limited to the preferred embodiments described above and represented on the different figures, the skilled person can make many modifications and imagine other variants without departing from the scope and scope of the invention defined by the appended claims.

Claims

REVENDICATIONS
1. Capteur optique permettant de détecter sans ambiguïté la position angulaire absolue, le nombre de tours effectués et le sens de rotation d'un objet tournant (5) caractérisé en ce qu'il comporte :1. Optical sensor for unambiguously detecting the absolute angular position, the number of turns made and the direction of rotation of a rotating object (5) characterized in that it comprises:
- une source de lumière polarisée linéairement (2) qui émet un faisceau lumineux (3) ;- a linearly polarized light source (2) which emits a light beam (3);
- un polariseur mobile en rotation ( 4 ) , entraîné proportionnellement au déplacement de l'objet à étudier (5), traversé par le faisceau lumineux émis par la source de lumière ( 2 ) et dont le plan de polarisation varie périodiquement lors de son mouvement de rotation ; - un détecteur de signal de sortie (16) détectant l'intensité du faisceau lumineux à la sortie du polariseur (4) ;- a rotating polarizer (4), driven in proportion to the movement of the object to be studied (5), crossed by the light beam emitted by the light source (2) and whose plane of polarization varies periodically during its movement of rotation; - an output signal detector (16) detecting the intensity of the light beam at the output of the polarizer (4);
- un ensemble analyseur- de signaux (17) qui calcule les résultats souhaités parmi la position angulaire absolue, le sens de rotation et le nombre de tours effectués par l'objet à étudier (5), à partir de la valeur d'intensité détectée et transmise par le détecteur de signal de sortie (16). - a signal analyzer assembly (17) which calculates the desired results from the absolute angular position, the direction of rotation and the number of revolutions made by the object to be studied (5), from the detected intensity value and transmitted by the output signal detector (16).
2. Capteur optique selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte en outre une boucle de référence dans laquelle le faisceau lumineux (3) émis par la source de lumière (2) est divisé par un séparateur de faisceau (18) de manière à former un faisceau de mesure (19) traversant le polariseur mobile (4) et un faisceau de référence (20) ne traversant pas le polariseur mobile (4) dont l'intensité est captée par un détecteur de signal de référence (21) et transmise à l'ensemble analyseur de signaux (17) . 2. Optical sensor according to the preceding claim characterized in that it further comprises a reference loop in which the light beam (3) emitted by the light source (2) is divided by a beam splitter (18) so forming a measurement beam (19) passing through the mobile polarizer (4) and a reference beam (20) not passing through the mobile polarizer (4) whose intensity is picked up by a reference signal detector (21) and transmitted to the signal analyzer assembly (17).
3. Capteur optique selon la revendication précédente caractérisé en ce que le séparateur de faisceau (18) est un cube séparateur ou un miroir semi-transparent qui n'a aucune influence sur la polarisation des faisceaux. 3. Optical sensor according to the preceding claim characterized in that the separator of beam (18) is a separating cube or a semi-transparent mirror which has no influence on the polarization of the beams.
4. Capteur optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la source de lumière polarisée (2) est une source laser générant un faisceau de lumière cohérente et polarisée linéairement. 4. Optical sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the polarized light source (2) is a laser source generating a beam of coherent light and linearly polarized.
5. Capteur optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le polariseur mobile en rotation (4) comprend une plaque mince en forme de disque ( 6 ) ou de carré ( 7 ) . 5. Optical sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotating mobile polarizer (4) comprises a thin plate in the form of a disc (6) or a square (7).
6. Capteur optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le polariseur mobile en rotation (4) est lié à l'objet tournant (5) directement ou par l'intermédiaire d'éléments transmettant sans modification le mouvement de rotation de l'objet tournant (5) au polariseur (4). 6. Optical sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotating mobile polarizer (4) is linked to the rotating object (5) directly or by means of elements transmitting the rotational movement without modification. from the rotating object (5) to the polarizer (4).
7. Capteur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le polariseur mobile en rotation (4) est lié à l'objet tournant (5) par l'intermédiaire d'un système de transmission (11) modifiant proportionnellement le mouvement de rotation de l'objet tournant (5). 7. Optical sensor according to any one of claims 1 to 5 characterized in that the rotating mobile polarizer (4) is linked to the rotating object (5) via a transmission system (11) modifying proportionally the rotational movement of the rotating object (5).
8. Capteur optique selon la revendication précédente caractérisé en ce que le rapport de transmission du système de transmission (11) est égal à 1/4. 8. Optical sensor according to the preceding claim characterized in that the transmission ratio of the transmission system (11) is equal to 1/4.
9. Capteur optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la période de variation du plan de polarisation du polariseur mobile en rotation (4) correspond à un quart de tour du polariseur (4). 9. Optical sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the period of variation of the plane of polarization of the rotating mobile polarizer (4) corresponds to a quarter turn of the polarizer (4).
10. Capteur optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le polariseur mobile en rotation (4) comporte une succession de secteurs angulaires (22) présentant chacun un plan de polarisation différent de celui des secteurs adjacents. 10. Optical sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotating polarizer (4) comprises a succession of angular sectors (22) each having a polarization plane different from that of the adjacent sectors.
11. Capteur optique selon la revendication précédente caractérisé en ce que le polariseur mobile en rotation (4) comporte une succession de secteurs angulaires (22) présentant alternativement deux plans de polarisation différents. 11. Optical sensor according to the preceding claim, characterized in that the rotating mobile polarizer (4) comprises a succession of angular sectors (22) alternately having two different polarization planes.
12. Capteur optique selon la revendication précédente caractérisé en ce que le polariseur mobile en rotation (4) comporte une succession de secteurs angulaires (22) présentant alternativement deux plans de polarisation orthogonaux. 12. An optical sensor according to the preceding claim characterized in that the rotating mobile polarizer (4) comprises a succession of angular sectors (22) alternately having two orthogonal polarization planes.
13. Capteur optique selon l'une quelconque des revendications 10 à 12 caractérisé en ce que le polariseur mobile en rotation (4) est divisé en quatre secteurs (22) de même taille. 13. An optical sensor according to any one of claims 10 to 12 characterized in that the rotating mobile polarizer (4) is divided into four sectors (22) of the same size.
14. Capteur optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'un au moins des détecteurs de signal (16, 21) est une photodiode. 14. Optical sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the signal detectors (16, 21) is a photodiode.
15. Capteur optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'ensemble analyseur de signaux (17) comprend un dispositif compteur de tours, de demi-tours ou de quarts de tour. 15. Optical sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the signal analyzer assembly (17) comprises a device for counting turns, half-turns or quarter-turns.
16. Capteur optique selon l'une quelconque des revendications 2 à 15 caractérisé en ce que l'ensemble analyseur de signaux (17) est un module de traitement électronique à plusieurs étages comportant notamment un étage d'amplification des signaux provenant des différents détecteurs (16, 21), un étage de division du signal de sortie par le signal de référence et un étage de calcul des résultats. 16. Optical sensor according to any one of claims 2 to 15 characterized in that the signal analyzer assembly (17) is an electronic processing module with several stages comprising in particular a stage for amplifying the signals coming from the various detectors ( 16, 21), a stage for dividing the output signal by the reference signal and a stage for calculating the results.
17. Capteur optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un boîtier opaque isolant de la lumière ambiante la partie optique du capteur. 17. Optical sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that it further includes an opaque housing isolating the optical part of the sensor from ambient light.
18. Capteur optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un séparateur de faisceau (18) et un moyen de génération d'un déphasage (43) permettant de créer un deuxième faisceau de mesure, déphasé d'un angle φ par rapport au premier faisceau de mesure et coexistant en permanence avec ce premier faisceau. 18. Optical sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a beam splitter (18) and a means of generating a phase shift (43) making it possible to create a second measurement beam, phase-shifted. at an angle φ relative to the first measurement beam and permanently coexisting with this first beam.
19. Capteur optique selon la revendication précédente caractérisé en ce que le deuxième faisceau de mesure est déphasé de 45° par rapport au premier faisceau de mesure. 19. Optical sensor according to the preceding claim, characterized in that the second measurement beam is 45 ° out of phase with respect to the first measurement beam.
PCT/FR2005/000794 2004-03-31 2005-03-31 Optical angular position sensor WO2005095897A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0403394 2004-03-31
FR0403394A FR2868528B1 (en) 2004-03-31 2004-03-31 ANGULAR POSITION OPTICAL SENSOR WITH SEGMENTED POLARIZER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005095897A1 true WO2005095897A1 (en) 2005-10-13

Family

ID=34944343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2005/000794 WO2005095897A1 (en) 2004-03-31 2005-03-31 Optical angular position sensor

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2868528B1 (en)
WO (1) WO2005095897A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2954493A1 (en) * 2009-12-23 2011-06-24 Univ Strasbourg Optical angular position sensor for measuring absolute angular position of rotary shaft in steering wheel of car, has calculation unit calculating value of position of rotating part from measurements of photosensors and reading assembly
CN104024803B (en) 2011-10-31 2017-02-15 日本精工株式会社 Torque detection device and electric power steering device
EP2713142B1 (en) 2012-09-28 2017-01-04 SICK STEGMANN GmbH Device for measuring the relative position of two objects that can be moved relative to each other
GB201313751D0 (en) 2013-08-01 2013-09-18 Renishaw Plc Rotation Detection Apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1601058A (en) * 1978-05-31 1981-10-21 Emi Ltd Angle resolvers
JPH04152208A (en) * 1990-10-16 1992-05-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Explosion-proof optical encoder
US5424535A (en) * 1993-04-29 1995-06-13 The Boeing Company Optical angle sensor using polarization techniques
US6031613A (en) * 1998-10-26 2000-02-29 Polycom, Inc. System and method for measuring the angular position of a rotatably positionable object

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1601058A (en) * 1978-05-31 1981-10-21 Emi Ltd Angle resolvers
JPH04152208A (en) * 1990-10-16 1992-05-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Explosion-proof optical encoder
US5424535A (en) * 1993-04-29 1995-06-13 The Boeing Company Optical angle sensor using polarization techniques
US6031613A (en) * 1998-10-26 2000-02-29 Polycom, Inc. System and method for measuring the angular position of a rotatably positionable object

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 0164, no. 39 (P - 1420) 14 September 1992 (1992-09-14) *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2868528A1 (en) 2005-10-07
FR2868528B1 (en) 2006-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2338030B2 (en) Magnetic position sensor with field direction measurement and flux collector
EP0255792B1 (en) Identification system using a retroreflection assembly and a laser beam modulator
WO1987005691A2 (en) Remote opto-electronic detection device for detecting a physical magnitude
FR2668258A1 (en) ROTATION ANGLE SENSOR FOR DETECTING THE DIRECTION OF ROTATION AND / OR THE NUMBER OF TOWERS PERFORMED, AND ASSISTED STEERING DEVICE OF VEHICLE COMPRISING SUCH A SENSOR.
FR2893409A1 (en) Angular position sensor for steering column of motor vehicle, has magnetosensitive elements located at same point and measuring tangential component and radial or axial component of magnetic field for providing sinusoidal signals
EP0437404B1 (en) Sensor for detection and measuring the rotation angle of the plane of polarization of light
EP2569593B1 (en) Device for the optical measurement of a physical parameter
WO2005095897A1 (en) Optical angular position sensor
FR2924234A1 (en) VERY HIGH QUALITY CHANNEL FOR MULTIVOY OPTICAL ROTATING JOINTS.
FR2495315A1 (en) OPTICAL FIBER MEASURING DEVICE
FR2916042A1 (en) Angular position measuring optical sensor for e.g. aeronautical field, has calculation module calculating angular position of movable shaft according to signals generated by receivers, where signals are proportional to light intensity
FR2954493A1 (en) Optical angular position sensor for measuring absolute angular position of rotary shaft in steering wheel of car, has calculation unit calculating value of position of rotating part from measurements of photosensors and reading assembly
WO1990015969A1 (en) Optoelectronic apparatus for the remote measuring of a physical size
WO2005095896A1 (en) Optical angular position sensor
FR2626363A1 (en) DEVICE FOR DETECTING AT LEAST ONE VARIABLE RELATING TO THE DISPLACEMENT OF A MOBILE
FR2497945A1 (en) OPTICAL TRANSDUCER FOR MOVEMENTS
FR2697081A1 (en) Wide range position indicator for movable vehicle accessories - uses two wheels having slightly different numbers of teeth driven by equivalent wheels on common shaft
FR2588653A1 (en) POSITION OPTICAL SENSOR
FR2547049A1 (en) POLARIMETRY TELEMETRY DEVICE
EP0448415B1 (en) Device to detect a physical entity at a distance, functioning by means of reflection
FR2612628A1 (en) LASER INTERFEROMETRY MEASURING DEVICE
FR2798193A1 (en) METHOD FOR MULTIPLE ACQUISITION OF OPTOELECTRONIC SIGNALS AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD
FR3145406A1 (en) METHOD FOR CORRECTING ANGULAR POSITION MEASUREMENT ERRORS BY AN ANGULAR POSITION SENSOR
FR2817039A1 (en) Amplitude division interferometer for measuring physical values such as dimensions, refractive index, temperature, chemical composition, etc. using none-linear variation of the optical path difference
FR2753530A1 (en) Interferometer pressure device for monitoring vehicle traffic

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase