CH697616B1 - Dispositif d'entraînement à contrôle numérique avec dispositif de détection d'anomalies de fonctionnement destiné à la détection de collisions accidentelles et procédé de détection d'anomalies de fonctionnement pour ce dispositif. - Google Patents

Abstract

Le dispositif d'entraînement d'une charge (18a) comprend un dispositif de détection de collisions accidentelles avec un moteur (14a), un premier, respectivement un second capteur de position (15a, 16a) disposés en amont, respectivement en aval d'un ensemble de transmission (12a) fournissant des premières et secondes valeurs de position. Une unité de calcul (20) permet de calculer un signal d'erreur (d) correspondant à la différence de ces valeurs de position. Des moyens de discrimination sont agencés pour analyser les signaux d'erreurs successifs en fonction du chemin (xR) parcouru par la charge dans un référentiel spatial (xR, d). Des filtres à fenêtre spatiale rectangulaire ou à fenêtre spatiale exponentielle sont particulièrement adaptés à discriminer les erreurs dues à une collision accidentelle de celles dues à d'autres causes imputables à un fonctionnement normal. On obtient ainsi une détection de collision particulièrement fiable et sensible avec un seuil de détection très bas.

Description

  [0001] La présente invention concerne un dispositif d'entraînement à contrôle numérique comprenant un dispositif de détection d'anomalies de fonctionnement destiné à la détection de collisions accidentelles, comprenant:
 au moins un moteur susceptible d'entraîner une charge le long d'au moins un chemin par l'intermédiaire d'un ensemble d'éléments de transmission,
 des premiers moyens de mesure de position disposés en amont d'au moins un des éléments dudit ensemble de transmission vers le moteur et destinés à fournir une première valeur de position,
 des seconds moyens de mesure de position disposés en aval de cet élément de l'ensemble de transmission vers ladite charge et destinés à fournir une seconde valeur de position correspondant à la position de la charge sur ledit chemin,

  
 des moyens de calcul pour établir à des intervalles prédéterminés des signaux d'erreur correspondant à la différence des premières et secondes valeurs de position,
 et des moyens d'analyse pour analyser ces signaux d'erreurs afin de détecter des collisions accidentelles.

[0002] De tels dispositifs ont déjà été utilisés dans le domaine de la machine-outil comme décrit dans le document DE 3 426 863 A1.

[0003] Des dispositifs d'entraînements comparables sont utilisés dans de nombreuses autres applications, telles que robots, machines à imprimer, équipements pour la production de textiles, machines à injecter, l'estampage et l'emboutissage, grues, antennes satellites, télescopes, etc.

[0004] Dans les dispositifs d'entraînement tels que représentés à la fig.

   1, la position du moteur 14 est mesurée au moyen d'un encodeur 15 afin de commander les commutations de phase aux bonnes positions du rotor du moteur. Le couple moteur est transmis à la charge 18 représentant par exemple la table de travail ou bien un axe muni d'un outil par l'intermédiaire d'une transmission par poulies 11 et 13 et courroie 12 suivie d'une vis à écrou à billes 17. La position de la charge 18 est mesurée au moyen d'une règle linéaire 16. La fin de la course est déterminée par une butée mécanique 19 afin de protéger le mécanisme en cas de défaut du logiciel de servo-entraînement. Cette butée 19 peut servir dans une phase de préparation de la machine comme référence absolue pour l'initialisation de l'axe. Une telle initialisation est nécessaire dans les cas où les règles linéaires ne fournissent cette référence.

   Généralement, des contacteurs de fin de course sont alors utilisés pour l'initialisation. Si ces contacteurs sont supprimés pour des raisons de réduction des coûts ou autres, alors un dispositif de détection de collision fiable et efficace comme le propose l'invention, devient nécessaire pour utiliser la butée 19 comme référence, et ceci sans risques d'abîmer la mécanique du dispositif par des forces d'impact excessives.

[0005] Lors de l'utilisation d'une machine-outil, d'un robot ou d'un autre équipement à articulation entraînée par un servomoteur, un élément en mouvement peut entrer en collision avec un autre organe de la machine, une pièce à usiner ou avec un composant de l'environnement.

   Dans ce cas, le problème à résoudre consiste à prévenir et/ou détecter la collision.

[0006] La mesure préventive, la plus répandue dans la technique, est la limitation de la course de l'axe en question au moyen de contacteurs de fin de course formant une limitation par logique câblée, par la définition préalable de bornes au domaine admissible des consignes de position constituant une limitation logicielle, ou encore à l'aide de butées mécaniques formant une limitation physique. Dans ce contexte de la prévention des collisions, il a également été proposé dans le brevet US 5 347 459 de procéder à la modélisation de l'espace de travail afin d'identifier à l'avance l'interférence entre les corps en mouvement relatif.

   L'inconvénient de cette méthode de modélisation est la nécessité de connaître la cinématique de tous les objets dans la zone de travail, cette information étant indisponible par exemple en machine-outil pour les chutes pouvant alors se coincer entre la pièce et l'outil. Afin de combler à ce manque de connaissance sur l'emplacement des corps dans l'espace de travail, il a été recouru par exemple à des systèmes à vision, ce qui reste toutefois une solution complexe et coûteuse.

[0007] Le brevet US 4 820 895 propose un capteur de touche électrique dans le cas d'une machine à électroérosion. Un tel dispositif peut, selon le brevet DE 4 008 661 A1, servir à l'alignement d'un outil tridimensionnel sur une pièce semi-finie, ceci par sa capacité de détecter des collisions outil-pièce de façon précise et sans dégât.

   Toutefois, l'utilisation d'un capteur de touche électrique nécessite la présence d'objets conducteurs de l'électricité.

[0008] Il a été proposé dans le brevet US 5 119 006 de surveiller un certain nombres de critères comme la valeur absolue du couple-courant moteur du servo-entraînement. Les méthodes décrites dans ce brevet sont restreintes aux entraînements à transmission rigide ou très précise, qui nécessitent des solutions mécaniques inutilement coûteuses dans le cas de certaines applications industrielles pour lesquelles l'introduction d'un second capteur de position règle permet de mettre en ¼oeuvre des méthodes logicielles de compensation d'erreurs liées notamment à la flexibilité ou à des défauts homocinétiques.

   Cette compensation peut engendrer de fortes sollicitations de la boucle de rétroaction de vitesse sur le moteur, ainsi que de grandes erreurs de poursuite de vitesse et alors de fortes variations du courant moteur. De plus, si l'inertie du moteur domine l'inertie de la charge, rapportée côté moteur, alors l'effet des efforts d'une collision sur le courant moteur est négligeable vis-à-vis des efforts à fournir pour une accélération, respectivement une décélération, normale.

   Ainsi, les signaux bruts, tels que proposés dans le brevet US 5 119 006 ne contiennent plus les informations pertinentes permettant d'identifier une collision avec une sensibilité suffisante pour éviter des dégâts.

[0009] Pour une meilleure exploitation à la détection de collision des signaux de couple moteur, respectivement de courant moteur, et de vitesse, il a été proposé dans le brevet US 5,304,906 de construire un observateur de couple perturbateur sur la base des paramètres de l'entraînement et des paramètres de filtrage destinés à réduire l'influence de bruits de mesure à haute fréquence. Toutefois, le procédé proposé dans ce brevet US 5 304 906 est limité à un modèle rigide pour la transmission de l'entraînement.

   La méthode est ainsi insuffisante pour des entraînements pour lesquels la flexibilité de transmission et les défauts homocinétiques prennent une importance considérable. De plus, la connaissance des paramètres tels que l'inertie et la constante de couple du moteur est incompatible avec de nombreuses applications comme la machine-outil ou la masse à entraîner peut varier facilement d'un facteur 5 lors d'une utilisation normale de l'installation.

[0010] La demande de brevet DE 19 960 834 A1 propose de mesurer une position règle sur la partie entraînée de l'axe et de comparer cette mesure avec une mesure indirecte prise à l'intérieur de la chaîne de transmission, ceci pour former un signal d'erreur. Un accroissement brusque dudit signal, indique qu'une collision ou un incident anormal s'est produit.

   Toutefois, rien n'y est suggéré d'autre que de comparer l'accroissement temporel du signal d'erreur à une limite fixée à l'avance. Le problème avec ce signal d'erreur de position entre moteur et partie entraînée est qu'il est entaché des erreurs homocinétiques, lesquelles sont caractéristiques d'un fonctionnement normal et conduisent de nouveau à fixer la limite de déclenchement à une valeur excessive. D'autre part, la solution préconisée est inadaptée quand il est nécessaire d'accélérer violemment de grandes inerties.

   Tel est le cas des axes X et Y des machines à électroérosion, qui servent à déplacer l'ensemble de la pièce à usiner et du bac rempli de liquide diélectrique, les masses entraînées pouvant aller jusqu'à une tonne.

[0011] La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et elle est caractérisée à cet effet par le fait que les moyens d'analyse comportent des moyens de discrimination agencés de façon à analyser lesdits signaux d'erreurs obtenus dans lesdits intervalles prédéterminés en fonction du chemin parcouru dans un référentiel spatial, en vue de discriminer les erreurs dues à une collision accidentelle de celles dues à au moins une autre cause.

[0012] Grâce à ces caractéristiques, il est possible de détecter de façon fiable et rapide des collisions accidentelles,

   avec un seuil de détection considérablement abaissé par rapport aux dispositifs connus.

[0013] Favorablement ledit ensemble de transmission possède une flexibilité de transmission qui est utilisée grâce auxdits signaux d'erreurs en tant que jauge d'efforts concernant l'entraînement de la charge.

[0014] Ces caractéristiques permettent une construction très simple et un prix de revient très avantageux.

[0015] Selon un mode d'exécution préféré,

   les moyens de discrimination comportent au moins une restriction du domaine pertinent des données relatives aux signaux d'erreurs sur un déplacement limité de la charge le long du chemin formant au moins une fenêtre spatiale figurant un chemin parcouru par la charge agencée de façon à discriminer les erreurs dues à une collision accidentelle de celles dues à au moins une autre cause.

[0016] On obtient ainsi une détection particulièrement sûre avec un seuil de détection réduit.

[0017] Avantageusement les moyens de discrimination sont constitués par des moyens de filtrage spatiaux adaptés à écarter des erreurs homocinétiques et/ou des erreurs dues à des variations thermiques.

[0018] Grâce à ces caractéristiques,

   des défauts de détection éventuels peuvent être évités de façon efficace.

[0019] Selon un mode d'exécution avantageux les moyens de filtrage comprennent deux tableaux circulaires de données relatives d'une part aux déplacements de la charge sur ledit chemin et d'autre part aux signaux d'erreurs correspondant à ces déplacements et au moins une fenêtre rectangulaire spatiale comprenant les données les plus récentes relatives auxdits déplacements et audits signaux d'erreurs extraites des deux tableaux circulaires.

[0020] On obtient ainsi un dispositif de détection d'un principe original et d'une grande fiabilité.

[0021] Selon un autre mode d'exécution favorable, les moyens de filtrage comprennent au moins un filtre linéaire spatialement invariant qui comporte une fenêtre spatiale exponentielle.

[0022] Ce mode est particulièrement pratique,

   puisqu'il permet d'obtenir une détection d'anomalies rapide et sûre avec une unité de calcul de taille peu élevée.

[0023] L'invention concerne également un procédé de détection d'anomalies de fonctionnement destiné à la détection de collisions accidentelles dans des dispositifs d'entraînement à contrôle numérique comprenant:

  
 au moins un moteur susceptible d'entraîner une charge le long d'au moins un chemin par l'intermédiaire d'un ensemble d'éléments de transmission,
 des premiers moyens de mesure de position disposés en amont d'au moins un des éléments dudit ensemble de transmission vers le moteur et destinés à fournir une première valeur de position,
 des seconds moyens de mesure de position disposés en aval de cet élément de l'ensemble de transmission vers ladite charge et destinés à fournir une seconde valeur de position correspondant à la position de la charge sur ledit chemin,
 des moyens de calcul pour établir à des intervalles prédéterminés des signaux d'erreurs correspondant à la différence des premières et secondes valeurs de position,
 et des moyens d'analyse pour analyser ces signaux d'erreurs afin de détecter des collisions accidentelles,

  caractérisé par le fait que l'on analyse grâce à des moyens de discrimination lesdits signaux d'erreurs obtenus dans lesdits intervalles prédéterminés en fonction du chemin parcouru dans un référentiel spatial, en vue de discriminer les erreurs dues à une collision accidentelle de celles dues à au moins une autre cause.

[0024] Grâce à ce procédé une détection de collisions accidentelles peut être obtenue de façon simple et fiable avec un seuil de détection peu élevé par rapport aux procédés connus.

[0025] D'autres avantages ressortent des caractéristiques exprimées dans les revendications dépendantes et de la description exposant ci-après l'invention plus en détail à l'aide de dessins qui représentent schématiquement et à titre d'exemple deux modes d'exécution.
<tb>La fig. 1<sep>montre un dispositif d'entraînement à contrôle numérique.


  <tb>La fig. 2<sep>illustre un schéma de principe des moyens pour établir des signaux d'erreurs d.


  <tb>Les fig. 3a à 3f<sep>illustrent les variations de différents signaux lors d'un déplacement aller-retour de la charge.


  <tb>La fig. 3a<sep>montre les positions xR [mm] occupés par la charge en fonction du temps t [s].


  <tb>La fig. 3b<sep>illustre le courant lM [A] du moteur en fonction du temps t [s].


  <tb>La fig. 3c<sep>illustre les variations du signal d'erreur d [microns] en fonction du temps t [sec].


  <tb>La fig. 3d<sep>montre les variations du signal d'erreur d [microns] en fonction des positions xR [mm] occupées par la charge.


  <tb>La fig. 3e<sep>illustre une partie agrandie de la fig. 3d.


  <tb>La fig. 3f<sep>montre les variations du signal delta dmax = max dk-min dk [microns] en fonction du temps t [s].


  <tb>La fig. 4<sep>est un schéma de principe d'un premier mode d'exécution du dispositif de détection de collisions accidentelles.


  <tb>La fig. 5<sep>montre un schéma des flux utilisés dans le premier mode d'exécution.


  <tb>Les fig. 6a à 6d<sep>illustrent les variations de différents signaux lors d'un déplacement avec un arrêt (collision) de la charge.


  <tb>La fig. 6a<sep>est un diagramme des positions xR [mm] occupées par la charge en fonction du temps t [s].


  <tb>La fig. 6b<sep>illustre le courant IM [A] du moteur en fonction du temps t [s].


  <tb>La fig. 6c<sep>montre les variations du signal d'erreur d [microns] en fonction du temps t [s].


  <tb>La fig. 6d<sep>illustre les variations du signal d'erreur d [microns] en fonction des positions [xR] occupés par la charge.


  <tb>Les fig. 7a à 7h<sep>illustrent les variations de différents signaux d'un filtre spatialement invariant utilisé dans un second mode d'exemple.


  <tb>Les fig. 7a et 7b<sep>sont des diagrammes du signal de sortie du filtre y (k) en fonction des positions xR (k) pour un déplacement rapide et lent.


  <tb>Les fig. 7c et 7d<sep>montrent les positions xR (k) en fonction des différents points de mesure k.


  <tb>Les fig. 7e et 7f<sep>illustrent le signal de sortie du filtre y (k) en fonction des différents points de mesure k.


  <tb>Les fig. 7g et 7h<sep>correspondent à des diagrammes de la valeur du signal d'erreur d (k) des différents points de mesure k.


  <tb>La fig. 8<sep>illustre un schéma des flux utilisés dans le second mode d'exécution.

[0026] Le dispositif d'entraînement à contrôle numérique de la présente invention possède une configuration générale telle qu'illustrée à la fig. 2. Le moteur 14a est associé à un premier capteur de position 15a fournissant une première valeur de position xM et constituant des premiers moyens de mesure de position disposés en amont d'un ensemble de transmission 12a par lequel le mouvement est transféré à la charge 18a qui est déplacée le long d'un chemin.

   La position de la charge 18a est mesurée grâce à un second capteur de position 16a fournissant une seconde valeur de position xR.

[0027] Des moyens de calcul, sous forme d'une unité de calcul 20, sont agencés pour calculer à des intervalles de temps prédéterminés un signal d'erreur d selon l'équation
<tb><sep>d = xR-rxMoù r est égal au rapport de réduction de l'ensemble de transmission 12a.

[0028] Le signal d'erreur d correspond donc à l'écart entre la position de la charge et la position moteur rapportée à la charge.

[0029] Dans la configuration illustrée à la fig.

   1, l'erreur d = xR- rxM, est la somme des erreurs dues aux éléments de la transmission, c'est-à-dire principalement la courroie, les contacts entre billes et chemins de billes, l'écrou et la vis, qui agissent chacun avec leur flexibilité et leur cinétique propre.

[0030] D'autres éléments de transmission sont envisageables, tel qu'arbres, harmonie-drive, etc.

[0031] Toutefois, il est préférable de choisir des composants sans jeu.

   Des éléments, tel qu'un engrenage sans précontrainte, présentant un jeu à l'inversion, par exemple, sont facilement sujets à des oscillations dérangeantes, entretenues par la servocommande et nécessiteront des précautions particulières contraignantes.

[0032] Le signal d'erreur d illustré aux fig. 3c, 3d et 3e se référant à un déplacement aller et retour de la charge est donc constitué d'une contribution dynamique associée aux accélérations de l'axe et à la flexibilité de la transmission, et d'une contribution cinétique ou erreur homocinétique associée à des défauts de fabrication et d'assemblage, respectivement à des effets de température faussant le rapport de réduction r par le changement de la longueur de la vis à billes.

   La composante dynamique du signal d'erreur d est naturellement représentée dans un référentiel temporel, alors qu'un référentiel spatial est la représentation typique de la composante cinétique; par exemple respectivement la fig. 3c par opposition à la fig. 3d.

[0033] Les enseignements donnés par DE 19 960 834 A1 suggèrent d'observer un accroissement brusque de l'erreur d, autrement dit une grandeur du type delta d/delta t. Nous allons voir qu'une telle approche oblige à fixer des limites de détection exagérées de sorte à pouvoir ignorer la somme des défauts détaillés ci-dessous, lesquels doivent être tolérés, car typiques d'un fonctionnement normal exempt notamment de collision.

[0034] Comme exemple illustratif, il est proposé de considérer l'axe Y d'une machine à électroérosion.

   L'inertie du moteur 14 vaut 0,00031 kg m<2>, le rapport de réduction de la transmission 11-13 à courroie est 5, le pas de la vis 17 est 5 mm/tour, la masse de la table portant les pièces à usiner varie entre 620-1120 kg, la rigidité de la transmission est k = 175 N/Microm.

[0035] Les fig. 3c, 3d et 3e illustrent le signal d d'un entraînement du type montré à la fig. 1 pour un grand mouvement et une inversion de sens de vitesse.

[0036] L'erreur homocinétique provient des défauts de fabrication de la vis ainsi que des perturbations générées par le système de re-circulation des billes à l'intérieur de l'écrou. Pour le cas particulier illustré à la fig. 3e où la position de la charge xR est représentée en abscisse, on observe une pseudo-période spatiale de 7 mm.

   L'amplitude de 10.10<-6> m dans ce cas de figure de ce défaut homocinétique lui donne un caractère prépondérant, impose le choix d'un référentiel spatial et de plus impose aux dispositifs de détection de faire abstraction, entre autres, de ladite pseudo-période au moyen d'un filtrage approprié.

[0037] A cette grandeur fluctuante, s'ajoutent les erreurs de type thermique qui se manifestent par une dérive sur le signal d en fonction de la position xR puisque la longueur de la vis et ainsi le rapport de réduction r change.

[0038] Pour une vis à billes en acier de longueur 440 mm, par exemple, dont le coefficient de dilatation thermique vaut 12.10<-6> m par mètre et degré Kelvin, l'erreur pour une variation de 1 deg. C engendre un défaut de 5,28.10<-6> m.

   Une telle variation de température peut provenir de changements de l'air dans l'atelier, de l'exposition de la machine au soleil, ou même d'un échauffement local engendré par les mouvements de l'axe et les frottements dans les roulements à billes. Ces erreurs de type thermique expliquent sur la trace de la fig. 3d l'inclinaison de l'ensemble du signal d, environ 5.10<-6> m pour 100 mm parcourus, à laquelle le dispositif de détection doit rester insensible. Une autre contrainte imposée aux dispositifs de détection sera de faire abstraction de ladite inclinaison, défaut également de nature spatiale.

[0039] Sur la même trace de la fig. 3d du signal d en fonction du déplacement xR on observe un décalage vertical entre l'aller et le retour, dû à la force de frottement dans les guidages linéaires de l'axe qui sollicitent la flexibilité de la transmission.

   Ce défaut frottement-flexibilité, qui est de nature dynamique, est de l'ordre de 5.10<-6> m dans le cas représenté, ne sera pas filtré, de même que les composantes à haute fréquence du signal d (voir fig. 3e) lesquelles sont dues à l'excitation de la fréquence propre du dispositif, déterminées par la flexibilité de transmission et les inerties aux deux extrémités. La manifestation de ces fréquences peut être observée également sur la fig. 3b qui montre la trace du courant moteur IM en fonction du temps t.

[0040] Selon la présente invention, la flexibilité de transmission est utilisée comme jauge d'effort sur la charge qui génère ledit signal d'erreur de transmission d dont les composantes sont discriminées et filtrées des défauts homocinétiques de sorte à éviter le déclenchement d'une fausse alarme de collision en présence de défauts tolérables.

   Pour effectuer ledit filtrage on observe les accroissements spatiaux du signal d'erreur au lieu de surveiller ses accroissements temporels brusques.

[0041] Le point important est que les signaux d'erreur d sont traités par des moyens d'analyse comportant des moyens de discrimination agencés de façon à analyser les signaux d'erreurs obtenus dans les intervalles prédéterminés en fonction du chemin xr parcouru dans un référentiel spatial d,

   xR en vue de discriminer les erreurs dues à une collision accidentelle de celles dues à au moins une autre cause.

[0042] On se défait de l'influence des erreurs homocinétiques de transmission au moyen d'une restriction du domaine spatial pertinent des données sur un déplacement limité en formant au moins une fenêtre spatiale figurant un chemin parcouru par la charge agencée de façon à discriminer les erreurs dues à une collision accidentelle de celles d'autres causes.

[0043] Cette restriction du domaine spatial pertinent est réalisée soit grâce à une fenêtre rectangulaire et un tableau circulaire proprement géré selon le premier mode d'exécution, soit grâce à un ou plusieurs fenêtres exponentielles selon le second mode d'exécution dont on expliquera ci-dessous le fonctionnement associé aux filtres spatialement invariants (linear space invariant LSI)

  .

[0044] Ces moyens de filtrage par restriction du domaine spatial sont choisis de façon expérimentale de façon à écarter des erreurs homocinétiques et/ou des erreurs thermiques.

[0045] Le premier mode d'exécution avec une fenêtre rectangulaire dans l'espace est basé sur l'architecture logicielle illustrée à la fig. 4.

[0046] Les premières et secondes valeurs de position xM et xR sont fournies à l'unité du calcul 20 qui établit le signal d'erreur d = xR-rxM.

[0047] Les valeurs de d et xR sont enregistrées dans deux tableaux circulaires 44 et 45 de taille n, n étant par exemple 50.

[0048] L'indice 1 dénote l'échantillon le plus récent enregistré.

   L'enregistrement s'effectue suivant une période d'échantillonnage prédéterminé, par exemple 2 msec.

[0049] De ces données historiques est extrait un sous-sensemble d'échantillons successifs les plus récents D = {i:1 <=i <= i max} pour lequel le domaine des positions parcourues reste inférieur à une limite Lx ou largeur de la fenêtre spatiale, telle que
 <EMI ID=2.0> 

[0050] Il est judicieux de choisir la largeur de la fenêtre spatiale Lx à une fraction de la période de l'erreur homocinétique locale; par exemple, pour une périodicité à 7 mm, on choisit avantageusement Lx= 0.1 mm. En diminuant Lx, les défauts homocinétiques sont ignorés de plus en plus, ne permettant la détection de collisions que sur des organes de plus en plus rigides.

   Une grande fenêtre spatiale Lx permet la détection d'organes mous, mais les défauts homocinétiques ne sont quasiment pas atténués et le niveau de détection Ld,rel doit être choisi grand également, ce qui diminue la sensibilité du procédé à détecter une collision.

[0051] Autrement dit, le sous-ensemble 43 d'échantillons successifs les plus récents D = {i:

  1 <= i <= imax} peut être vu comme une fenêtre spatiale rectangulaire glissante dans laquelle on trouve en abscisse les déplacements xR par la charge et en ordonnée l'erreur d = xR- rxM.

[0052] Il est essentiel que le chemin pris en compte dans ladite fenêtre
 <EMI ID=3.0> 
reste indépendant de la vitesse de l'axe dans le cas d'un échantillonnage temporel, par exemple à des intervalles h réguliers de 2 msec.

[0053] Il faut remarquer ici qu'un échantillonnage spatial, obtenu en remplaçant par exemple les impulsions de l'horloge par des impulsions similaires à celles d'une horloge mais produites par l'encodeur 15 (fig.

   1) à des intervalles h réguliers de 1/100<ème> de degré par exemple permettrait de traiter le signal, dans l'explication ci-après, comme si la vitesse de l'axe restait constante.

[0054] Une collision sera caractérisée par le dépassement d'une limite Ld,rel, définie ci-après, de la dynamique de d sur le sous-ensemble D choisi dans la fenêtre rectangulaire 43 selon l'opération
 <EMI ID=4.0> 
où
max dk est la valeur maximale de d dans le sous-ensemble D et
min dk est la valeur minimale de d dans le sous-ensemble D.

[0055] Autrement dit, chaque fois que la taille et le contenu de la fenêtre 43, réalisée par les mémoires circulaires, sont remis à jour, on retient la valeur d maximale et la valeur d minimale parmi le sous-ensemble D des échantillons pertinents (historique), pour en faire la différence puis la comparer à une valeur seuil Ld,rel.

   Chaque échantillon de paires de valeurs xR(k), dk est mémorisé avec le même poids dans la fenêtre rectangulaire, d'où le qualificatif de rectangulaire.

[0056] Les choix préalables du seuil Ld,rel, et de la largeur de la fenêtre glissante Lx, c'est-à-dire l'étalonnage du dispositif sont à faire sur une installation en bon état de marche.

[0057] La valeur de Ld,rel sera fixée par une observation et une analyse de l'amplitude et de la forme de l'erreur homocinétique locale.

[0058] Il est proposé de baser l'ajustement de la limite de déclenchement Ld,rel sur les propriétés empiriques des entraînements concernés.

   La méthode consiste à enregistrer le domaine de variation de d sur le sous-ensemble D choisi, pour un certain nombre de situations pertinentes qui ne doivent pas déclencher la détection de collision, notamment:
 Les déplacements programmés en mouvement rapide comprenant des inversions de mouvement, ainsi que des sauts indiciels de vitesse, par exemple 0.1 mm/s, 1 mm/s et 10 mm/s.
 Les déplacements manuels à différentes vitesses, y compris les vitesses lentes et les déplacements manuels en mode pas à pas.
 Les périodes transitoires dites "attaque d'usinage" ou "sortie d'usinage" caractérisées par le passage d'une zone sans usinage à une zone avec usinage ou l'inverse.

[0059] Ainsi, la valeur la plus élevée de
 <EMI ID=5.0> 
pour un fonctionnement normal est évaluée.

   La limite de déclenchement Ld,rel est choisie avec une marge suffisante, telle que Ld,rel est fixée à m % de la valeur maximale de delta dmaX, m étant avantageusement compris entre 120 et 250, très favorablement entre 140 et 200 et de préférence égal à 150.

[0060] La fig. 3f montre un tel graphique d'ajustement pour un déplacement à grande vitesse, cas identifié comme étant le plus critique pour l'entraînement concerné. Le maximum de delta dmax à 2.10<-6> m, libellé 31, est atteint lors de l'inversion du sens de mouvement à cause de l'énergie récupérée lors de l'inversion du mouvement. L'influence des défauts homocinétiques de la transmission mécanique a pu être réduite à 0,8.10<-6> m au maximum, libellé 32 dans cette figure.

   Pour le cas montré, la limite de déclenchement peut ainsi être choisie à Ld,rel = 3.10<-6> m ceci en laissant une marge de 50% de sécurité; à comparer aux 20 à 30.10<-6> m nécessaires aux procédés connus dans l'état de la technique et ressortant de l'observation de la fig. 3c.

[0061] Grâce à l'invention le seuil de détection d'une collision peut donc être abaissé d'un facteur de six à sept par rapport aux procédés connus.

[0062] Comme le montre la fig. 3f l'opération "
 <EMI ID=6.0> 
" dans la fenêtre rectangulaire 43 réalise un filtrage passe-haut qui ôte du signal d la composante spatiale correspondant à la pseudo-période d'environ 7 mm, ainsi qu'aux dérives de type thermique.

   Exprimé d'une manière plus générale, on se défait de l'influence des erreurs thermiques et homocinétiques de transmission au moyen d'une restriction du domaine spatial pertinent des données sur un déplacement limité; d'où la possibilité de placer la limite Ld,rel à une valeur plus faible permettant une meilleure sensibilité.

[0063] Dans les cas les plus répandus où l'échantillonnage est rythmé par une horloge, les limites de la fenêtre spatiale d'une longueur prédéterminée ne coïncident généralement pas avec le moment de mesure des échantillons de paires de variables xR et d.

   Il est donc nécessaire d'effectuer une interpolation qui est particulièrement utile dans le cas de vitesse de déplacement élevée lorsqu'un nombre faible d'échantillons est utilisé, par exemple 3 échantillons.

[0064] La limite spatiale la plus récente de la fenêtre spatiale n'est pas interpolée, par contre la limite spatiale la plus ancienne et plus éloignée de la fenêtre d'une largeur Lx fait l'objet d'une interpolation pour la valeur du signal d'erreur d.

[0065] Cette valeur d'interpolation est alors mémorisée en tant qu'échantillon le plus ancien de la fenêtre spatiale.

   Aucune interpolation n'est nécessaire si l'échantillonnage h est spatial au lieu d'être temporel.

[0066] Pour la réalisation du dispositif de détection, il est préférable de combiner les opérations décrites ci-dessus dans une seule fonction logicielle, appelée périodiquement, par exemple avec une périodicité h de 2 msec. La fig. 5 montre le schéma des flux correspondants à ce procédé de détection de collision par fenêtre rectangulaire. La gestion de l'historique du bloc 51, en particulier de d en considérant un certain déplacement limite Lx qui définit le sous-ensemble D, est contenu dans les blocs 52 à 57.

   Le bloc 58 détecte la collision si sur ce déplacement limite Lx la valeur de delta dmax est égale ou supérieure à la valeur seuil Ld,rel.

[0067] Cette gestion de l'historique 51 comprend les étapes suivantes:
52: D'abord le point d'insertion des nouvelles informations position et signal d'erreur xR (k), d (k) dans le tableau circulaire est déterminé.
53: Si le tableau circulaire est rempli, alors le point le plus ancien est supprimé afin de faire la place pour une nouvelle donnée; la longueur parcourue dans le segment ainsi retiré est supprimée de la longueur du chemin total parcourue durant l'historique.
54: Les informations position xR et signal d'erreur d sont insérées.
55: La longueur parcourue correspondante est ajoutée à la longueur du chemin total parcourue durant l'historique.
56:

   Le c¼oeur de l'invention consiste à réduire la taille du tableau considéré à un sous-ensemble de longueur parcourue limitée à Lx. Cette opération déterminant le sous-ensemble pertinent D nécessite le parcours du tableau circulaire. La charge de calcul correspondante limite la taille maximum n du tableau circulaire en fonction de l'unité de calcul disponible. Pour le segment le plus ancien de l'historique, les coordonnées du point correspondant précisément à la longueur Lx doivent être interpolées séparément.

   Cette fonctionnalité supplémentaire dans l'étape 56 sert à améliorer la précision de l'algorithme, surtout à vitesse élevée de déplacement de la charge où le nombre ultime d'échantillons est petit, par exemple proche de 3.
57: La dynamique du défaut cinétique dest évaluée en déterminant Ddmax.
58: Finalement la dynamique Ddmax est comparée à la limite Ld,rel.

[0068] L'application de la présente invention à la détection d'une collision sur une butée 19 équipée de rondelles élastiques tel qu'illustré à la fig. 1 et la combinaison avec un arrêt d'axe en résultant est montrée à la fig. 6. Les fig. 6a, b, c montrent l'évolution, en fonction du temps, de la position xR, du courant moteur lM et du signal d'erreur ou défaut cinétique d de l'axe. La fig. 6d représente ce signal d'erreur d en fonction de la position xR.

   La succession des événements est détaillée ci-après:
 Lors de la phase d'approche 61, le signal d reste petit et le courant moteur IM ne sert qu'à compenser le frottement dans l'axe; voir fig. 6b trace 61.
 A l'instant, dénoté 62, la table de la machine où la charge rencontre la butée, qui se situe en xR = 0. Par la suite, le signal d augmente en amplitude. Il est à noter dans la fig. 6b que la variation de courant moteur IM, observée dans la période 62 à 63 où l'axe rencontre la butée, ne vaut que 0.5 A environ. Ceci est inférieur à un niveau qui permettrait l'application de méthodes de détection de collision sur la base du signal de courant.
 Le seuil programmé de déformation Ld,rel = 5.10<-6> m est dépassé en 63 à l'instant t = 0.

   La collision ainsi détectée est ensuite signalée à la servocommande de l'axe.
 La collision est prise en compte 16 msec après sa détection, à l'instant dénoté 64. Un arrêt contrôlé de l'axe est alors commandé, ce qui se manifeste par la pointe de courant de décélération, bien visible dans la fig. 6b. Le retard entre la détection de la collision et la commande d'arrêt engendre une déformation supplémentaire de la transmission (5.10<-6> m) et mène ainsi à des efforts complémentaires.
 Le signal de collision reste actif tout au long du domaine 65. Comme dans l'expérience illustrée ici, il n'a pas été prévu de mouvement de relaxation des contraintes engendrées par la collision, le courant continue d'augmenter jusqu'à 1.2 A.

   Il est bien entendu possible que la commande numérique de l'installation est programmée pour émettre une commande d'axe assurant l'arrêt de la charge avec ou sans mouvement de relaxation des contraintes.

[0069] Le mode d'exécution décrit ci-dessus sur le principe d'une fenêtre spatiale glissante rectangulaire, tout en étant précis est toutefois relativement complexe. Il est nécessaire de gérer une mémoire circulaire dans laquelle on mémorise un nombre n d'échantillons, 50 par exemple, duquel on extrait un nombre variable d'échantillons pertinents, de 3 à 50, selon que la vitesse est grande ou petite.

[0070] Les échantillonnages sont rythmés généralement par une horloge, et ne coïncident donc pas avec les bornes spatiales pertinentes pour l'observation du phénomène.

   Ce qui nécessite, en particulier lorsque le nombre d'échantillons retenus est petit, d'effectuer des corrections par interpolation sur l'échantillon le plus ancien, afin de garantir la précision.

[0071] Pour connaître la dynamique du signal d'erreur, tous les échantillons doivent être passés en revue chaque fois que la fonction logicielle est appelée, d'où la nécessité d'un dimensionnement adéquat pour ne pas dépasser la durée limite de la boucle de calcul du processeur.

[0072] Moyennant l'hypothèse d'une accélération modérée, par exemple de l'ordre de 0,5 m/sec<2> associée dans le cas présent à une période d'échantillonnage rapide de 2 msec, une intégration numérique par un filtre linéaire du premier ordre, spatialement invariant (LSI), permet de fournir un mode d'exécution plus simple et plus économique comme le résume la fig. 8.

   Le comportement de ce filtre réalisé numériquement et rythmé périodiquement dans le temps est caractérisé par la constante spatiale xs.

[0073] L'essentiel des opérations est contenu dans le bloc 81 et consiste à réaliser une application (mapping) dans le domaine spatial des informations temporelles du signal d'erreur d (k) rythmé par l'horloge d'échantillonnage. Le bloc 81 contient les blocs 82, 83, 84, 85 pour la gestion de l'historique de d au moyen d'un LSI caractérisé par sa constante spatiale Xs.

   Il est à noter que xs est analogue au déplacement Lx définissant D du premier mode d'exécution qui réalise la restriction du domaine pertinent des données sur un déplacement limité.

[0074] Le bloc 86 détecte la collision en effectuant la comparaison avec la valeur seuil Ld,rel,lsi.

[0075] Les blocs 82 à 85 sont similaires aux blocs 52 à 57 de la fig. 5 et permettront de comprendre la simplification apportée par le second mode d'exécution.

[0076] On retrouve à l'entrée du filtre LSI et du bloc 82 les mêmes variables xR (k), d(k) présentes dans la fig.

   5 à l'entrée du bloc 52.

[0077] L'expression  ¹(k) = a1(k)  ¹(k-1) + b0(k) d(k) du bloc 84 doit être vue comme un filtre passe-bas sur le signal d (k).

[0078]  ¹(k-1) représente l'état de  ¹(k) lors de la boucle de calcul précédente, c'est-à-dire par exemple 2 msec avant l'instant présent.

[0079] Autrement dit,  ¹(k-1) est la mémoire de l'historique du signal d'erreur, comparable à la mémoire circulaire 44 de la fig. 4 du premier mode d'exécution.

   On notera ici que le second mode d'exécution n'utilise qu'un seul emplacement mémoire pour stocker l'historique alors que le premier en prévoyait jusqu'à 50 à titre d'exemple.

[0080] Le calcul de  ¹(k) dépend, selon l'expression du bloc 84, des paramètres de filtrage spatial a1(k) et b0(k) calculés préalablement en 83 et remis à jour à chaque cycle de calcul, par exemple, chaque 2 msec.

[0081] b0(k) découle simplement de a1(k), soit b0(k) = 1-a1(k).

[0082] La loi exponentielle notée en 83 met en évidence que les constantes de filtrage dépendent du chemin parcouru lors de la dernière période
delta xR(k) = xR(k) - xR(k-1) calculé dans le bloc 82.

[0083] a1(k) = exp
 <EMI ID=7.0> 
où xs [10<-6> m] est la constante d'espace de la fenêtre exponentielle, voir fig. 7a, 7b et son explication ci-dessous.

   La constante xs est comparable à la largeur de la fenêtre spatiale rectangulaire Lx du premier mode d'exécution correspondant à la restriction du domaine pertinent des données sur un déplacement limité.

[0084] Le calcul de a1(k) selon cette méthode assure que les propriétés entrée-sortie du filtre, dans le cas d'un échantillonnage temporel, sont indépendantes de la vitesse de l'axe, réalisant ainsi une application dans le domaine spatial des informations temporelles rythmées par l'horloge d'échantillonnage.

[0085] a1(k) et b0(k) sont fixes si la vitesse de l'axe est constante ou si l'on réalise directement un échantillonnage spatial.

[0086] Comme dit plus haut, l'expression  ¹(k) symbolisée dans le bloc 84 de la fig.

   8 est un filtre passe-bas sur le signal d'erreur d(k).

[0087] Autrement dit,  ¹(k) ne retient que les composantes du signal d'erreur, caractérisées par des fréquences spatiales basses et correspondant dans le cas représenté à la fig. 3 aux défauts homocinétiques, plus précisément à la pseudo-période d'environ 7 mm et aux dérives de type thermique.

[0088] Enfin, l'expression y(k) = -  ¹(k) + d(k) du bloc 85 de la fig.

   8 doit être vue comme le filtre passe-haut complémentaire du filtre passe-bas  ¹(k) = a1(k)  ¹(k-1) + bo (k) d(k) du bloc 84, réalisant l'opération similaire à"
 <EMI ID=8.0> 
" du premier mode d'exécution et qui ôte du signal d(k) les composantes spatiales que l'on souhaite tolérer.

[0089] Ce filtrage spatial réalisé par les blocs 84 et 85 permet donc de se défaire de l'influence des erreurs homocinétiques de transmission et autorise, dans l'opération » y(k)» > Ld,rel,lsi du bloc 86, à placer la limite de détection de collision Ld,rel,lsi à une valeur plus faible d'où une meilleure sensibilité au risque de collision que l'on souhaite détecter.

[0090] Comme déjà dit plus haut  ¹(k-1) est la mémoire de l'historique du signal d'erreur, comparable à la mémoire circulaire 44 de la fig. 4 du premier mode d'exécution;

   mais dans ce second mode d'exécution un seul emplacement mémoire est nécessaire pour stocker l'historique. Une telle simplification est rendue possible grâce au principe de la fenêtre exponentielle expliqué ci-après et par le fait que chaque échantillon pris en compte dans l'intégration y participe avec un poids d'autant plus faible selon une décroissance exponentielle, qu'il est éloigné du plus récent échantillon; à la différence de la fenêtre rectangulaire du premier mode d'exécution où la mémoire de l'échantillon s'efface totalement au delà d'un éloignement Lx.

[0091] Les fig. 7a à 7h montrent les caractéristiques d'un filtre spatialement invariant (LSI) d'ordre 1 réalisant une fenêtre exponentielle. Pour le cas illustré, l'entrée au filtre d(k) est choisie de sorte à ce que d(k) = 0 pour tout xR(k) < 0, et d(k) = 1 pour tout xR(k) >= 0.

   Cet exemple de filtre, étant déterminé par la valeur de sa constante spatiale xs = 1, est alors caractérisé par une relation entre le signal de position xR(k) et le signal de sortie y(k) identique pour tout parcours xR(k) monotone. Les fig. 7a, c, e et g montrent un déplacement rapide, à vitesse moyenne v0 = 0.05 mm/sec. Les fig. 7b, d, f et h montrent le comportement sur le même chemin parcouru, mais à vitesse moyenne plus lente vo = 0.005 mm/sec. Dans les deux cas on a ajouté une petite composante sinusoïdale de vitesse.

[0092] Dans la fig. 7a, la succession des échantillons est montrée à l'aide de croix. La zone désignée 71 correspond à un déplacement plus rapide, inversement dans la zone 72. La vitesse de déplacement instantanée se manifeste par la pente des positions xR (k) en fonctions des échantillons k, montrée dans la fig. 7c.

   La position xR (k) = 2 est dépassée après le 48<ème> échantillon. L'évolution du signal d'entrée, respectivement du signal de sortie du filtre, est tracée dans les fig. 7g et e, respectivement.

[0093] Les fig. 7b, d, f et h sont caractérisées par une plus grande densité d'échantillons en raison de la vitesse moyenne plus faible.

[0094] Il est bien entendu que les modes de réalisation décrits ci-dessus ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils peuvent recevoir toutes modifications désirables à l'intérieur du cadre tel que défini par la revendication 1. En particulier, les applications rendues possibles par le second mode d'exécution ne se limitent pas à l'utilisation de simples filtres spatialement invariant (LSI) d'ordre 1.

   Les explications ci-dessus permettent de mettre en ¼oeuvre des filtres passe-haut et passe-bas dans le domaine spatial afin de se défaire d'une grande partie des défauts homocinétiques. En choisissant d'autres valeurs de constante spatiale xs, la théorie des filtres numériques permet d'étendre la méthode et de combiner des filtres coupe-bande ou passe-bande bien connus afin d'extraire encore plus finement les composantes homocinétiques tolérables du signal d'erreur. Le dispositif et le procédé décrit peuvent également être appliqués à des appareils et machines à plusieurs axes et à des déplacements non-linéaires circulaires ou quelconques.

Claims (23)

1. Dispositif d'entraînement à contrôle numérique comprenant un dispositif de détection d'anomalies de fonctionnement destiné à la détection de collisions accidentelles, comprenant:- au moins un moteur (14) susceptible d'entraîner une charge (18) le long d'au moins un chemin par l'intermédiaire d'un ensemble d'éléments de transmission (T),- des premiers moyens de mesure de position (15) disposés en amont d'au moins un des éléments dudit ensemble de transmission vers le moteur (14) et destinés à fournir une première valeur de position (xM),- des seconds moyens de mesure de position (16) disposés en aval de cet élément de l'ensemble de transmission vers ladite charge (18) et destinés à fournir une seconde valeur de position (xR) correspondant à la position de la charge sur ledit chemin,- des moyens de calcul (20) pour établir à des intervalles (h)

prédéterminés des signaux d'erreur (d) correspondant à la différence des premières et secondes valeurs de position,- et des moyens d'analyse pour analyser ces signaux d'erreurs afin de détecter des collisions accidentelles, caractérisé par le fait que les moyens d'analyse comportent des moyens de discrimination agencés de façon à analyser lesdits signaux d'erreurs (d) obtenus dans lesdits intervalles prédéterminés en fonction du chemin (xR) parcouru dans un référentiel spatial (d, xR) en vue de discriminer les erreurs dues à une collision accidentelle de celles dues à au moins une autre cause.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit ensemble de transmission (T) possède une flexibilité de transmission qui est utilisée grâce auxdits signaux d'erreurs (d) en tant que jauge d'efforts concernant l'entraînement de la charge (18).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens de discrimination comportent au moins une restriction du domaine pertinent des données relatives aux signaux d'erreurs sur un déplacement limité de la charge le long du chemin formant au moins une fenêtre spatiale (Lx, xS) figurant un chemin parcouru par la charge agencée de façon à discriminer les erreurs dues à une collision accidentelle de celles dues à au moins une autre cause.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens de discrimination sont constitués par des moyens de filtrage spatiaux adaptés à écarter des erreurs homocinétiques et/ou des erreurs dues à des variations thermiques.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens de filtrage comprennent deux tableaux circulaires de données (44, 45) relatives d'une part aux déplacements (xR) de la charge sur ledit chemin et d'autre part aux signaux d'erreurs (d) correspondant à ces déplacements et au moins une fenêtre rectangulaire spatiale (D) comprenant les données les plus récentes relatives auxdits déplacements (xR) et auxdits signaux d'erreurs (d) extraites des deux tableaux circulaires.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens de filtrage sont agencés pour- enregistrer suivant une période d'échantillonnage prédéterminée (h) des échantillons de paires de variables relatives aux déplacements (xR) de la charge et aux signaux d'erreurs (d) associés à ces déplacements dans les deux tableaux circulaires qui sont de taille n pour former des paires de données historiques xR(k), d(k), l'indice 1 du coefficient k dénotant le dernier échantillon enregistré;

- extraire un sous-ensemble d'échantillons successifs les plus récents <EMI ID=9.0> pour lequel le domaine des positions parcourues par la charge (18) sur ledit chemin est inférieur ou égal à une première limite (Lx) fixe et prédéterminée correspondant à la largeur spatiale de ladite fenêtre rectangulaire telle que <EMI ID=10.0> ce sous-ensemble d'échantillons successifs (D) formant une fenêtre rectangulaire spatiale dans laquelle on trouve en abscisse les déplacements (xR) de la charge et en ordonnée les signaux d'erreurs (d), la valeur de la première limite (Lx) étant prédéterminée pour être une fraction d'une période de la ou des erreurs à écarter;

- détecter une collision qui est définie par le dépassement d'une seconde limite prédéterminée (Ld,rel de la dynamique du signal d'erreur (d) sur le sous-ensemble (D) choisi dans la fenêtre rectangulaire selon l'opération <EMI ID=11.0> où max d(k), respectivement min d(k) sont les valeurs maximales, respectivement minimales de d dans le sous-ensemble D.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite seconde limite Ld,rel est fixée à m % de la valeur maximale de delta dmax déterminée pour des situations de déplacements de la charge sans collision, m étant avantageusement compris entre 120 et 250, très favorablement entre 140 et 200, et de préférence égal à 150.

8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que les moyens de filtrage comportent des moyens d'interpolation agencés pour obtenir par interpolation pour ladite première limite (Lx) de la fenêtre rectangulaire spatiale une valeur d'interpolation du signal d'erreur (d), cette première limite (Lx) et ladite valeur d'interpolation étant mémorisées en tant qu'échantillon les plus anciens de la fenêtre rectangulaire spatiale.

9. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens de filtrage comprennent au moins un filtre linéaire spatialement invariant qui comporte une fenêtre spatiale exponentielle.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la ou les constante(s) d'espace (xs) du ou des filtre(s) linéaire(s) spatialement invariant(s) est ou sont fixée(s) selon les défauts homocinétiques que l'on décide de tolérer.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les moyens de filtrage sont agencés pour- enregistrer suivant une période d'échantillonnage prédéterminé un échantillon de paire de variables xR(k), d(k) relatives respectivement au déplacement de la charge et au signal d'erreur associé,- calculer à chaque période d'échantillonnage un signal ¹(k) selon l'équation ¹(k) = a1(k) ¹(k-1)+b0(k)d(k) où ¹(k-1) est la mémoire de l'historique du signal d'erreur et oùa1(k) = exp <EMI ID=12.0> DxR(k) = xR(k) - xR(k-1)b0(k) = 1 - a1(k)- calculer un signal de sortie y (k) selon l'équationy (k) = - ¹(k) + d(k)- détecter une collision qui est définie par le dépassement d'une limite prédéterminée Ld,rel,lsi selon l'opération »y(k)» > Ld,rel,lsi.

12. Procédé de détection d'anomalies de fonctionnement destiné à la détectionn de collisions accidentelles dans des dispositifs d'entraînement à contrôle numérique comprenant:- au moins un moteur (14) susceptible d'entraîner une charge (18) le long d'au moins un chemin par l'intermédiaire d'un ensemble d'éléments de transmission (T),- des premiers moyens de mesure de position (15) disposés en amont d'au moins un des éléments dudit ensemble de transmission vers le moteur (14) et destinés à fournir une première valeur de position (xM),- des seconds moyens de mesure de position (16) disposés en aval de cet élément de l'ensemble de transmission vers ladite charge (18) et destinés à fournir une seconde valeur de position (xR) correspondant à la position de la charge sur ledit chemin,- des moyens de calcul (20)

pour établir à des intervalles prédéterminés des signaux d'erreurs (d) correspondant à la différence des premières et secondes valeurs de position,- et des moyens d'analyse pour analyser ces signaux d'erreurs afin de détecter des collisions accidentelles,caractérisé par le fait que l'on analyse grâce à des moyens de discrimination lesdits signaux d'erreurs (d) obtenus dans lesdits intervalles prédéterminés en fonction du chemin (xR) parcouru dans un référentiel spatial (d, xR), en vue de discriminer les erreurs dues à une collision accidentelle de celles dues à au moins une autre cause.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que l'on utilisee en tant que jauge d'effort concernant l'entraînement de la charge (18) la flexibilité de transmission dudit ensemble de transmission (T) grâce auxdits signaux d'erreurs (d).

14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, caractérisé par le fait que l'on analyse les signaux d'erreurs (d) par les moyens de discrimination en effectuant au moins une restriction du domaine pertinent des données relatives aux signaux d'erreurs sur un déplacement limité de la charge le long du chemin formant au moins une fenêtre spatiale (Lx, xS) figurant un chemin parcouru par la charge agencée de façon à discriminer les erreurs dues à une collision accidentelle de celles dues à au moins une autre cause.

15. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que l'on utilise des moyens de discrimination comportant des moyens de filtrage spatiaux adaptés à écarter des erreurs homocinétiques et/ou des erreurs dues à des variations thermiques.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé par le fait que l'on procède à un filtrage effectué par les moyens de filtrage comprenant deux tableaux circulaires de données (44, 45) relatives d'une part aux déplacements (xR) de la charge sur ledit chemin et d'autre part aux signaux d'erreurs (d) correspondant à ces déplacements et au moins une fenêtre rectangulaire spatiale (D) comprenant les données les plus récentes relatives auxdits déplacements (xR) et auxdits signaux d'erreurs (d) extraites des deux tableaux circulaires.

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que l'on- enregistre suivant une période d'échantillonnage prédéterminée (h) des échantillons de paires de variables relatives aux déplacements (xR) de la charge et aux signaux d'erreurs (d) associés à ces déplacements dans les deux tableaux circulaires qui sont de taille n pour former des paires de données historiques (xR(k), d(k)), l'indice 1 du coefficient k dénotant le dernier échantillon enregistré.- extrait un sous-ensemble d'échantillons successifs les plus récents, <EMI ID=13.0> pour lequel le domaine des positions parcourues par la charge (18) sur ledit chemin est inférieur ou égal à une première limite (Lx) fixe et prédéterminée correspondant à la largeur spatiale de ladite fenêtre rectangulaire telle que <EMI ID=14.0> ce sous-ensemble d'échantillons successifs (D)

formant une fenêtre rectangulaire spatiale dans laquelle on trouve en abscisse les déplacements (xR) de la charge et en ordonnée les signaux d'erreurs (d), la valeur de la première limite (Lx) étant prédéterminée pour être une fraction d'une période de la ou des erreurs à écarter;- détecte une collision qui est définie par le dépassement d'une seconde limite prédéterminée (Ld,rel) de la dynamique du signal d'erreur (d) sur le sous-ensemble (D) choisi dans la fenêtre rectangulaire selon l'opération <EMI ID=15.0> où <EMI ID=16.0> respectivement <EMI ID=17.0> sont les valeurs maximales,respectivement minimales de d dans le sous-ensemble D.

18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé par le fait que l'on fixe ladite seconde limite Ld,rel à m % de la valeur maximale de delta dmax déterminée pour des situations de déplacements de la charge sans collision, m étant avantageusement comprise entre 120 et 250, très favorablement entre 140 et 200, et de préférence égal à 150.

19. Procédé selon la revendication 17 ou 18, caractérisé par le fait que l'on calcule grâce à des moyens d'interpolation pour ladite première limite (Lx) de la fenêtre rectangulaire spatiale une valeur d'interpolation du signal d'erreur (d), cette première limite (Lx) et ladite valeur d'interpolation étant mémorisées en tant qu'échantillon les plus anciens et le plus éloigné de la fenêtre rectangulaire spatiale.

20. Procédé selon la revendication 15, caractérisé par le fait que l'on procède à un filtrage par les moyens de filtrage comprenant au moins un filtre linéaire spatialement invariant qui comporte une fenêtre spatiale exponentielle.

21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé par le fait que l'on fixe la ou les constante(s) d'espace (xs) du ou des filtre(s) linéaire(s) spatialement invariant(s) selon les défauts homocinétiques que l'on décide de tolérer.

22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé par le fait que l'on combine deux ou davantage de filtres passe-haut, passe-bas, coupe-bande ou passe-bande, pour chacun desquels on choisit une valeur différente de la constante spatiale de façon à extraire précisément les composantes homocinétiques tolérables du signal d'erreur (d).

23. Procédé selon la revendication 21, caractérisé par le fait que l'on- enregistre suivant une période d'échantillonnage prédéterminée un échantillon de paire de variables (xR(k), d(k)) relatives respectivement au déplacement de la charge et au signal d'erreur associé,- calcule à chaque période d'échantillonnage un signal ¹(k) selon l'équation ¹(k) = a1(k) ¹(k-1) + b0(k) d(k)où ¹(k-1) est la mémoire de l'historique du signal d'erreur et oùa1(k) = exp <EMI ID=18.0> delta xR(k)=xR(k)-xR(k-1)b0(k) = 1-a1(k)- calcule un signal de sortie y(k) selon l'équationy(k) = - ¹(k) + d(k) et- détecte une collision qui est définie par le dépassement d'une limite prédéterminée Ld,rel,lsi selon l'opération »y(k)» > Ld,rel,lsi.