FR2563907A1 - Procede pour l'interpretation de signaux de mesure qui sont obtenus par exploration d'une regle incrementielle avec une unite d'exploration et appareil pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

L'INVENTION VISE UN PROCEDE ET UN DISPOSITIF POUR L'INTERPRETATION DE SIGNAUX DE MESURE OBTENUS PAR EXPLORATION D'UNE REGLE INCREMENTIELLE. SELON L'INVENTION, L'ETAGE DE CORRECTION FAIT PARTIE DE L'ORDINATEUR 5 ET IL PEUT ETRE ETALONNE, DANS CHAQUE CAS, PAR L'INTERMEDIAIRE DE REGIONS DETERMINEES D'UN TRAIN COMPLET DE SIGNAUX DES VALEURS NUMERIQUES CORRESPONDANT AUX SIGNAUX ANALOGIQUES OBTENUS LORS DE L'EXPLORATION AU MOYEN DE L'UNITE D'EXPLORATION 2, DE SORTE QUE L'ORDINATEUR, LORS DE L'INTERPRETATION ET DU CALCUL D'INTERPOLATION DE TRAIN DE SIGNAUX SUIVANTS, CORRIGE CONFORMEMENT A CET ETALONNAGE. L'INVENTION PERMET DE REDUIRE LA DEPENSE TOUT EN DIMINUANT LA SENSIBILITE AUX PERTURBATIONS ET EN PERMETTANT L'OBTENTION D'UNE GRANDE PRECISION.

Description

La présente invention est relative à un procédé d'interprétation de signaux de mesure qui sont obtenus par exploration d'une règle incrémentielle avec une unité d'exploration, dans lequel on engendre, au moins, deux signaux analogiques ayant une forme fondamentale sinusoïdale, déphasés entre eux et dont la longueur correspond à la division de la règle incrémentielle et, dans lequel on interprète ces signaux de mesure à l'aide d'un ordinateur qui commande une unité d'affichage-ou d'interprétation, procéde dans lequel pour l'interprétation, d'une part le signal de mesure d'un étage de reconnaissance de sens servant à déterminer le sens de comptage et à engendrer un signal de commande correspondant est délivré et, d'autre part, les signaux de mesure sont appliqués a, au moins, un convertisseur analogique/numérique, l'ordinateur recevant aussi bien le signal de sens que les valeurs numériques obtenues au convertisseur, de sorte que le résultat de mesure est obtenu en tant que somme de la valeur partielle qui résulte des trains complets de signaux de mesure parcourus et d'une valeur partielle obtenue par calcul d'interpolation des fractions de valeur de signal en partant des valeurs numériques existantes, des corrections étant effectuées pour le calcul d'interpolation, afin de tenir compte de variations d'allure du signal, sur des parties de signal engendrées a différents incréments de division, au moins en ce qui concerne la hauteur d'amplitude, les fractions de tension continue et la différence de phase.

L'invention est également relative à un appareil de mesure pour la mise en oeuvre de ce procédé, comportant une unité d'interprétation destinée à au moins deux signaux analogiques, déphasés entre eux et ayant une forme fondamentalement sinusoïdale, engendrés au moyen d'une unité d'exploration lors du réglage relativement à une règle incrémentielle, avec lesquels un train complet de signaux correspond à une paire de signaux explorés sur la division incrément tielle, l'unité d'interprétation des signaux analogiques présentant, d'une part, un étage de reconnaissance de sens,
ainsi qu'un étage transformateur ou déclencieur pour sngen- drer, en particulier lorsque les signaux passent par zéro, des signaux de comptage déclenchés, et d'autre part, un convertisseur analogique/numérique, un ordinateur étant prévu et étant relié au convertisseur analogique/numérique et calculant, en partant des valeurs numériques existantes et conformément à la position intermédiaire instantanée de l'unité d'exploration, des valeurs d'interpolation des signaux de comptage et commandant une unité d'affichage ou d'interprétation, au moins un étage correcteur étant adjoint à l'ordinateur pour tenir compte des variations de l'allure des parties de signal engendrées à différents incréments de division.

Les procédés et appareils de mesure de l'espèce dont il s'agit visent à améliorer le pouvoir de résolution et la précision d'affichage lors de la mesure incrémentielle, en particulier de longueurs et d'angles. Primitivement, lors de l'exploration d'une division incrémentielle, on ne pouvait engendrer; par unité de division explorée formée chaque fois d'une zone claire et d'une zone obscure, qu'un nombre limité de signaux et, en principe, on ne pouvait engendrer que des signaux de comptage et les utiliser pour la commande d'un compteur à marche avant et arrière ou d'une unité comparable, par exemple d'un ordinateur auquel on délivre des signaux de comptage en marche avant et arrière et qui forme la différence des deux comptes.Si l'on déclenche les passages par zéro de deux signaux de mesure analogique, de forme fondamentalement sinusoïdale et décalés de 900 entre eux, on obtient, par unité de temps, quatre signaux de comptage. Par des circuits multiplicateurs, en particulier des circuits potentiométriques, on peut, en partant des deux signaux analogiques déphasés, obtenir plusieurs signaux analogiques et déclencher leur passage par zéro. Dans la pratique, on a ainsi engendré, par unité de la règle, jusqu'à vingt signaux de comptage. Il en résulte une grande dépense de circuits. Chaque signal est un signal de comptage et il faut donc utiliser des compteurs ayant une très grande fréquence de comptage pour arriver à de grandes vitesses d'exploration de la règle qui soient utilisables dans la pratique.

Déjà par le brevet US 3 618 073, il est connu, en partant de tensions de signal dont l'allure varie périodiquement, de calculer, par conversion en numérique et utilisation d'un ordinateur muni de tableaux d'interpolation, des valeurs d'interpolation et, ainsi, d'effectuer une subdivision pratiquement quelconque des unités de règle, les valeurs d'interpolation obtenues pouvant être délivrées directement à une unité d'affichage ou d'interprétation.

Selon un développement de ce procédé, on utilise aussi bien un com#pteur commandé par les signaux analogiques déclenchés qu'un compteur recevant, par l'intermédiaire d'un convertisseur A/N, des valeurs numériques correspondant a, au moins, un signal analogique et qui peut aussi recevoir les signaux de comptage. Les signaux de comptage et les valeurs d'interpolation calculées par l'ordinateur sont délivrés à un affichage commun et une possibilité consiste à utiliser les deux dernières positions d'affichage pour afficher les valeurs d'interpolation et les autres positions d'affichage pour afficher le compte. L'ordinateur assume alors la tâche supplémentaire qui est de mettre en corrélation nette, entre eux, les signaux de comptage et les valeurs d'interpolation.

Une subdivision très précise par interpolation, n'est rationnelle que lorsque la précision de l'affichage correspond à la précision effective de mesure qui existe. En ce qui concerne la précision de mesure, il faut distinguer entre la précision de l'appareil de mesure en lui-même et la précision de mesure lors de l'utilisation de l'appareil de mesure sur une machine, etc ... Dans les appareils de mesure connus, on tient seulement compte de la précision de l'appareil de mesure lui-même. Celle-ci peut être influencée par différents facteurs.Dans le cas de trains de signaux qui se suivent, il peut déjà se produire, dans le signal analogique, des écarts relatifs qui, pour une même position de l'unité d'exploration, relativement aux deux unités de règle, peuvent conduire à des affichages différents, car il
apparat des valeurs numériques différentes pour des positions relatives semblables des unités d'exploration. Dans le
cas de règles plus longues, il peut se produire, a la longue
des écarts périodiques de l'allure et de la forme du signal.

Des modifications de la forme du signal peuvent aussi se produire par vieillissement, par des modifications des #positions relatives de l'unité d'exploration et de la règle, et par des influences extérieures, par exemple un encrassement de la règle. Jusqu'ici, on s'est efforcé de limiter une partie des écarts possibles par un guidage aussi exact que possible de l'unité d'exploration sur la règle et de prévoir des corrections pour compenser les écarts restants. jusqu'a présent, en principe, on part de cette idée qu'il faut déjà corriger les signaux analogiques, de sorte que l'on délivre au convertisseur A/N des signaux analogiques corrigés d'une forme déterminée.Il faut, dans ce but, effectuer des mémorisations intermédiaires, des transformations et d'autres influences sur l'allure des signaux analogiques obtenus à l'unité d'exploration, afin d'obtenir, dans les signaux délivrés au convertisseur A/N, des formes de signaux à peu près semblables, de mêmes amplitudes de signaux, des fractions de tension continue égales ou nulles et, enfin, des écarts de phase égaux. Dans un appareil de mesure connu, on prévoit des détecteurs de tension continue pour déterminer les fractions de tension continue, des détecteurs d'amplitude pour déterminer la différence de phase entre les deux signaux analogiques déphases obtenus lors de l'exploration de la règle.Les valeurs de correction qui peuvent être déterminées sur ces détecteurs ou comparateurs, si toute la règle est explorée, relativement b une allure idéale des signaux analogiques, sont mis sous forme numérique et mémorisés, et lors des mesures effectives suivantes, pour chaque signal tiré de chaque incrément exploré, on appelle une valeur de correction mémorisée et l'on soumet seulement, au calcul d'interpolation, le signal corrigé par la valeur de correction. Un inconvénient est ici, que l'on doit affecter des emplacements de mémoire b chaque incrément de la règle et qu'il faut synchroniser l'exploration de la règle et la recherche d'adresse dans la mémoire de correction. Il en résulte des moyens techniques importants, et par suite, à cause de fausses synchronisations possibles lors de l'appel des mémoires correspondant aux différents incréments de la regle, l'appareil de mesure devient également sujet aux per turbations. Etant donné le grand nombre d'emplacements de mémoire de correction nécessaires, il faut utiliser un ordinateur coûteux. En principe il faudrait effectuer avant chaque processus de mesure, l'exploration complète de correction de la règle avec mémorisation des valeurs de correction. Même ainsi, on ne tiendrait compte que des erreurs dues au vieillissement et à la variation des positions relatives de l'unité d'exploration et de la règle et à l'encrassement.On ne tiendrait tout de même pas compte du fait que, dans la pratique, par exemple dans les mesures sur des machines-outils, la machine étant sans charge ou arrêtée, l'exploration de correction a lieu, tandis que la mesure est effectuée en charge ou après la charge des machines et éventuellement avec l'outil en service et relié à l'unité d'exploration. Des erreurs de mesure systématiques, qui résultent du fait que, dans la plupart des cas, ce n'-est pas la mesure précise sur la règle qui est intéressante, mais qu'il faut trouver exactement la position relative d'un outil et d'une pièce, ne peuvent pas entrer en ligne de compte ni être empêchées.Dans de telles mesures, étant donné que la règle est seulement affectée au parcours de mesure proprement dit, il peut se produire des écarts dans l'allure du parcours de mesure, dans l'allure de la règle (manque de parallélisme) et aussi des écarts de la position instantanée d'un élément réglable le long du parcours de mesure, par exemple d'un outil dont il s'agit de déterminer la position, relativement à une position de consigne par rapport à la règle, dans la position considérée de l'unité d'exploration.

Il a déjà été tenu compte d'erreurs de division de la règle incrémentielle par le fait que l'on explore paral seulement celle-ci et une règle d'étalonnage et que l'on mémorise, dans une mémoire morte, un tableau de correction pour les écarts, les différents emplacements de la mémoire morte étant a nouveau interrogés lors du processus de mesure, de façon synchrone avec l'exploration de la règle et le calcul d'interpolation se faisant compte tenu des valeurs de correction. Il se pose à nouveau le problème de la synchronisation exacte. On ne peut pas tenir co,-epte d'erreurs dues
au vieillissement et au déplacement.

Le but de l'invention est de perfectionner le procédé et l'appareil de mesure de l'espèce indiquée plus haut, afin de réduire la dépense tout en diminuant la sensibilité aux perturbations et en obtenant une grande précision.

Le problème posé est, en principe, résolu par le fait que l'on étalonne l'ordinateur lui-même en vue d'exécu- ter des calculs convenablement corrigés avec des valeurs numériques correspondant b des régions déterminées d'un train complet de signaux analogiques (sin a, cos a), en vue de la correction de cette suite de signaux- et d'autres, de sorte qu'en partant des autres signaux ou valeurs numériques qui lui sont fournis, il calcule une allure de consigne corrigée (sinNa, cosNa) des signaux-et effectue, d'après celleci, le calcul d'interpolation.

La solution, selon l'invention, qui paraît extrêmement simple après coup, est basée sur cette conclusion que des signaux se suivant immédiatement, obtenus lors de l'exploration d'incréments successifs de la règle, sont pratiquement toujours similaires ou identiques. On peut donc, avec les valeurs tirées d'un train de signaux, étalonner l'ordinateur et effectuer le calcul d'interpolation des trains de signaux suivant en tenant compte des valeurs de correction définies lors de l'étalonnage, de sorte que, pratiquement, le calcul est basé sur une allure idéale des signaux.

Dans l'ordinateur, on peut théoriquement effectuer un étalonnage à chaque train de signaux. Il serait même possible, ici, de retarder les signaux analogiques, de sorte qu'un train de signaux serait déjà traité par l'ordinateur étalonné par lui-même. Toutefois, dans la pratique, il suffit, pour presque tous les cas qui se présentent, d'effectuer seulement l'étalonnage de l'ordinateur en dessous d'une vitesse d'exploration déterminée, ou de l'effectuer périodiquement. On utilise principalement pour l'étalonnage, les maximums et minimums des signaux analogiques. On peut aussi effectuer un étalonnage de l'ordinateur avec une suite de valeurs numériques correspondant à un train complet de signaux de mesure.

Un étalonnage est possible avant chaque mesure ou dans le cadre de la mesure considérée. Un parcours de mesure est chaque fois donné par la somme des trains complets de signaux parcourus et des fractions de trains de signaux. Les trains de signaux peuvent être déterminés par des compteurs spéciaux ou par des dispositifs de l'ordinateur, analogues à des compteurs. Pour les fractions de train de signaux, on effectue le calcul d'interpolation. Si l'on étalonne seulement l'ordinateur pendant la mesure, on peut mémoriser les fractions de train de signaux qui apparaissent avant le premier train complet et les appeler de la mémoire pour le calcul, seulement après l'étalonnage.

Dans le procédé selon l'invention, il ne faut pas toujours corriger les signaux analogiques avant la conversion en numérique. Cela permet, par la suite, des mesures qui sont exclues, dans les procédés connus, en vertu du système. En effet, selon un développement du procédé selon l'invention, on peut partir de cette idée que des écarts déterminés de la forme des signaux, relativement à une allure idéale, peuvent être liés à une erreur systématique possible de mesure. Des variations de la position relative de phase des signaux et de leurs fractions à tension continue peuvent être en relation avec des positions légèrement obliques de l'unité d'exploration relativement à la règle.En partant de ces idées, on peut rapporter le calcul du résultat de mesure à un parcours de mesure auquel la règle est affectée et détecter sur la règle les écarts de l'allure du parcours de mesure relativement à l'allure de la règle et/ou de la position instantanée d'un élément réglable le long du parcours de mesure et dont il faut déterminer la position relativement à une position de consigne à la position considérée de l'unité d'exploration sur la règle, et déterminer, d'après ces écarts, les valeurs de correction fournies à l'ordinateur. On peut aussi accoupler le dispositif d'explo- ration a l'élément réglable le long du parcours de mesure et le disposer de façon réglable transversalement à la direction longitudinale de la règle, au moins dans le plan d'exploration, de sorte qu'il peut suivre, au moins partiellement, une allure du parcours de mesure qui s'écarte de la règle, des variations des fractions a tension continue des signaux de mesure et/ou de leur position de phase dans ltor- dinateur entrant en ligne de compte pour cet écart et étant introduites dans l'ordinateur. Les erreurs qui se produisaient antérieurement dans ces mesures étaient notablement plus grandes que les erreurs possibles lors du calcul d'interpolation et pouvaient même etre de l'ordre de quelques pas de comptage.Il serait aussi possible de détecter les écarts mentionnés à l'aide de palpeurs spéciaux.

Pour la mise en oeuvre du procédé, on utilise un appareil caractérisé par le fait que l'étage de correction fait partie de l'ordinateur et qu'il peut être étalonné, dans chaque cas, par l'intermédiaire de régions déterminées d'un train complet de signaux des valeurs numériques correspondant aux signaux analogiques obtenus lors de l'exploration au moyen de l'unité d'exploration, de sorte que l'ordinateur, lors de l'interprétation- et du calcul d'interpolation de trains de signaux suivants, corrige conformément b cet étalonnage. Selon un mode d'exécution, l'ordinateur peut être relié, par l'intermédiaire du convertisseur A/N, a des détecteurs de maximums et de minimums recevant les signaux analogiques de mesure.Selon un autre mode d'éxécution, une partie du dispositif de mémoire de l'ordinateur est branchée comme mémoire préalable pour des valeurs numériques existant avant le ou les premiers trains complets de signaux et représentant une fraction explorée de la division de la règle, qui peut être appelée par l'intermédiaire d'une unité d'interrogation et de l'étage de correction étalonné.

Selon un autre mode d'exécution, comportant une règle a grille de traits et une unité de lecture comportant au moins deux grilles de lecture a division correspondante pour engendrer les signaux analogiques de mesure déphasés, l'unité de lecture est disposée de façon réglable, par rapport a la règle, avec limitation dans le plan d'exploration, transversalement a la direction de mesure, et les grilles de lecture sont inclinées l'une par rapport a l'autre, de sorte que des variations de la position de phase et/ou des fractions a tension continue des signaux analogiques de mesure, se produisant lors de l'exploration de la règle, peuvent être détectées comme mesure d'un déplacement transversal ou d'un pivotement de l'unité de lecture relativement à la regle.Si l'on suppose que dans le cas le plus simple, les deux grilles mentionnées sont diamétralement opposées, il en résulte, dans les unités de lecture qui leur sont adjointes dans la position normale par rapport à la règle, une position de phase déterminée et une proportion déterminée de tension continue dans les signaux engendrés. Si l'on incline l'unité de lecture, les traits de l'une des grilles arrivent plus près de la position parallèle -aux traits de division de la règle et, en même temps, l'inclinaison des traits de l'autre grille, relativement aux traits de division de la règle, augmente. La fraction va tension continue du signal qui est engendré par l'intermédiaire de la grille qui s'approche de la position parallèle à la règle, diminue et l'amplitude du signal augmente.Pour le signal engendré par l'intermédiaire de l'autre grille, à mesure que l'inclinai - son par rapport à la règle augmente, la fraction de tension continue augmente et l'amplitude diminue. Déjà, d'après cela, on peut déterminer le sens d'inclinaison et l'inclinaison exacte. La position relative de phase des deux signaux se modifie aussi. Dans la plupart des appareils de mesure, on travaille avec quatre grilles et les récepteurs adjoints aux grilles sont reliés, deux à deux, en antiparallèle. Si l'on dispose de quatre grilles, on peut, avec une disposition appropriée des grilles, obtenir, en partant de la forme et de la position du signal, une indication encore plus précise sur les déviations éventuelles.Les variations de position de l'unité d'exploration transversalement à la direction de mesure pourraient aussi être constatées par l'intermédiaire de pistes spéciales d'exploration et d'unités correspondantes de lecture par exploration. Toutefois, on peut aussi utiliser les écarts, lors du calcul d'interpolation pour rapporter la mesure, non pas a la règle, mais à un parcours de mesure ou à un élément réglable le long du parcours de mesure.

L'objet de l'invention est représenté, à titre
d'exemple, par les dessins sur lesquels
La figure 1 est un schéma par blocs d'un appareil
de mesure selon l'invention, et
La figure 2 montre une allure possible des signaux analogiques obtenus lors de l'exploration et des signaux normalisés calculés en partant de ceux-ci et qui servent de base au calcul d'interpolation.

Dans l'exemple d'exécution, on a représenté une règle linéaire qui présente une division incrémentielle. Une division incrémentielle d'angles pourrait aussi être prévue sur un support arqué ou circulaire. Pour l'exploration de la règle 1 est prévue une unité d'exploration 2. Dans le cas de l'exploration opto-électronique, l'unité d'exploration 2 comporte des dispositifs d'éclairage de la règle, des grilles d'exploration avec division correspondant à la division de la règle et qui, en plus de leur décalage de plusieurs incréments entiers de division, sont aussi décalées entre elles à raison de fractions déterminées exactement a l'avance de la division de la règle, et des capteurs photosensibles, par exemple, des phototransistors, qui, lors du déplacement de l'unitéd'exploration 2 relativement a la règle 1, engendrent des signaux correspondant à leur variation d'éclairage par la grille correspondante. Ces signaux sin a, cos a, sont appel lés ci-après "signaux analogiques de mesure". Dans l'exemple d'exécution, on admet que deux trains de signaux â forme fondamentalement sinusoïdale sont engendrés, leur longueur de signal correspondant à une annuité de règle formée d'une zone claire et d'une zone foncée et qui sont déphasées de 90. relativement à une valeur de consigne.

Les signaux de mesure sin a, cos a, sont appliqués à des lignes 3, 4 et finalement, interprétés par un ordinateur 5 à la suite duquel est placée une unité d'affichage ou de commande 6.

L'ordinateur 5 reçoit, d'une part, par une ligne 7, des signaux de comptage ou de synchronisation et reçoit, d'autre part, d'un convertisseur 8 A/N, des valeurs numériques.

Pour engendrer les signaux de comptage ou de synchronisation qui doivent être délivrés à l'ordinateur 8 par la ligne 7, les signaux analogiques de mesure, passant par les lignes 3 et 4, sont convertis, à chaque passage par des comparateurs ou des étages déclencheurs 9, 10, en signaux rectangulaires qui sont appliqués a un discriminateur de sens qui, selon que l'un ou l'autre des signaux sin a, cos a, passant par les lignes 3 et 4, est en avance sur l'autre, détermine le sens de réglage de l'unité d'exploration 2 relativement a la règle 1 et sert donc d'étage de reconnaissance de sens et applique à une ligne 12 un signal de sens.Dans l'exemple d'exécution, ce signal de sens sert a commander un compteur 13 a marche avant et arrière auquel est amené aussi l'un des signaux de mesure transformé, de sorte qu'il compte en conséquence les flancs du signal rectangulaire, le sens de comptage étant commandé par la ligne 12 et le compte étant un multiple entier de la distance, exprimée en incréments, entre le point de mesure dont il s'agit et un point de référence auquel le compteur était à zéro ou auquel la valeur précédente du compteur a été détectée. Les signaux de comptage sont appliqués à la ligne 7.Si l'organisation de l'ordinateur 6 est appropriée, on peut aussi adopter des modes d'exécution dans lesquels l'ordinateur 5 reçoit seulement des signaux de reconnaissance de sens, ou même dans lesquels le compteur et l'étage de reconnaissance de sens sont intégrés à l'ordinateur.

Ici, on peut utiliser deux dispositifs de comptage diamétralement opposés, dont l'un ne compte que vers l'avant dans la direction de réglage et dont l'autre ne compte que vers l'arrière dans la direction de réglage, l'ordinateur interrogeant périodiquement les comptes et calculant, d'après ceux-ci, la course parcourue en incréments complets. L'autre cas extrême consiste à commander directement, par l'intermédiaire d'un compteur 13 à double sens, une partie de l'affichage 6,-à effectuer seulement par l'intermédiaire des signaux de comptage une synchronisation de l'ordinateur et à n'utiliser l'ordina- teur que pour le calcul d'interpolation d'incréments de division.

Dans l'exemple d'exécution, on admet que l'ordinateur 5 reçoit les signaux de comptage par la ligne 7.

Pour diminuer la dépense de composants et, en particulier, pour se contenter d'un seul convertisseur 8 A/N, on utilise, dans l'exemple d'exécution, un multiplexeur 14, donc pratiquement un commutateur électroniquea Ce mul tipi exeur re çoit de l'ordinateur 5, par une ligne 15, des commandement et relie, conformément à ceux-ci, ses entrées 16 a 19 a une sortie 20 conduisant au convertisseur 8 A/N. Les entrées 16 et 17 sont reliées à des détecteurs de maximums et de minimums 21, 22, qui se raccordent aux lignes 3, 4, tandis que les entrées 18 et 19 sont directement reliées aux lignes 3, 4, et reçoivent donc les signaux analogiques de mesure sin a, cos a.

Sur le multiplexeur 14 ou le convertisseur 8 A/N peuvent être prévus, de façon usuelle, des dispositifs de verrouillage et de retenue et le convertisseur A/N est muni de mémoires préparatoires.

Au convertisseur A/N sont appliqués, lors du branchement du système, des signaux analogiques de mesure sin a, cos a, délivrés par les entrées 18, 19, qui correspondent à la position momentanée de l'unité d'exploration 2 sur la division de la règle 1 et dont la grandeur correspond, dans chaque cas, au degré de coïncidence entre les incréments de la division et les incréments des grilles de lecture. Les valeurs sin a, cos a, sont mises, dans chaque cas, sous forme numérique et introduites dans une mémoire de l'ordinateur 5.Dans la suite du processus de mesure, dans la mesure ou l'unité d'exploration 2 s'est déplacée d'au moins un double incrément, les maximums et les minimums sin max, sin min, cos max, cos min des signaux analogiques de mesure sin a, cos a, passant par les lignes 3, o, sont détectés par les détecteurs 21, 22 et fournis, par le multiplexeur 14, au convertisseur 8 A/N et donc a l'ordinateur 5. L'ordinateur est étalonné par ces valeurs, par exemple comme on l'expliquera plus loin à propos de la figure 2, et il calcule des valeurs de correction pour une allure de consigne des signaux de mesure.Après l'étalonnage, l'ordinateur 5 est en mesure diadjoindre, a chaque valeur analogique momentanée de signal de mesure sin a, cos a, qui lui est délivrée et qui est appliquée aux entrées 18, 19 et mise sous forme numérique dans le convertisseur A/N, une valeur correspondante de l'allure idéale du signal et d'effectuer, diapres cette valeur, le calcul d'interpolation.

Dans la suite de la mesure, les signaux analogiques sin a, cos a, sont successivement appelés des lignes 3, 4, en passant par les entrées 18 et 19 du multiplexeur, au convertisseur A/N. Les valeurs numériques correspondantes sont four nies à l'ordinateur et dans celui-ci, dans la mesure où c'est nécessaire, elles sont converties conformément a l'étalonnage.

En outre, pour une vitesse minimale de déplacement (vitesse d'exploration), des trains complets de signaux sin a, cos a, ou leurs valeurs maximales et minimales, sont à nouveau appelées, soit au rythme d'interrogation de l'ordinateur 5, soit en fonction de la vitesse d'exploration et elles sont utili sees pour le nouvel étalonnage ou post-étalonnage de 1 'ordina- teur 5. En partant des signaux de comptage qui sont délivrés en passant par la ligne 7 et qui, dans le cas extrême, ont seulement besoin de servir à la synchronisation, et des signaux de mesure mis sous forme numérique et convertis à l'allure de consigne, la position instantanée est calculée dans l'ordinateur et conduite à l'affichage 6.Lors du calcul d'interpolation a lieu la division de la règle en unités plus petites, par exemple, en micromètres et dixièmes de micromètres.

tour la détermination exacte de la position, il est seulement nécessaire en soi, de détecter les tronçons entiers de règle situés entre le début et la fin de la mesure et de détecter les fractions de la division de la règle avant le premier tronçon complet - relativement au signal analogique de mesure sin a, cos a - avant le premier passage par zéro ou, relativement, au signal soumis au calcul de correction, avant le dernier passage par zéro ou les premiers maximums ou minimums signal corrigé et b partir du dernier point caractéristique (passage par zéro, etc ...) du signal et de les soumettre au calcul d'interpolation. A cet effet, de la valeur mémorisée retenue au début de la mesure, on appelle, en passant par l'ordinateur calibré, une valeur de correction et on calcule la distance entre cette valeur de correction et le premier point caractéristique du signal corrigé. Cette distance de la première fraction incrémentielle, après la dernière valeur caractéristique du signal corrigé, correspondant à une fraction de division et déterminée par calcul d'interpolation, ainsi que la somme retenue du nombre des passages par zéro, par le maximum ou par le minimum, sont combinées dans 1 'ordinateur 5 pour donner le résultat définitif d'affichage.

Le circuit représenté constitue un circuit économiseur. Il serait possible aussi, de faire passer les deux signaux analogiques de mesure sin a, cos a, par des convertisseurs A/N reliés aux lignes 3, 4, et d'appliquer immediatement les valeurs numériques à l'ordinateur 5. Alors llor- dinateur ne serait pas étalonné, seulement, avec les valeurs maximales et minimales sin max, sin min, cos max, cos min, mais chaque fois avec le premier train complet de signaux analogiques de mesure qui se présente, naturellement mis sous forme numérique. Comme on le décrira à propos de la figure 2, a lieu, dans l'ordinateur, une correction des signaux en ce qui concerne la position relative de phase, les fractions de tension continue et l'allure momentanée.On peut, en outre, lors du calcul, calculer des variations de la position de phase et des fractions de tension continue des signaux sin a, cos a, ces variations pouvant être prises en considération comme mesure de déplacement de l'unité d'exploration relâtivement a une position de consigne par rapport à la règle 1.Si l'unité d'exploration 2 est reliée à un outil et si l'on introduit dans l'ordinateur 5 la distance entre le point d'application de l'outil et la règle, on peut déterminer une avance ou un retard du point d'application de l'outil relativement au point d'application de l'unité d'exploration après la variation des fractions de tension continue et de la position de phase des signaux de mesure et, en cas de besoin, présenter directement sur l'affichage, la position vraie du point d'application et non la position de mesure qui ne tient pas compte de l'avance et du retard de l'outil, causés par la charge. Une allure oblique de la règle, relativement à un parcours de mesure, peut aussi être compensée.

La normalisation des signaux à une allure de consigne corrigée sera expliquée plus précisément à propos de la figure 2. Sur cette figure 2, on a représenté, chaque fois, l'un au-dessus de l'autre, sous forme simplifiée, un signal de sinus, à savoir sin a, effectivement obtenu lors de l'exploration de la règle incrémentielle 1 et un signal de cosinus, a savoir, cos a, déphasé relativement à ce signal sin a et, en dessous, les signaux corrigés sinN a et et cosN a, obtenus dans l'ordinateur 5 en partant de ces signaux et servant de base au calcul.

L'allure effective des signaux sin a, cos a, représentée en haut de la figure 2, donne le tableau suivant
Le signal de sinus, a savoir sin a, obtenu par exploration de la règle incrémentielle 1, a un niveau de tension continue DC sin qui est décalé d'une grandeur déterminée relativement au niveau zéro désiré. Dans l'exemple d'exécution, on admet que les amplitudes effective des signaux sin a, cos a, sont différentes aussi, le signal de cosinus, a savoir cos a, contenant un niveau négatif de tension continue DC cos.

Pour le calcul d'interpolation, les deux signaux sin a et cos a ne sont pas utilisables sans d'autres mesures.

Pour obtenir des signaux utilisables, normalisés à une hauteur déterminée d'amplitude, sinN a, cosN a (figure 2 en bas), on procède comme suit
Par détection de pointes, on détecte tout d'abord les valeurs maximales et minimales sin max, sin min, cos max, cos min des signaux de sinus et cosinus, rapportées a la ligne zéro. Le niveau de tension continue des deux signaux peut se calculer comme suit
sin max. + sin min.

DC(offset) = sin 2
(I)
cos max. + cos min.

DC(offset) = cos
2
La hauteur moyenne d'amplitude, ou la hauteur effective d'amplitude rapportée à la ligne zéro décalée à raison de la fraction continue DC, Afin, A cos des deux signaux sin a, cos a s'obtient comme suit
sin max. - sin min.

Asin = - - ~
2
(11)
cos max. - cos min.

Acos =
2
Dans (I) et (II), il faut calculer avec le signe correct, c'est-à-dire que, dans le compteur, apparat en (I) la différence et dans (II) la somme des valeurs absolues des maximums et des minimums dont il s'agit.

L'étape de correction suivante consiste à amener le signal de sinus ou de cosinus existant, sin a, cos a, a la hauteur normale d'amplitude AN(figure 2 en bas), c'est-à-dire, à calculer cette hauteur normale d'amplitude en partant de la hauteur effective d'amplitude. Pour permettre cela, on calcule pour le signal existant des facteurs de correction (ksin, k cos) d'après les formules
AN
- = ksin
Arsin
(III)
AN
= - kcos
Acos formules dans lesquelles AN désigne la hauteur normale d'amplitude, supposée égale pour les deux signaux (valeur maximale).

En partant des considérations ci-dessus, on peut effectuer dans l'ordinateur une normalisation du signal d'entrée sin a, cos a, en deux étapes. A la première étape, on élimine le niveau de courant continu (DCoffset), de sorte que l'on décale par calcul les signaux de sinus et de cosinus sin a, cos a, représentés en haut de la figure 2, à raison de la fraction de tension continue, donc on les rapporte à la ligne zéro normale.Pour y parvenir, on co- bine dans l'ordinateur le signai de sinus ou de cosinus existant, sin a, cos a (et non plus, par conséquent, les valeurs maximales détectées) avec le niveau de tension continue dont il s'agit DCsjn, DC cos On obtient alors des signaux calculés sin a et-cos a débarrassés du niveau de tension continue, selon la formule ::
sin a = sin a - DC sin (1v)
(IV)
cos a = cos a - DC cos
A la deuxième étape, on calcule la normalisation à l'amplitude normale selon la formule sinN a = sin a x ksin
(v) (v >
cosN a = cos a x kcos
Lors du fonctionnement de l'appareil de mesure, on admet que la normalisation peut rester la même pour une série de trains de signaux successifs du même signal sin a, cos a, c'est-à-dire que les niveaux DC, DCsin et DCcos et les facteurs de correction ksin, kcos ne varient pas.On peut choisir le programme de l'ordinateur de façon telle que, chaque fois que la vitesse d'exploration de la règle 1 diminue en dessous d'une valeur déterminée, l'ordinateur détecte de nouvelles valeurs de pointe existant aux détecteurs et calcule à nouveau, d'après cela, les niveaux DC, DCsin, DCCos et les valeurs de correction pour les corrections suivantes.

Pour le calcul d'interpolation, on tire avantageusement parti des domaines des signaux de mesure sin a, cos a ou des signaux de mesure normalisés sinNa, cosNa dans lesquels ceux-ci représentent une allure autant que possible, linéaire. Par suite, dans la mesure ou l'on ne dispose pas de signaux triangulaires utilisables au lieu des signaux de sinus et de cosinus, il est avantageux de tirer, chaque fois seulement, parti, pour le calcul d'interpolation, de domaines déterminés de la variation du signal. A cet effet, pour exprimer les choses sous forme simplifiée, pour chaque valeur absolue possible du signal de sinus ou de cosinus normalisé, on mémorise des valeurs d'interpolation dans un tableau d'interpolation de la mémoire de l'ordinateur ou d'une mémoire raccordée.

La valeur absolue "possible" est déterminée, comme on l'a indiqué, dans le domaine de variation linéaire du signal de sinus ou de cosinus. En outre, l'ordinateur 5 est commandé par les signaux de rythme détectables lors du passage par zéro des signaux normalisés. Une "longueur" résulte de la somme des signaux de rythme mentionnés, déclenchés lors du passage par zéro, et des fragments de signal détectés au dela
du nombre des signaux de rythme et qui sont soumis au calcul
d'interpolation sur la base de la valeur momentanée du signal dont il s'agit. Par l'intermédiaire des "signaux de rythme", on peut aussi opérer une commutation dans laquelle, pour le calcul d'interpolation, on commute du signal de sinus au signal de cosinus (sinN, cosN) et inversement. Le tableau d'interpolation peut rester le même pour l'interpolation d'après sinN ou cosN.Les signaux de rythme détectés lors des passages par zéro prédéterminent le mode momentané du calcul d'interpolation. Relativement au signal, le calcul d'interpolation (figure 2, en bas) peut suivre de O à 450 le signal sinN, puis de 45 a 1350 le signal cosN, de 135 à 2250 à nouveau le signal sinN, etc....

Les indications ci-dessus sont basées sur cette hypothèse que la forme de signal se maintient dans l'appareil de mesure. Ci-dessus, on a aussi admis que le déphasage de sinN a et cosN a est de 90'.

Pour pouvoir compenser aussi un déphasage des signaux, donc des écarts relativement au déphasage qui est de 90' dans l'exempl'é d'exécution, un étage supplémentaire de correction est prévu. Celui-ci comprend des dispositifs de verrouil-lage et de retenue des deux signaux, commandés par l'ordinateur. Ces dispositifs sont activés par l'ordinateur à son rythme de travail et retiennent la valeur momentanée des signaux sinN a, cosN a. L'un des deux signaux est considéré comme signal directeur. Si l'on prend sinN a comme signal directeur, alors - avec commande par l'ordinateur- on recherche dans le tableau d'interpolation à quel domaine de signal correspond la valeur momentanée. Par exemple, on détermine une valeur qui correspond au sinN a de 48'. En même temps, on détermine aussi, pour cosN a, la valeur de tableau.On supposera qu'il en résulte un cosN a de 560. Cela signifie que le signal cosN a est en avance de 80 sur l'allure de consigne de 90-. On mémorise l'écart déterminé. Lors de l'interpolation d'après le signal cosNa, la lecture dans le tableau d'interpolation a lieu avec un décalage égal à la valeur de correction, c'est-à-dire que l'on effectue une correction qui a pour effet que, dans l'exemple d'éxécution, pour une valeur d'interpolation, il faut affectuer le cosN a de 560 (56 8' = 48') que l'on recherche à l'emplacement de tableau correspondant au signal corrigé à une position de phase correcte. En pratique, il suffit d'effectuer seulement des cal culs de correction appropriés jusqu'à une vitesse maximale d'exploration déterminée et aussi, de les effectuer seulement lorsque, en vertu du rythme de l'ordinateur, on ne détecte que des domaines déterminés par des signaux, par exemple sinN a 450 + 150. Par ces conditions, la dépense totale est notablement diminuée sans que la précision en souffre en fin de compte. La normalisation des signaux aussi n'a lieu, avec une précision suffisante, que périodiquement ou jusqu a une vitesse minimale déterminée d'exploration de la règle.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour l'interprétation de signaux de mesure qui sont obtenus par exploration d'une règle incrémentielle avec une unité d'exploration, dans lequel on engendre au moins deux signaux analogiques ayant une forme fondamentalement sinusoïdale, déphasés entre eux et dont la longueur correspond a la division de la règle incrémentielle et interprète ces signaux de mesure a l'aide d'un ordinateur qui commande une unité d'affichage ou d'interprétation, procédé dans lequel, pour l'inter prétation, d'une part, le signal de mesure d'un étage de reconnaissance de sens servant à déterminer le sens de comptage et a engendrer un signal de commande correspondant est délivré, et, d'autre part, les signaux de mesure sont appliqués a, au moins un convertisseur analogiquelnumérique, l'ordinateur recevant aussi bien le signal de sens que les valeurs numériques obtenues au convertisseur, de sorte que le résultat de mesure est obtenu en tant que somme de la valeur partielle qui résulte des trains complets de signaux de mesure parcourus et d'une valeur partielle obtenue par calcul d'interpolation des fractions de valeur de signal en partant des valeurs numériques existantes, des corrections étant effectuées pour le calcul d'interpolation, afin de tenir compte des variations d'allure du signal, sur des parties de signal engendrées a différents incréments de division, au moins en ce qui concerne la hauteur d'amplitude, les fractions de tension continue et la différence de phase, ledit procédé étant caractérisé par le fait que l'on étalonne l'ordinateur (5) lui-même en vue d'exécuter des calculs convenablement corrigés avec des valeurs numériques correspondant b des réglons déterminées d'un train complet de signaux analogiques (sin a, cos a), en vue de la correction de cette suite de signaux et d'autres, de sorte qu'en partant des autres signaux ou valeurs numériques qui lui sont fournis, il calcule une allure de consigne corrigée (sinN a, cosN a) des signaux et effectue d'après celle-ci le calcul d'interpolation.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on étalonne chaque fois l'ordinateur (5) en-dessous d'une vitesse limite d'exploration choisie à l'avance.

3. Procédé selon l'une des revendications -1 et 2, caractérisé par le fait que l'on étalonne périodiquement l'ordinateur (5).

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on étalonne l'ordinateur (5) avec le maximum (sin max, cos max) du premier train complet de chacun des signaux de mesure (sin a, cos a) ou valeurs numériques amenés.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'au moyen de l'ordinateur (5), d'après les valeurs maximales et minimales (sin max, sin min, cos max, cos min), on calcule les fractions de tension continue (DC sin > DCcos) des signaux (sin a, cos a) et qu'on les élimine pour la suite du traitement des signaux, pour laquelle on détermine, pour les signaux maintenant débarrassés de la fraction de tension continue (sin a, cos a), des facteurs de correction (ksi, kCos) qui définissent une hauteur normalisée de signal et dont on tient compte dans le calcul d'interpolation.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que, pour les signaux déphasés entre eux (sin a, cos a), on détecte des écarts du déphasage des signaux normalisés (sinN a, cosN a) relativement à un déphasage de consigne et qu'on en tient compte dans le calcul d'interpolation.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 a 6, caractérisé par le fait que l'on étalonne l'ordinateur (5) avec une succession de valeurs numériques correspondant chaque fois à un train complet (sin a, cos a) des signaux analogiques de mesure.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'on mémorise les valeurs numériques correpondant à une fraction de division explorée et existant avant l'arrivée des valeurs numériques correspondant au premier train complet et qu'on les appelle par l'intermédiaire de l'étalonnage, de sorte qu'il en est tenu compte, sous forme corrigée, dans le résultat fourni à l'unité d'interprétation.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 a 8, caractérisé par le fait que l'on rapporte le calcul du résultat de mesure à un parcours de mesure qui est adjoint ta la règle

(1), que l'on détecte des écarts de l'allure du parcours de me sure relativement à l'allure de la règle et/ou de la position instantanée d'un élément réglable le long du parcours de mesure et dont il s'agit de déterminer la position, relativement une position de consigne dans la position momentanée de l'u nité d'exploration (2) sur la règle (1) et, qu'en partant de ces écarts, on détermine des valeurs de correction amenées à l'ordinateur.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'on accouple le dispositif d'exploration (2) à l'élément réglable le long du parcours de mesure et qu'on le dispose de façon réglable transversalement à la direction longitudinale de la règle (1), au moins dans le plan d'exploration, de sorte qu'il peut suivre au moins partiellement une allure du parcours de mesure qui diffère de la règle (1), que l'on tient compte, comme mesure de cet écart, de variations des fractions de tension continue (DCsjn, DCCos) des signaux de mesure (sin a, cos a) et/ou de leur position de phase dans l'ordinateur (5),#ou qu'on les détecte et qu'on les introduit dans l'ordinateur comme valeur de correction.

11. Appareil de mesure pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 10, comportant une unité d'interprétation destinée à, au moins, deux signaux analogiques, déphasés entre eux et ayant une forme fondamentalement sinusoïdale, engendrés au moyen d'une unité d'exploration lors du réglage relativement b une règle incrémentielle, avec lesquels un train complet de signaux correspond à une paire de signaux explorée sur la division incrémentielle, l'unité d'interprétation des signaux analogiques présentant, d'une part, un étage de reconnaissance de sens, ainsi qu'un étage transformateur ou déclencheur pour engendrer, en particulier lorsque les signaux passent par zéro, des signaux de comptage déclenchés et, d'autre part, un convertisseur analogique/numérique, un ordinateur étant prévu et étant relié au convertisseur analogique/numérique et calculant, en partant des valeurs numériques existantes et conformément à la position intermédiaire momentanée de l'unité d'exploration, des valeurs d'interpolation des signaux de comptage et commandant une unité d'affichage ou d'interprétation, au moins un étage correcteur étant adjoint à l'ordinateur pour tenir compte de variations de l'allure des parties de signal engendrées à différents incréments de division, ledit appareil étant caractérisé par le fait que l'étage de correction fait partie de l'ordinateur (5) et qu'il peut être étalonné, dans chaque cas, par l'intermédiaire de régions déterminées d'un train complet de signaux des valeurs numériques correspondant aux signaux analogiques obtenus lors de l'exploration au moyen de l'unité d'exploration (2), de sorte que l'ordinateur, lors de l'interprétation et du calcul d'interpolation de train de signaux suivants, corrige conformément à cet étalonnage.

12. Appareil de mesure selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'ordinateur (5) peut être relié pour l'étalonnage, par l'intermédiaire du convertisseur (8)

A/N, a des détecteurs de maximums et de minimums (21, 22) recevant les signaux analogiques de mesure.

13. Appareil de mesure selon la revendication 11 ou 12, caractérisé par le fait qu'une partie du dispositif de mé- moire de l'ordinateur (5) est branchée comme mémoire préalable pour des valeurs numériques existant avant le ou les premiers trains complets de signaux et représentant une fraction explorée de la division de la règle (1), qui peut être appelée par l'intermédiaire d'une unité d'interrogation et de l'étage de correction étalonné.

14. Appareil de mesure selon l'une des revendications 11 à 13, comportant une règle à grille de traits et une unité de lecture comportant au moins deux grilles de lecture a division correspondante pour engendrer les signaux analogiques de mesure déphasés, appareil caractérisé par le fait que l'unité de lecture (2) est disposée de façon réglable par rapport a la règle (1) avec limitation dans le plan d'exploration, transversalement b la direction de lecture et que les grilles de lecture sont inclinées l'une par rapport à l'autre, de sorte que des variations de la position de phase et/ou des fractions a tension continue des signaux analogiques de mesure, se produisant lors de l'exploration de la règle, peuvent être détectées comme mesure d'un déplacement transversal ou d'un pivotement de l'unité de lecture relativement à la règle.