FR2710407A1

FR2710407A1 - Procédé de repérage positionnel pour une machine de mesure tridimensionnelle et dispositif pour la mise en Óoeuvre du procédé.

Info

Publication number: FR2710407A1
Application number: FR9311157A
Authority: FR
Inventors: Granger Romain; Eaton Homer
Original assignee: Romer
Current assignee: Romer
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-03-31
Anticipated expiration: 2013-09-20
Also published as: FR2710407B1; US5528505A; DE4433233C2; DE4433233A1

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de repérage positionnel pour une machine de mesure tridimensionnelle. Conformément à l'invention, on remplace le capteur de contact (17) du bras articulé de la machine par un capteur de rayon (100) calé sur la même position; on utilise un premier axe de repérage (111) défini par un rayon lumineux émis par un émetteur (101) disposé dans une première position, pour déterminer un premier vecteur par deux points mesurés (A1 1 , A1 2 ); on déplace l'émetteur (101) selon un plan pour l'amener dans une seconde position, et on utilise un second axe de repérage (112) défini par le rayon lumineux de cet émetteur (101) en mesurant un point (B1 ) de ce second axe; on utilise alors comme origine la projection (O1 ) de ce point (B1 ) sur le premier axe de repérage (111), ce qui permet d'obtenir un trièdre (O1 X, O1 Y, O1 Z). Si la machine doit être déplacée pour effectuer des mesures dans une zone plus éloignée, un nouveau trièdre est déterminé avec les mêmes étapes, en conservant le même premier axe (111) et en utilisant un nouveau point sur un autre second axe obtenu par suite d'un nouveau déplacement de l'émetteur (101) effectué en restant dans le même plan, pour déterminer l'origine (O2 ) de ce nouveau trièdre, ce qui permet ainsi de disposer d'une pluralité de référentiels étalonnés.

Description

i La présente invention concerne le domaine des techniques de mesure de

forme et/ou de position d'un objet à

l'aide d'une machine tridimensionnelle.

Les machines tridimensionnelles utilisées sont en général constituées par un support, et un bras déformable formé de bras articulés, avec un capteur de contact monté en extrémité du dernier bras articulé. Plusieurs points de l'objet à mesurer sont alors touchés à l'aide de ce capteur

mobile par rapport à un système de coordonnées de référence.

La machine de mesure est en outre reliée à un calculateur qui exploite les renseignements fournis par le capteur et par des

détecteurs de position associés au capteur.

On cherche de plus en plus à réaliser des machines qui sont à la fois compactes, légères, et précises. Ce problème devient particulièrement aigu dans le cas de mesures de positions d'objets à l'intérieur d'une carrosserie de

véhicule automobile.

Les machines conçues il y a une vingtaine d'années étaient en effet encombrantes et coûteuses (voir par exemple les documents US-A-3 774 312, US-A-3 774 311, US-A- 3 636

635, US-A-3 279 079). De plus, ces machines étaient d'appli-

cation limitée, car la taille de la machine détermine la taille des objets qui peuvent être mesurés, et le coût de la machine augmente rapidement avec sa taille. En raison des difficultés pour maintenir la précision de positionnement et de déplacement d'éléments en porte-à-faux, les machines de ce type doivent en outre être entièrement massives pour que leur rigidité soit suffisante, de sorte que la mesure d'objets de dimensions importantes (en longueur ou en hauteur) obligent

à utiliser des machines encombrantes, lourdes et coûteuses.

Des machines plus simples et plus maniables ont été proposées, comme illustré dans les documents US-A-3 944 798, GB-A-1 498 009, ou plus récemment dans le document FR-A-2 597 969. Cependant, ces machines ont de facto des possibilités plus réduites en longueur accessible: les volumes mesurables sont en général limités à un mètre environ du support du bras

déformable. De ce fait, si l'on veut absolument effectuer des mesures dans une zone plus éloignée, il faut déplacer le support, ce qui fait perdre de la précision car le calcula-5 teur détermine les coordonnées du capteur de contact dans le référentiel de la machine.

On pourrait être tenté d'utiliser un rail de guidage, et de monter le support mobile en translation sur ce rail. Cependant, si l'on veut conserver des précisions10 élevées ( de l'ordre de deux dixièmes de millimètre), cela oblige à utiliser un rail de section suffisamment importante pour éviter son vrillage, et donc lourd et encombrant. L'invention vise précisément à résoudre ce problè- me, grâce à une technique de repérage positionnel qui permet d'augmenter le volume mesurable d'une machine de mesure

tridimensionnelle tout en conservant une précision élevée.

L'invention a ainsi pour objet de concevoir un procédé de repérage positionnel, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre, qui permettent de mesurer de grands volumes avec un machine de petites dimensions, et de déplacer la machine de mesure tridimensionnelle sans perdre de précision,

tout en restant de conception simple et de coût raisonnable.

Il s'agit plus particulièrement d'un procédé de repérage positionnel pour machine de mesure tridimensionnelle constituée par un support et un bras déformable formé de bras articulés, avec un capteur de contact monté en extrémité du dernier bras articulé pour mesurer la forme et/ou la position d'un objet, ledit procédé utilisant un calculateur associé à cette machine de mesure pour déterminer les coordonnées de ce capteur de contact dans n'importe quelle position des bras articulés, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes suivantes effectuées sans déplacer le support de la machine: - on remplace le capteur de contact par un capteur de rayon calé sur la même position; - on utilise un premier axe de repérage défini par un rayon lumineux émis par un émetteur disposé dans une première position, en mesurant deux points de ce premier axe avec le capteur de rayon, afin de déterminer un premier vecteur;5 - on déplace l'émetteur selon un plan pour l'amener dans une seconde position, de telle façon que le rayon lumineux soit coplanaire et non parallèle au rayon émis dans la première position; - on utilise un second axe de repérage défini par le rayon lumineux émis par l'émetteur disposé dans cette seconde position, en mesurant un point de ce second axe, et en déterminant la projection de ce point sur le premier axe

de repérage, ce qui définit un second vecteur, cette projec-

tion étant choisie comme origine d'un trièdre de référence dont les trois vecteurs de base sont constitués par lesdits premier et second vecteurs et par un troisième vecteur qui résulte du produit vectoriel des second et premier vecteurs; et par le fait qu'un déplacement déterminé du support de la machine en vue d'effectuer des mesures dans une zone plus éloignée implique la détermination d'un nouveau trièdre de référence effectué avec les mêmes étapes, en utilisant le même premier axe ou un autre premier axe faisant un angle connu avec ce premier axe, et en utilisant un nouveau point sur un autre second axe obtenu par suite d'un nouveau déplacement de l'émetteur effectué en restant dans le même plan, pour déterminer l'origine de ce nouveau trièdre, ce qui permet de disposer d'une pluralité de référentiels étalonnés. Lorsque le déplacement du support de la machine est

effectué dans ou au voisinage d'un plan fixe, il est intéres-

sant que l'émetteur soit déplacé par pivotement autour d'un axe fixe qui est perpendiculaire au plan fixe précité. Il est dans ce cas possible d'utiliser un second émetteur calé sur l'axe fixe portant le premier émetteur, et d'effectuer les mêmes étapes avec ce second émetteur qui est alors déplacé dans un plan parallèle au plan de déplacement du premier émetteur.

En variante, on peut prévoir que l'émetteur est déplacé par glissement sur une surface d'appui fixe apparte-

nant à un bloc de référence, ladite surface étant parallèle au plan fixe précité. De préférence encore, la valeur du déplacement du support de la machine est déterminée au moyen d'un organe de mesure linéaire tel qu'une bande plate ou un profilé allongé présentant des repères à des distances connues, ladite bande ou ledit profilé s'étendant dans une direction proche de celle du premier axe de repérage. En variante, cette valeur est déterminée au moyen de repères préétablis associés à la fixation ou l'accrochage du support de la machine sur un

ensemble fixe.

Dans certains cas, notamment pour les objets volumineux, il est intéressant de prévoir qu'après la détermination d'un trièdre de référence, on repositionne l'émetteur de telle façon qu'il puisse se déplacer selon un autre plan non parallèle au premier plan utilisé, et on détermine un autre trièdre de référence avec les mêmes étapes, ainsi éventuellement qu'un autre nouveau trièdre de référence par suite d'un déplacement déterminé du support de la machine en vue d'effectuer des mesures dans une zone plus

éloignée, dans la direction de cet autre plan. En particu-

lier, cet autre plan est perpendiculaire au premier plan utilisé. On pourra alors prévoir que le repositionnement de l'émetteur s'effectue par appui contre deux surfaces d'appui fixes perpendiculaires entre elles et à la première surface d'appui fixe utilisée, ces surfaces appartenant à un bloc de

référence dont les faces rectifiées présentent des orienta-

tions connues.

L'invention concerne également un dispositif spécialement destiné à la mise en oeuvre du procédé précité dans lequel on utilise un ou plusieurs émetteurs pivotants, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte au moins un émetteur monté pivotant autour d'un axe fixe qui est perpendiculaire au plan dans lequel se déplace le rayon lumineux associé à chaque émetteur, ainsi qu'un capteur de rayon remplaçant le capteur de contact du bras de la machine tridimensionnelle et calé sur la même position que ce capteur de contact. En variante, pour un émetteur glissant, le dispositif comporte un bloc de référence dont les faces rectifiées présentant des orientations connues servent de surfaces d'appui fixes pour un émetteur pouvant être déplacé

par glissement sur l'une de ces surfaces.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion apparaîtront plus clairement à la lumière de la descrip-

tion qui va suivre et des dessins annexés, concernant un mode d'exécution particulier, en référence aux figures o: - la figure 1 illustre un mode d'exécution préféré du procédé selon l'invention, utilisant un émetteur de rayon lumineux (par exemple un rayon laser) monté pivotant (ici dans un plan vertical), ainsi qu'une bande plate à repères de distance s'étendant dans une direction proche de celle du rayon lumineux, la machine tridimensionnelle étant illustrée dans une première position (support en trait continu), avec un référentiel associé repéré par la machine, et dans une seconde position (support en pointillés), avec un autre référentiel associé, également calé sur le rayon lumineux initial; - la figure 2 illustre schématiquement les étapes de construction d'un trièdre de référence repéré par la machine, conformément au procédé de l'invention; la figure 3 illustre un support mobile de machine tridimensionnelle, déplacé devant l'objet concerné (ici un véhicule automobile), et la figure 4 illustre les différents volumes de mesure obtenus pour les positions occupées par le support mobile précité; - la figure 5 illustre schématiquement, en vue de dessus, les différents volumes de mesure que l'on peut obtenir avec deux émetteurs calés sur un même axe, agencés de part et d'autre du véhicule, les volumes de la rangée centrale (mesures intérieures) étant obtenus avec un rail (non représenté) ou par reprise; la figure 6 illustre un banc de montage de carrosserie de véhicule, dont on a enlevé le panneau frontal; - la figure 7 montre la face interne de ce panneau central, avec ses trois emplacements associés à la fixation du support de la machine, ces emplacements étant représentés aux figures 8a, 8b, 8c; - la figure 9 illustre l'utilisation d'un émetteur pivotant permettant d'avoir un repérage précis dans chacun des volumes associés aux emplacements précités; - la figure 10 est une vue partielle d'un bloc de référence permettant de repositionner aisément un émetteur glissant, ici selon un autre plan qui est perpendiculaire au

premier plan utilisé.

Sur la figure 1, on distingue une machine de mesure tridimensionnelle 10, de type connu, destinée à effectuer des mesures de formes et/ou de positions sur un objet A symbolisé

en traits mixtes. La machine 10 représentée ici est consti-

tuée par un support 11 et un bras déformable 12 formé de bras articulés 13, 14, 15, 16, avec, lorsqu'il s'agit d'effectuer des mesures sur l'objet A, un capteur de contact 17 monté en extrémité du dernier bras articulé 16. Le déplacement du bras articulé permet d'amener le capteur de contact 17 en un point déterminé de l'objet A, afin d'en mesurer la forme et/ou la position. Cette machine 10 présente ici six axes de rotation 20, 21, 22, 23, 24, 25, ces axes étant stoppés en rotation

par des butées progressives non représentées ici. Un calcula-

teur 30, raccordé par un câble 31 à la machine de mesure 10, est associé à cette machine de mesure pour déterminer les coordonnées du capteur de contact 17, qui est assimilé à un point, dans n'importe quelle position des bras articulés formant le bras déformable 12. Le calculateur 30 représenté ici est un microordinateur portable, avec un clavier 34, et

un écran 32 dont une partie 33 sert à visualiser les coordon-

nées cartésiennes X, Y, Z du capteur 17 dans le référentiel de la machine de mesure 10. La commande des mouvements du capteur 17 se fait par la rotation des deux derniers codeurs du bras déformable 12 associés aux axes 24 et 25, et l'écran 32 comporte ici un repère 35, avec un axe des abscisses qui correspond au mouvement horizontal du codeur associé à l'axe 25 et un axe des ordonnées qui correspond au mouvement vertical du codeur associé à l'axe 24. L'opérateur peut utiliser le clavier 34 du calculateur pour visualiser à un moment quelconque les coordonnées cartésiennes du capteur 17, et l'on a ici prévu en outre un bouton 40 de commande à distance qui permet d'éviter l'utilisation du clavier 34: l'opérateur peut alors aisément valider la commande lorsque le capteur 17 est au contact de l'objet A au point à mesurer, tout en tenant le bras déformable de la machine de mesure

tridimensionnelle 10. Dans ce cas, l'opérateur peut surveil-

ler visuellement la commande sur l'écran 32, celle-ci se

présentant sous la forme d'un curseur qui se déplace horizon-

talement et verticalement selon le repère 35. Dans la position illustrée en trait plein, la machine de mesure tridimensionnelle 10 peut effectuer des mesures de forme et/ou de position à l'intérieur d'un volume délimité par une sphère Si. Il convient d'observer que le capteur de contact 17 de la machine a été ici remplacé par un capteur de rayon lumineux 100 calé sur la même position que ce capteur de contact, ledit capteur de rayon permettant de mettre en

oeuvre le procédé de repérage positionnel conforme à l'inven-

tion, procédé qui permet de déplacer la machine de mesure tridimensionnelle puis d'effectuer des mesures dans un

nouveau volume.

Sur la figure 1, on a représenté le support 11 de la machine en pointillés dans une nouvelle position, afin que la machine de mesure soit alors capable d'effectuer, à l'aide de son capteur de contact 17, des mesures dans un nouveau volume délimité par une sphère S2. Le cas se présente fréquemment lorsque l'objet concerné est encombrant, ou de grande longueur, dans la mesure o il est nécessaire d'effec- tuer des mesures dans une zone plus éloignée, sortant du

premier volume délimité par la sphère Si.

On va maintenant expliquer comment on met en oeuvre le procédé de repérage conforme à l'invention, grâce auquel il devient possible de mesurer de grands volumes avec une machine de petites dimensions, sans pour autant perdre de precision. Selon ce procédé, on peut créer un référentiel étalonné en différentes positions du support de la machine de mesure, chacun des référentiels étant calé sur un axe fixe de repérage. On va tout d'abord décrire le mode d'élaboration d'un trièdre de référence pour une première position de la machine de mesure 10, en utilisant pour cela un capteur de rayon 100 monté en lieu et place du capteur de contact de la machine tridimensionnelle, ainsi qu'un émetteur 101 émettant un rayon lumineux, de préférence un rayon laser, ledit émetteur étant monté sur un support 102 avec possibilité d'un déplacement tel que le rayon lumineux amené dans une autre position soit coplanaire et non parallèle au rayon émis dans

la première position.

Sur la figure 1, on a prévu un émetteur 101 qui est monté pivotant sur son support 102, de façon à pouvoir être déplacé par pivotement autour d'un axe fixe 110 qui est perpendiculaire au plan fixe dans lequel passe le rayon lumineux dans les différentes positions angulaires de l'émetteur 101. D'après la représentation donnée sur la figure 1, le support 102 repose sur le sol ou sur un bloc d'appui à face horizontale, de sorte que le plan fixe dans lequel évolue le rayon lumineux est ici vertical. On verra plus loin qu'il est possible de prévoir d'autres types de déplacement pour l'émetteur 101, notamment des déplacements par glissement sur une surface d'appui fixe. Le capteur de rayon 100 remplace le capteur de contact du bras articulé de la machine, en étant calé sur la même position que ce capteur de contact, c'est-à-dire que, dans le cas o le capteur est constitué par une microcaméra, la grille sensible aux rayons lumineux, grille dont le rayon est de l'ordre de 3 cm, se présente sous la forme d'un disque circulaire qui est centré

au point o était le capteur de contact 17 avant la substitu-

tion de capteur.

On va maintenant décrire le processus d'élaboration d'un trièdre de référence dans la position occupée par le support de la machine, en se référant à la figure 1 et à la

construction schématique de la figure 2.

On utilise tout d'abord un premier axe de repérage 111 défini par le rayon lumineux émis par l'émetteur 101 disposé dans une première position, en mesurant deux points A11, A12 de ce premier axe avec le capteur de rayon 100. Ces informations permettent de déterminer un premier vecteur V1

grâce au calculateur 30.

On déplace ensuite l'émetteur 101 selon un plan (ici vertical) pour l'amener dans une seconde position, de telle façon que le rayon lumineux soit coplanaire et non parallèle au rayon émis dans la première position. En l'espèce, s'agissant d'un émetteur monté pivotant, la seconde position est obtenue par rotation d'un angle a autour de l'axe fixe 110. On utilise alors un second axe de repérage 112 défini par le rayon lumineux émis par l'émetteur 101 disposé dans cette seconde position, en mesurant un point B1 de ce second axe. Ces informations permettent de déterminer la projection 01 de ce point sur le premier axe de repérage 111, cette projection étant de préférence orthogonale de façon à simplifier les calculs. Le point 01 est alors choisi comme origine d'un trièdre de référence dont les trois vecteurs de base sont constitués par le premier vecteur Vl, le second vecteur V2, et par un troisième vecteur V3 qui

résulte du produit vectoriel des second et premier vecteurs.

On dispose alors d'un trièdre de référence noté OiX, O1Y, 01Z.

Le support 11 de la machine 10 est ensuite déplacé en vue d'effectuer des mesures dans une zone plus éloignée, ce qui implique la détermination d'un nouveau trièdre de référence qui va être effectué selon le même processus. Ce déplacement est "déterminé", c'est-à-dire que l'on dispose d'une mesure linéaire représentative du déplacement du support de la machine, cette mesure étant de préférence

effectuée sensiblement dans la direction dudit déplacement.

En l'espèce, on a prévu une bande plate ou un profilé allongé , présentant des repères 121 à des distances connues, ladite bande plate ou ledit profilé s'étendant dans une

direction proche de celle du premier axe de repérage 111.

Cette bande plate ou ce profilé allongé seront par exemple constitués par un mètre ruban de type conventionnel, ou encore par un fil tiré d'un boîtier, ou à la rigueur un profilé massif (qui présente cependant l'inconvénient d'être plus encombrant). Plus généralement, la valeur du déplacement du support de la machine sera déterminée au moyen d'un organe de mesure linéaire, et l'on pourra ainsi utiliser tout système permettant une mesure linéaire sans contact, par exemple un interféromètre laser. Cet organe de mesure linéaire permet ainsi d'apprécier la translation du support de la machine après le déplacement de celle-ci. Il convient de noter que le parallélisme entre la direction de l'organe de mesure linéaire, et le plan dans lequel se déplace le rayon lumineux, n'est aucunement obligatoire, dans la mesure o une légère divergence ne crée qu'une erreur minime, qui

est de plus corrigeable car on connaît les distances relati-

ves entre repères et l'on garde toujours la notion de la mesure dans le référentiel de la machine. On utilise alors un premier axe 111', qui peut être, comme cela est illustré ici, i1

confondu avec le premier axe 111 utilisé lors de la détermi-

nation précédente, ou encore être un autre premier axe faisant un angle connu avec ce premier axe 111. On mesure alors deux points A21 et A22 de ce nouveau premier axe avec le capteur de rayon 100, afin de déterminer un nouveau premier vecteur. On déplace ensuite l'émetteur 101 selon le même plan, ici par rotation autour de l'axe 110, pour l'amener dans une seconde position, ce qui correspond à un second axe 112' (qui ici n'est pas confondu avec le second axe 112 correspondant à la détermination précédente) obtenu ainsi par suite d'un nouveau déplacement de l'émetteur 100 effectué en restant dans le même plan, ce qui permet, après avoir mesuré un point B2 de ce nouveau second axe 112', de déterminer

l'origine 02 du nouveau trièdre de référence 02X, 02Y, 02Z.

Ainsi, ce processus pourra être réitéré, de façon à disposer

d'une pluralité de référentiels étalonnés.

Les figures 3 et 4 illustrent la mise en oeuvre du procédé de repérage positionnel précité, avec un objet qui est ici représenté sous la forme d'un véhicule automobile V. Sur la figure 3, on distingue différentes positions d'un support mobile T sur lequel peut être posé le support 11 de la machine de mesure tridimensionnelle précitée. Le support mobile T est par exemple déplaçable sur des roulettes le long du véhicule V. Il est intéressant de noter la présence d'une bande 120 montée sur le véhicule V, cette bande présentant des repères (non visibles ici) à des distances connues. La figure 4 montre schématiquement les différents trièdres de référence que l'on peut alors définir pour chaque volume de mesure Si, S2, S3, S4, à l'intérieur desquels il est possible de mesurer un certain nombre de points extérieurs au véhicule V. On a illustré sur la figure 4 un premier axe de repérage

111, et plusieurs seconds axes de repérage 112, 112', 112".

Dans chacune des zones concernées, le processus de détermina-

tion d'un trièdre de référence est utilisé conformément à la

description qui précède, ce qui permet, pour chacune des

zones 1, 2, 3, 4 concernées, de déterminer aisément et avec une grande précision, des trièdres (O1X, O1Y, 01Z), (02X, 02Y,

02Z), (03X, 03Y, 03Z) et (04X, 04Y, 04Z).

Le mode de balayage du rayon laser utilisé dans le cadre de l'application illustrée aux figures 3 et 4 est essentiellement vertical. Il peut alors s'avérer intéressant de pouvoir doubler la mesure en effectuant des mesures de forme et/ou de position du même objet V, de l'autre côté de

cet objet, au moyen du même dispositif.

Une telle possibilité a été représentée schémati-

quement sur la figure 5, en vue de dessus, le principe étant que l'on utilise un second émetteur 101, calé sur l'axe fixe portant le premier émetteur. On effectue alors les mêmes étapes avec ce second émetteur qui est ainsi déplacé dans un plan P" parallèle au plan de déplacement P' du premier émetteur. Il conviendra natuellement de s'arranger pour que le calage angulaire initial des émetteurs 101 soit le même avec une bonne précision. Sur la vue de dessus, les premier et second axes de repérage 111, 112 associés à chaque émetteur 101, sont dans des plans verticaux parallèles P', P", s'étendant de chaque côté du véhicule V faisant l'objet des mesures de forme et/ou de position. Grâce au processus précité, on obtient alors la possibilité d'effectuer des mesures précises, dans des volumes de mesures successifs S'1,

S'2, S'3, S'4 d'une part et S"1, S"2, S"3, S"4 d'autre part.

Si l'on souhaite effectuer des mesures intérieures dans le véhicule, au niveau de la zone centrale, conformément aux volumes de mesure S"'1, S"'2, S"'3, S"'4, on pourra alors

utiliser un rail de support (non représenté ici), ou travail-

ler par reprise.

La figure 6 illustre partiellement un banc de montage de carrosserie de véhicule, dont on a enlevé le panneau frontal, le panneau arrière 50 comportant des pinces

51 pour agripper les composants de carrosserie A à assembler.

Le panneau frontal, qui est illustré sur la figure 7,

comporte quant à lui, en plus des pinces 51, trois emplace-

ments 140 associés à la fixation du support 11 de la machine tridimensionnelle précitée, l'un de ces emplacements étant choisi pour effectuer les mesures dans le volume souhaité Sl,5 S2 ou S3, comme illustré aux figures 8a, 8b, 8c. Des organes montés sur le panneau 50 constituent des points de référence destinés à faciliter les repérages effectués. En effet, ces points peuvent être détectés par le rayon laser de l'émetteur, ce qui permet de trouver la référence du rayon par rapport à l'objet à mesurer, et donc de compléter le processus de repérage grâce à ce moyen intermédiaire qui simplifie les calculs effectués. La figure 9 illustre ainsi l'utilisation d'un émetteur pivotant 101, conformément au processus précédemment décrit, permettant d'avoir un repérage15 précis dans chacun des volumes associés aux emplacements précités. On a par exemple repéré 111, 112', 112", 112"' les différents axes de repérage utilisés pour la détermination

des trièdres de référence.

En variante du cas o l'on utilise un ou plusieurs émetteurs montés pivotants, il est possible d'utiliser au moins un émetteur qui est déplacé par glissement sur une surface d'appui fixe, ladite surface étant parallèle au plan fixe dans ou au voisinage duquel est effectué le déplacement

du support de la machine tridimensionnelle.

On peut alors utiliser une plaque de référence équipée, au voisinage d'un angle, de rebords d'appui, ce qui permet de garantir la constance de position du premier axe de

repérage, le second axe étant simplement obtenu par glisse-

ment sur la surface d'appui dans une seconde position pour laquelle le rayon lumineux est coplanaire et non parallèle au

rayon émis dans la première position.

On a illustré en figure 10 un bloc de référence plus complet, dans la mesure o il permet d'effectuer un repositionnement de l'émetteur de telle façon qu'il puisse se déplacer selon un autre plan non parallèle au premier plan utilisé (en l'espèce, cet autre plan est perpendiculaire au premier plan utilisé), et on détermine un autre trièdre de référence avec les mêmes étapes, ainsi éventuellement qu'un autre nouveau trièdre de référence par suite d'un déplacement déterminé du support de la machine en vue d'effectuer des mesures dans une zone plus éloignée, dans la direction de cet autre plan. Le bloc de référence 60 comporte ainsi des faces rectifiées 61, 62, 63, présentant des orientations connues, et de préférence définissant un trièdre de base trirectangle. 10 Dans ce cas, l'émetteur 101, qui se présente sous la forme d'un boîtier parallélépipédique, est d'abord bloqué contre les trois faces de référene pour définir le premier axe de repérage 111, puis déplacé par glissement sur une face latérale 62 pour la détermination du second axe de repérage 112. Le repositionnement de cet émetteur 101 s'effectue alors selon une autre position, illustrée en traits mixtes, avec un nouveau premier axe 111, puis, par glissement sur la face

latérale d'appui 63, un nouveau second axe de repérage 112.

Par construction, le plan du rayon lumineux est alors exactement perpendiculaire au plan précédent, ce qui permet de passer très rapidement à un nouveau plan de mesure perpendiculaire au premier. On peut ainsi de proche en proche tourner autour de l'objet en utilisant un tel bloc de référence à faces rectifiées. Le mode de réalisation d'un tel bloc de référence pourra naturellement varier, et l'on pourra utiliser envariante, un cube, ou plus généralement un polyèdre, à faces rectifiées, présentant éventuellement des barrettes d'appui dont la position angulaire est déterminée

avec precision.

On est ainsi parvenu à concevoir une technique de repérage positionnel qui permet d'augmenter le volume mesurable d'une machine de mesure tridimensionnelle, tout en conservant une précision très élevée. Il est en outre

possible, avec une machine de mesure telle que celle illus-

trée sur les figures, d'obtenir une précision de l'ordre du dixième de millimètre avec des déplacements de 4 ou 5 mètres, pour le support de la machine. Le dispositif de mise en oeuvre est en outre de conception simple, et de coût tout à fait raisonnable. Le procédé et le dispositif de repérage5 selon l'invention permettent aisément, chaque fois qu'il est nécessaire de déplacer la machine de mesure, de recréer très

rapidement un nouveau référentiel étalonné.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisa-

tion qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les

caractéristiques essentielles énoncées plus haut.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de repérage positionnel pour machine de mesure tridimensionnelle constituée par un support et un bras déformable formé de bras articulés, avec un capteur de contact monté en extrémité du dernier bras articulé pour mesurer la forme et/ou la position d'un objet, ledit procédé utilisant un calculateur associé à cette machine de mesure pour déterminer les coordonnées de ce capteur de contact dans n'importe quelle position des bras articulés, caractérisé par10 le fait qu'il comporte les étapes suivantes effectuées sans déplacer le support de la machine: - on remplace le capteur de contact (17) par un capteur de rayon (100) calé sur la même position; - on utilise un premier axe de repérage (111) défini par un rayon lumineux émis par un émetteur (101) disposé dans une première position, en mesurant deux points (A11, A12) de ce premier axe avec le capteur de rayon (100), afin de déterminer un premier vecteur (Vl); - on déplace l'émetteur (101) selon un plan pour l'amener dans une seconde position, de telle façon que le rayon lumineux soit coplanaire et non parallèle au rayon émis dans la première position; - on utilise un second axe de repérage (112) défini par le rayon lumineux émis par l'émetteur (101) disposé dans cette seconde position, en mesurant un point (B1) de ce second axe, et en déterminant la projection (O1) de ce point sur le premier axe de repérage (111), ce qui définit un second vecteur (V2), cette projection étant choisie comme origine d'un trièdre de référence dont les trois vecteurs de base sont constitués par lesdits premier et second vecteurs (V1, V2) et par un troisième vecteur (V3) qui résulte du produit vectoriel des second et premier vecteurs (V2, V1); et par le fait qu'un déplacement déterminé du support (11) de la machine (10) en vue d'effectuer des mesures dans une zone plus éloignée implique la détermination d'un nouveau trièdre de référence effectué avec les mêmes étapes, en utilisant le même premier axe (111) ou un autre premier axe faisant un angle connu avec ce premier axe (111), et en utilisant un nouveau point sur un autre second axe5 (112') obtenu par suite d'un nouveau déplacement de l'émet- teur (101) effectué en restant dans le même plan, pour déterminer l'origine (02) de ce nouveau trièdre, ce qui permet de disposer d'une pluralité de référentiels étalonnés.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le déplacement du support de la machine est effectué dans ou au voisinage d'un plan fixe, caractérisé en ce que l'émetteur (101) est déplacé par pivotement autour d'un axe fixe (110)

qui est perpendiculaire au plan fixe précité.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on utilise un second émetteur (101) calé sur l'axe fixe portant le premier émetteur, et on effectue les mêmes étapes avec ce second émetteur qui est alors déplacé dans un plan (P") parallèle au plan de déplacement (P') du premier émetteur.

4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le déplacement du support de la machine est effectué dans ou au voisinage d'un plan fixe, caractérisé en ce que l'émetteur (101) est déplacé par glissement sur une surface d'appui fixe (62) appartenant à un bloc de référence (60), ladite surface

étant parallèle au plan fixe précité.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que la valeur du déplacement du support de la machine est déterminée au moyen d'un organe de mesure linéaire tel qu'une bande plate ou un profilé allongé (120) présentant des repères (121) à des distances connues, ladite bande ou ledit profilé s'étendant dans une direction proche

de celle du premier axe de repérage (111).

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que la valeur du déplacement du support de la machine est déterminée au moyen de repères préétablis (140) associés à la fixation ou l'accrochage du support (11)

de la machine (10) sur un ensemble fixe (50).

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce qu'après la détermination d'un trièdre de référence, on repositionne l'émetteur (101) de telle façon qu'il puisse se déplacer selon un autre plan non parallèle au premier plan utilisé, et on détermine un autre trièdre de référence avec les mêmes étapes, ainsi éventuellement qu'un autre nouveau trièdre de référence par suite d'un déplacement déterminé du support de la machine en vue d'effectuer des mesures dans une zone plus éloignée, dans la direction de cet autre plan.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'autre plan est perpendiculaire au premier plan

utilisé.

9. Procédé selon les revendications 4 et 8,

caractérisé en ce que le repositionnement de l'émetteur (101) s'effectue par appui contre deux surfaces d'appui fixes (61, 63) perpendiculaires entre elles et à la première surface d'appui fixe utilisée (62), ces surfaces appartenant à un bloc de référence (60) dont les faces rectifiées présentent

des orientations connues.

10. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un émetteur (101) monté pivotant autour d'un axe fixe (110) qui est perpendiculaire au plan dans

lequel se déplace le rayon lumineux associé à chaque émet-

teur, ainsi qu'un capteur de rayon (100) remplaçant le capteur de contact du bras de la machine tridimensionnelle et

calé sur la même position que ce capteur de contact.

11. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc de référence (60) dont les faces rectifiées (61, 62, 63) présentant des orientations connues servent de surfaces d'appui fixes pour un émetteur (101) pouvant être déplacé par glissement sur l'une de ces surfaces, ainsi qu'un capteur de rayon (100) remplaçant le capteur de contact du bras de la machine tridimensionnelle et calé sur la même position que ce

capteur de contact.